Definicja wietrzenia skał

Wiele skał w codziennych spotkaniach może wydawać się niezniszczalne i niezmienne. Skały jednak ulegają zmianom. Jedna z tych zmian nazywana jest wietrzeniem i zarówno w krótkim, jak i długim czasie może drastycznie zmienić skały na wiele sposobów.

Wietrzenie skał opisuje proces osłabienia i rozpadu skał i minerałów. Może to nastąpić zarówno za pośrednictwem czynników nieożywionych, jak i żywych, takich jak zmiany temperatury, rośliny i zwierzęta, kwasy, sole i woda, zarówno stała, jak i płynna. Wietrzenie skał następuje przez pewien czas. Skały na powierzchni Ziemi wietrzą szybciej niż te pod ziemią. Wietrzenie to jeden z procesów prowadzących do produkcji gleby.

Różne rodzaje wietrzenia wpływają na skały. Obejmują one wietrzenie fizyczne/mechaniczne, wietrzenie chemiczne i wietrzenie biologiczne.

Fizyczne lub mechaniczne wietrzenie faktycznie rozbija skały na kawałki. Jedną z metod fizycznego wietrzenia jest zamrażanie i rozmrażanie wody. W postaci płynnej woda może prześlizgiwać się między dowolnymi porami lub pęknięciami w skałach. Jeśli ta woda zamarznie, rozszerzy się w tych skałach. Objętość może wzrosnąć nawet o 10 procent, wywierając duży nacisk na skały. Nazywa się to klinowaniem lodu lub krioszczelinowaniem, ponieważ lód z czasem rozszczepia skały. Kiedy lód topnieje i ponownie tworzy ciekłą wodę, części skały zostaną zmiecione w postaci drobnych kawałków w wyniku erozji. Woda odgrywa ważną rolę w wietrzeniu fizycznym. Może wnikać w pory skały i gliny, powodować ich pęcznienie, a następnie wietrzenie twardszej skały wokół nich. Woda unosi kamienie z podwodnych powierzchni, a kiedy spadają z powrotem lub uderzają w inne skały, mogą się rozbić.

Sól może prowadzić do wietrzenia zwanego wietrzeniem plastra miodu. Wody gruntowe przenikają do pęknięć skalnych dzięki działaniu kapilarnemu i ostatecznie odparowują. Daje to kryształy soli, które zwiększają ciśnienie w skałach. W końcu skały się załamią. Może to pozostawić doły kryształków soli, które przypominają plastry miodu. Wietrzenie spowodowane krystalizacją soli wietrzenie jest często spotykane w suchym klimacie.

Ekstremalne temperatury mogą również wpływać na wietrzenie skał. Jeden rodzaj fizycznego wietrzenia nazywa się stresem termicznym. Jest to powszechny czynnik w klimatach pustynnych, w których temperatury w ciągu dnia są bardzo wysokie, podczas gdy temperatury w nocy mogą być dość chłodne. Kiedy ta gwałtowna zmiana temperatur ma miejsce wielokrotnie przez długi czas, skały w końcu się kruszą i kruszą. To działanie nazywa się złuszczaniem. Abrazja to inny rodzaj fizycznego wietrzenia, w którym ciągłe narażenie na tarcie wiatru, wody lub lodu stopniowo odsłania skały i je rozbija.

Innym ważnym rodzajem wietrzenia jest wietrzenie chemiczne. Wietrzenie chemiczne często wynika z interakcji wody i temperatury w środowisku z minerałami w skałach. Podczas wietrzenia chemicznego zmienia się rzeczywisty skład molekularny skał. Jednym z przykładów jest to, że dwutlenek węgla łączy się z wodą, tworząc karbonatyzację, w wyniku której powstaje kwas węglowy. Z kolei kwas węglowy rozpuści wapień, który z czasem tworzy podziemne jaskinie wapienne.

Utlenianie to rodzaj wietrzenia chemicznego, w którym skały zawierające żelazo będą reagować z tlenem i wodą, prowadząc do rdzy. Rdza prezentuje się jako klasyczny czerwono-pomarańczowy kolor w żelazie. Ta rdza zniszczy skały. Podczas hydratacji rzeczywiste wiązania chemiczne skały zmienią się w wyniku absorpcji wody. W ten sposób woda zamienia anhydryt w gips. Uwodnienie prowadzi również do deformacji skał. Podczas odwadniania woda jest usuwana ze skały, tak jak wtedy, gdy woda jest usuwana z limonitu, aby utworzyć hematyt. W hydrolizie minerały zmieniają się pod wpływem kwaśnej wody, tworząc roztwory, takie jak roztwór słonej wody. Chemiczne wietrzenie, poprzez hydrolizę skalenia, powoduje również powstawanie bardzo powszechnych minerałów ilastych i kwarcu. Hydroliza skalenia alkalicznego lub ortoklazy może również powodować powstawanie kaolinitu i innych substancji. Wszystkie te procesy chemiczne prowadzą do zwiększonego wietrzenia skał. Wietrzenie chemiczne jest bardziej powszechne i występuje szybciej w regionach tropikalnych z powodu upałów i obfitej wody deszczowej.

