Vad är de fyra orsakerna till mekanisk vittring?

Förvitring är den naturprocess som verkar på stenar - sönderdelar dem, byter färg eller bryter upp dem. Du kanske hör om "vittring" av alla slags saker, från hus till motorfordon, men i vetenskapligt sammanhang är innebörden geologisk.

Vittring kan förekomma genom åtgärder från vatten, luft, växter, djur och olika kemikalier. Mekanisk vittring är nedbrytning av stenar i mindre bitar utan att ändra sammansättningen av mineralerna i berget. Detta kan delas in i fyra bastyper - nötning, tryckfrigöring, termisk expansion och sammandragning och kristalltillväxt.

Kemisk vittring innebär förändringar i bergets sammansättning eller på bergets yta som får berget att ändra sin form eller färg. Processerna som är involverade i kemisk vittring kan inkludera koldioxid, syre, vatten och syra.

Var det genom kemisk vittring eller genom en av de mekaniska vittringsprocesser som diskuteras senare, en gång stenar reduceras till mindre småsten, de kan utsättas för en annan typ av vittring - erosion. Erosion uppstår när dessa jämförelsevis små bitar av jorden förflyttas av vind, vatten eller is. Vattnet kan vara i form av regn och kan också bero på mänskliga krafter som bevattning av grödor.

Slitstyrka inkluderar även väderbildning som härrör från grundläggande slagkrafter. När en sten tumlar uppifrån kan den inte bara bryta i mindre bitar när den landar, men den kan också skada andra stenar på vägen. Nötning är också ett resultat av sandkorn eller småsten - föremål som en gång var en del av större stenar själva - blåses av vind över ytorna på större stenar och skadar dem långsamt över tid.

Froståtgärd anses vara en form av nötning och stötskador. När vatten fryser expanderar det med cirka 9 procent, och den kraft som isen utövar på omgivande stenar är faktiskt mycket starkare än den draghållfasthet som dessa stenar använder för att motstå det. Is råder så småningom och berget som omsluter det bryts ner.

Trycksläppsvittring uppstår när stenar är djupa under jord, normalt utsatta för enormt tryck från alla sidorna, uppleva en minskning av detta omgivningstryck till följd av krafter som erosion som uppträder vid yta. När den omgivande vikten sänks under en kritisk nivå börjar berget bryta på grund av differenstryck över olika delar av det, vilket leder till skjuvning som vanligtvis är parallell med bergets yta. Ibland skjuter dessa tryckfrisatta bitar av berg ut över jordytan.

Denna typ av vittring sker som ett resultat av bergets expansion och sammandragning när den värms upp och kyls. (I det här avseendet beter sig sten precis som vatten, men utan fasförändring från fast till vätska eller vice versa.) Detta är av speciell betydelse i bergarter som är gjorda av kristaller av mer än ett material, såsom granit. Med tillräckliga expansions- och sammandragningscykler börjar berget så småningom bryta sönder.

Stenar i områden som utsätts för stora temperatursvängningar, såsom de där skogsbränder är en årlig förekomst, tros vara mer mottagliga för denna typ av väderförändring.

Vittring av kristalltillväxt inträffar när olika ämnen binds samman joniskt för att bilda salter, av vilka natriumklorid (NaCl) eller bordssalt bara är ett exempel. När dessa salter bildas i klipporna och börjar växa, nästan som levande saker, blir de större och större tryck på stenmurarna som begränsar dem, starkast i en riktning vinkelrät mot sprickan väggar. Detta tryck leder i slutändan till sprickbildning i berget och dess mekaniska nedbrytning.