ปัจจัยอะไรเป็นตัวกำหนดอัตราการผุกร่อน?

การผุกร่อนหรือการสลายตัวของหินมีบทบาทสำคัญในการค้ำจุนชีวิตบนโลก การผุกร่อนทำให้เกิดดินที่ช่วยให้โลกของเรามีชีวิตพืชบนบกได้หลากหลาย ดินที่เกิดใหม่ประกอบด้วยหินผุกร่อนและอนุภาคแร่เป็นหลัก เมื่อพืชเติบโต ตาย และสลายตัว ดินจะอุดมไปด้วยอินทรียวัตถุหรือที่เรียกว่าฮิวมัส อัตราที่หินสลายตัวได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ

การผุกร่อนประเภทหนึ่งเรียกว่าการผุกร่อนทางเคมี ทำงานในอัตราที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของหินที่ได้รับผลกระทบ กระบวนการผุกร่อนทางเคมีหลักสองประการคือการเกิดออกซิเดชันและคาร์บอนไดออกไซด์ การเกิดออกซิเดชันซึ่งรู้จักกันดีว่าเป็นสนิมทำให้หินอ่อนตัวเมื่อสัมผัสกับอากาศ กระบวนการนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนสีเป็นสีแดงหรือสีน้ำตาล เช่นเดียวกับในหินบะซอลต์ที่ผุกร่อน หินที่มีธาตุเหล็กสูงไวต่อการเกิดออกซิเดชันมากที่สุด คาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นเมื่อคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศผสมกับน้ำทำให้เกิดกรดคาร์บอนิกอ่อน คาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่ส่งผลกระทบต่อหินที่มีแคลไซต์สูง เช่น หินปูนและหินอ่อน

แร่ธาตุซิลิเกตประกอบด้วยผลึกขัดแตะตามส่วนผสมทางเคมีของซิลิกอนและออกซิเจนที่สร้างกริดซ้ำ หากกลุ่มซิลิกอนออกซิเจนประสานกันโดยตรง การผุกร่อนจะเกิดขึ้นช้ากว่า อย่างไรก็ตาม หากอะตอมของออกซิเจนบางส่วนจับกับองค์ประกอบตัวกลาง โครงตาข่ายจะมีความทนทานน้อยกว่า ตัวอย่างเช่น คริสตัลแลตทิซสำหรับควอตซ์ ซึ่งเป็นหินที่สึกกร่อนช้า ใช้พันธะซิลิกอนออกซิเจนเท่านั้น ในทางตรงกันข้าม มะกอกจะผุกร่อนอย่างรวดเร็ว ในโครงตาข่ายโอลิวีน อะตอมออกซิเจนจำนวนมากเชื่อมโยงกับแมกนีเซียมหรือเหล็กมากกว่าซิลิกอน

สภาพภูมิอากาศส่งผลต่ออัตราการเกิดสภาพอากาศในสองวิธีที่แตกต่างกัน การผุกร่อนของสารเคมีดำเนินไปอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่น เนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะเร่งปฏิกิริยาเคมีจำนวนมากที่ทำลายหิน ในทางตรงกันข้าม อัตราการเกิดสภาพดินฟ้าอากาศทางกายภาพจะสูงขึ้นในบริเวณที่มีอากาศเย็น โดยเฉพาะบริเวณที่ใกล้จุดเยือกแข็ง ในพื้นที่ดังกล่าว การตรึงน้ำแข็งเป็นกระบวนการที่สำคัญในสภาพดินฟ้าอากาศ ซึ่งน้ำที่เป็นของเหลวซึมเข้าไปในรูพรุนหรือรอยแตกในหินแล้วกลายเป็นน้ำแข็ง

ทั้งสภาพดินฟ้าอากาศทางเคมีและสภาพดินฟ้าอากาศทางกายภาพนั้นถูกขยายให้ใหญ่สุดในสภาพแวดล้อมที่เปียกชื้น ลิ่มน้ำแข็งขึ้นอยู่กับความพร้อมของน้ำ และกระบวนการทางเคมีของคาร์บอนไดออกไซด์ต้องใช้ทั้งน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำยังสามารถผุกร่อนหินได้โดยตรงผ่านการกระทำของไฮดรอลิกหรือผ่านการผลิตฝนกรด พื้นที่ที่มีปริมาณเกลือสูงยังประสบกับสภาพดินฟ้าอากาศที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์ของลิ่มเกลือ เมื่อน้ำเกลือซึมเข้าไปในหิน รอยแยกเล็กๆ สามารถแยกออกจากกันได้โดยการเติบโตของผลึกเกลือเมื่อน้ำระเหย