Wietrzenie biologiczne to rodzaj wietrzenia, który wynika z wpływów roślinnych, zwierzęcych, a nawet mikrobiologicznych. Na przykład nasiona drzew z czasem rozbijają skały, gdy wyrosną na dojrzałe drzewa. Korzenie drzew będą się nieustannie rozprzestrzeniać i tworzyć pęknięcia w skałach. Kopanie zwierząt, takich jak krety, może również rozbijać skały. Nawet zwierzęta naziemne mogą rozbijać skały podczas podróży po lądzie. Zarówno żywe, jak i rozkładające się rośliny i grzyby oddziałują na skały, wytwarzając kwas węglowy. Grzyby w porostach rozbijają skały w celu uwolnienia minerałów, a symbiotyczne glony biorą udział w tych minerałach. Ten proces prowadzi do dziur w skałach. Nawet maleńkie bakterie mogą wietrzyć i zmieniać zawartość minerałów w skałach! Z czasem cała aktywność organizmów biologicznych prowadzi do zwiększonego wietrzenia skał.

Kiedy skały z czasem ulegają zniszczeniu przez wietrzenie, mogą zostać zmiecione przez wiatr lub przez zbiorniki wodne. Ten proces nazywa się erozją. Erozja ma tendencję do występowania w skałach zwietrzałych na powierzchni Ziemi. Zarówno wietrzenie, jak i erozja są powszechne na całej Ziemi, a ich połączenie drastycznie zmienia powierzchnię przez długi czas.

Istnieje wiele przykładów wietrzenia skał na całym świecie, w tym niektóre ważne punkty orientacyjne.

Czy wiesz, że największy kanion na ziemi powstał dzięki wodzie? Wielki Kanion w Stanach Zjednoczonych został wyrzeźbiony w obecnej formie przez miliony lat, z powodu wietrzenia skał przez wodę, w szczególności przez rzekę Kolorado. Innym przykładem wietrzenia jest złuszczanie, które prowadzi do formacji terenu zwanych bornhardtami. Te kopulaste struktury występują zwykle w środowiskach tropikalnych; jednym z przykładów jest Sugarloaf Mountain w Brazylii.

Jaskinie wapienne są przykładem wietrzenia. Chemiczne wietrzenie utworzyło ogromny system jaskiń Parku Narodowego Carlsbad Caverns w Stanach Zjednoczonych.

Appalachy w Ameryce Północnej były kiedyś wyższe niż Mount Everest. Wietrzenie i erozja przez wiele milionów lat zniosły te góry w niższy, gładszy łańcuch, jakim są dzisiaj.

To zdumiewające, że wietrzenie powodowane przez chemikalia, rośliny, zwierzęta i drobnoustroje dowolnej wielkości, deszcz i wiatr mogą spowodować tak ogromne zmiany w krajobrazie!

Wietrzenie skał odgrywa kluczową rolę w równowadze środowiska. Kiedy skały są zwietrzałe od ostrych przedmiotów do gładszych, są gotowe przyczynić się do tworzenia gleby. Zbutwiała materia roślinna i zwierzęca, bakterie i zwietrzałe minerały dają żyzne gleby. Im więcej materiałów w glebie, w tym zwietrzałych kawałków skał, tym bardziej żyzna będzie gleba. Jest to ważne dla uprawy roślin i jako takie jest ważne dla rolników, którzy uprawiają żywność dla ludzi i zwierząt. Jeśli gleba nie zawiera szerokiej mieszanki składników zarówno biologicznych, jak i mineralnych, nie będzie tak żyzna, a w niektórych przypadkach może w ogóle być pozbawiona żyzności.

Działanie człowieka może zwiększyć tempo wietrzenia. Zanieczyszczenie powietrza przez paliwa kopalne prowadzi do kwaśnych deszczy, które niszczą skały, takie jak marmur i wapień, oraz wszelkie budynki i pomniki z nich wykonane. Zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza z produkcji paliw kopalnych może pomóc w zapobieganiu dalszym szkodom dla środowiska spowodowanym przez kwaśne deszcze.