Många stenar i vardagliga möten kan tyckas okrossbara och oföränderliga. Stenar genomgår dock förändringar. En av dessa förändringar kallas vittring och under både korta och långa tidsperioder kan den drastiskt förändra stenar på ett antal sätt.
Vad är vittring av stenar?
Vittring av stenar beskriver processen att försvaga och bryta ner stenar och mineraler. Detta kan ske via både icke-levande och levande faktorer, såsom temperaturförändringar, växter och djur, syror, salter och vatten, oavsett om de är fasta eller flytande. Vittring av stenar sker över en tidsperiod. Stenar på jordens yta tenderar att väder snabbare än underjordiska. Vittring är en av de processer som leder till markproduktion.
Vilka typer av vittring?
Olika typer av vittring påverkar stenar. Dessa inkluderar fysikalisk / mekanisk vittring, kemisk vittring och biologisk vittring.
Fysisk eller mekanisk vittring bryter faktiskt stenar i bitar. En metod för fysisk vittring innefattar frysning och upptining av vatten. I flytande form kan vatten glida mellan alla porer eller sprickor i stenar. Om detta vatten fryser kommer det att expandera inuti dessa stenar. Volymen kan öka så mycket som 10 procent, vilket placerar stort tryck på stenar. Detta kallas iskilning, eller kryofrakturering, eftersom is faktiskt kilar stenar isär över tiden. När isen tinas och bildar flytande vatten igen kommer delar av berget att svepas bort som små bitar genom erosion. Vatten spelar en viktig roll i fysisk vittring. Det kan komma in i porerna av sten och lera, få dem att svälla och sedan vädra hårdare sten runt dem. Vatten lyfter stenar från undervattensytor, och när de faller tillbaka eller träffar andra stenar kan de gå sönder.
Salt kan leda till en typ av vittring som kallas bikakevittring. Grundvattnet sipprar in i bergsprickor genom kapilläråtgärd och avdunstar så småningom. Detta ger saltkristaller, vilket ökar trycket i stenar. Så småningom kommer stenarna att bryta ner. Detta kan lämna gropar med saltkristaller som liknar bikakor. Vittring från saltkristallisering vittring finns ofta i torra klimat.
Extrema temperaturer kan också påverka väderbestrålningen av stenar. En typ av fysisk vittring kallas termisk stress. Detta är en vanlig faktor i ökenklimat, där dagstemperaturen är väldigt het, medan nattemperaturen kan vara ganska sval. När denna vilda temperatursvängning sker flera gånger under en lång tidsperiod kommer stenar så småningom att smula och flaga. Denna åtgärd kallas peeling. Nötning är en annan typ av fysisk vittring där konstant exponering för friktion från vind, vatten eller is gradvis exponerar stenar och bryter ner dem.
En annan viktig typ av vittring är kemisk vittring. Kemisk vittring beror ofta på samspelet mellan vatten och temperatur i en miljö med mineraler i bergarter. Vid kemisk vittring förändras den faktiska molekylära sammansättningen av stenar. Ett exempel är när koldioxid kombineras med vatten, vilket skapar karbonatisering, vilket ger kolsyra. Kolsyra kommer i sin tur att lösa upp kalksten, vilket med tiden gör underjordiska kalkstensgrottor.
Oxidation är en typ av kemisk vittring där stenar med järnhalt reagerar med syre och vatten, vilket leder till rost. Rost presenteras som den klassiska rödorange färgen i järn. Denna rost kommer att slita på stenar. Vid hydrering kommer de faktiska kemiska bindningarna av en sten att förändras från absorptionen av vatten. Vatten ändrar anhydrit till gips på detta sätt. Hydrering leder också till bergdeformation. Vid uttorkning avlägsnas vatten från berg, till exempel när vatten avlägsnas från limonit för att bilda hematit. Vid hydrolys förändras mineraler när de utsätts för surt vatten för att göra lösningar, såsom saltvattenlösning. Kemisk vittring, genom hydrolys av fältspat, gör också de mycket vanliga lermineralerna och kvartset. Hydrolys av alkalifältspat eller ortoklas kan också leda till bildning av kaolinit och andra ämnen. Alla dessa kemiska processer leder till ökad vittring av stenar. Kemisk vittring är vanligare och förekommer snabbare i tropiska regioner på grund av värme och mycket vatten från regn.
Biologisk vittring är en typ av vittring som beror på växt-, djur- och till och med mikrobiell påverkan. Till exempel kommer trädfrön att med tiden bryta isär stenar när de växer till mogna träd. Trädens rötter sprider sig kontinuerligt och spricker i stenar. Gräva djur som mullvad kan också bryta ner stenar. Även djur ovan jord kan bryta ner stenar när de reser över land. Både levande och sönderfallande växter och svampar påverkar stenar genom att producera kolsyra. Svampar i lavar arbetar för att bryta ner stenar för att frigöra mineraler och symbiotiska alger tar del av dessa mineraler. Denna process leder till hål i klipporna. Även små bakterier kan väder och ändra mineralinnehållet i stenar! Över tiden leder all aktivitet från biologiska organismer till ökat vittring av stenar.
Förhållandet mellan vittring och erosion
När stenar slits ut av väderförhållanden över tid kan de svepas bort av vind eller av vattendrag. Denna process kallas erosion. Erosion tenderar att förekomma i stenar som vetter ut på jordens yta. Både vittring och erosion förekommer överallt på jorden, och kombinationen av dem förändrar ytan drastiskt över långa tidsperioder.
Anmärkningsvärda exempel på vittring
Det finns många exempel på vittring av stenar runt om i världen, inklusive några viktiga landmärken.
Visste du att den största kanjonen på jorden skapades av vatten? Grand Canyon i USA ristades i sin nuvarande form under miljontals år på grund av förvitring av stenar med vatten, särskilt Colorado River. Ett annat exempel på vittring är peeling som leder till landformer som kallas bornhardts. Dessa kupolformade strukturer förekommer i tropiska miljöer; ett exempel är Sugarloaf Mountain i Brasilien.
Kalkstensgrottor är ett exempel på vittring. Kemisk vittring bildade det enorma grottsystemet i Carlsbad Caverns National Park, i USA.
Appalachian Mountains i Nordamerika var en gång högre än Mount Everest. Vittring och erosion, under många miljoner år, bar dessa berg ner i den nedre, mjukare kedja som de är idag.
Det är fantastiskt att tänka på att vittring från kemikalier, växter och djur och mikrober av alla storlekar, och regn och vind kan göra så enorma förändringar i landskapet!
Hur väderbitring påverkar miljön
Vittring av stenar spelar en avgörande roll i miljöbalansen. När stenar förvitras från skarpa föremål till mjukare, är de redo att bidra till jordframställning. Förfallna växt- och djurmaterial, bakterier och vittrade mineraler ger bördiga jordar. Ju fler typer av material i jord det finns, inklusive vittrade bergbitar, desto mer bördig jorden blir. Detta är viktigt för växande växter, och som sådant är det viktigt för jordbrukarna som odlar mat för människor och djur att äta. Om jorden inte innehåller en bred blandning av både biologiska och mineralkomponenter blir den inte lika bördig och i vissa fall kan den sakna fertilitet alls.
Mänsklig handling kan öka väderförhållandena. Luftföroreningar med fossilt bränsle leder till surt regn, som sliter ner stenar som marmor och kalksten och eventuella byggnader eller monument tillverkade av dem. Att minska föroreningarna i luften från produktion av fossila bränslen kan bidra till att förhindra ytterligare skador på miljön från surt regn.