Kako deluje vreme z zamrzovanjem in odtajanjem?

Kamnine se morda zdijo izjemno trde, vendar se, tako kot skoraj vse ostalo v naravi, sčasoma obrabijo. Znanstveniki temu imenujejo proces, kjer naravne sile porabljajo kamnine in jih spet prenašajo v usedline, vremenske vplive. Obstaja veliko različnih materialov, ki sčasoma razjedajo kamnine, vključno z vodo. Glede na svojo razširjenost je voda eno najpogostejših povzročiteljev vremenskih vplivov, zlasti kadar sčasoma zmrzne in se stopi. Kljub temu obstaja veliko drugih vremenskih dejavnikov, ki jedo kamen.

Obstajajo tri vrste vremenskih vplivov kamnin, vendar cikel zmrzovanja in odtaljevanja spada v kategorijo mehaničnega (imenovanega tudi fizično) preperevanje. Po mnenju Georgia Perimeter College je mehansko preperevanje proces, v katerem se nosi vremensko sredstvo stran od skale, ne da bi spremenili njeno mineralno sestavo ali molekularno strukturo (kot se to zgodi pri rji ali oksidacija). Kamnina, preperela zaradi mehanskih vremenskih vplivov, je kemično enaka pred in po postopku, le njegova velikost in oblika sta različni.

Kot poroča Enciklopedija vode, se voda ob zmrzovanju poveča za 9 odstotkov. Zaradi tega je cikel zamrzovanja in odtaljevanja močan vremenski dejavnik. Če na primer voda pronica v razpoko v skali, čez noč zmrzne in se nato zjutraj spet stopi, bo ponoči širjenje ledu povečalo razpoko. Zjutraj se bo ta voda stopila, a ker je razpoka večja, lahko zdaj prevzame več vode. Tisto noč se bo ta še večja količina vode razširila, zaradi česar bo razpoka še večja. Sčasoma ta postopek zamrzovanja in odtaljevanja zlahka povzroči, da se kosi kamnine odlomijo na manjše drobce.

Cikel zmrzovanja in odtaljevanja je tisto, kar vodi omogoča razbijanje kamenja, toda postopek včasih imenujemo tudi zmrzal. Vsak izraz je sprejemljiv.

Vendar cikel zmrzovanja in odtaljevanja ni edini način, kako lahko voda odjeda kamen. Reke in potoki lahko razjedajo kamenje, ker njihove vode nosijo ostanke in druge usedline, ki nenehno tečejo po površini kamnine in jo obrabljajo. Eden najbolj znanih primerov vremenskih vplivov na skalah, Veliki kanjon v Arizoni, je posledica te oblike mehanskega preperevanja vode. Vendar pa samo voda ni oblikovala kanjona, saj je veter, pa tudi drugi kemični procesi, prispeval k obrisom in barvam, pravi Arizona State University.

Veliki kanjon je rezultat številnih oblik vremenskih vplivov, ki ustvarjajo svojo trenutno obliko. Njene barve so posledica kemičnega preperevanja, pri katerem se dejanska mineralna sestava kamnine poruši.

Druga oblika preperevanja, biološko preperevanje, se zgodi, ko živa bitja spremenijo kamnine. Korenine dreves in rastlin, podobno kot cikel zmrzovanja in odmrzovanja, izkoriščajo razpoke v skalah in ko rastejo, skalo potiskajo narazen.