Багато гірських порід при повсякденних зустрічах можуть здатися незламними та незмінними. Однак скелі зазнають змін. Одна з цих змін називається вивітрюванням, і протягом короткого та тривалого періодів часу вона може різко змінювати гірські породи різними способами.
Що таке вивітрювання гірських порід?
Вивітрювання гірських порід описує процес ослаблення та руйнування гірських порід та мінералів. Це може відбуватися як з боку неживих, так і живих факторів, таких як перепади температури, рослини та тварини, кислоти, солі та вода, тверді чи рідкі. Вивітрювання гірських порід відбувається протягом певного періоду часу. Гірські породи на поверхні Землі, як правило, вивітрюються швидше, ніж підземні. Вивітрювання - це один із процесів, що призводить до виробництва грунту.
Які типи вивітрювання?
Різні типи вивітрювання впливають на гірські породи. Сюди входять фізичне / механічне вивітрювання, хімічне вивітрювання та біологічне вивітрювання.
Фізичне або механічне вивітрювання насправді розбиває гірські породи на шматочки. Один із способів фізичного вивітрювання передбачає заморожування та танення води. У рідкому вигляді вода може ковзати між будь-якими порами або тріщинами гірських порід. Якщо ця вода замерзне, вона розшириться всередині цих порід. Обсяг може збільшитися на цілих 10 відсотків, чинячи великий тиск на гірські породи. Це називається крижаним клином, або кріорозривом, тому що лід насправді розклинюється з часом. Коли лід відтане і знову утворить рідку воду, частини скелі будуть ерозією змиті у вигляді крихітних шматочків. Вода відіграє важливу роль у фізичному вивітрюванні. Він може потрапити в пори гірських порід і глини, змусити їх набухати, а потім витримати твердіші породи навколо них. Вода піднімає гірські породи з підводних поверхонь, і коли вони падають назад або вдаряються про інші скелі, вони можуть розбитися.
Сіль може призвести до вивітрювання, яке називається стільникове вивітрювання. Підземні води капілярною дією просочуються в тріщини гірських порід і з часом випаровуються. Це дає кристали солі, які підвищують тиск у гірських породах. Згодом скелі зруйнуються. Це може залишити ямки кристалів солі, які нагадують стільники. Вивітрювання від кристалізації солі вивітрювання часто зустрічається в сухому кліматі.
Екстремальні температури також можуть вплинути на вивітрювання гірських порід. Один із видів фізичного вивітрювання називається термічним стресом. Це загальний фактор в кліматі пустелі, в якому денна температура дуже спекотна, тоді як нічна температура може бути досить прохолодною. Коли ці дикі коливання температур відбуваються неодноразово протягом тривалого періоду часу, гірські породи врешті-решт кришаться і розшаровуються. Ця дія називається відшаруванням. Абразія - це ще один вид фізичного вивітрювання, при якому постійне вплив тертя від вітру, води або льоду поступово оголює скелі і руйнує їх.
Іншим основним видом вивітрювання є хімічне вивітрювання. Хімічне вивітрювання часто виникає внаслідок взаємодії води та температури навколишнього середовища з мінералами гірських порід. При хімічному вивітрюванні фактичний молекулярний склад порід змінюється. Один із прикладів - це коли вуглекислий газ поєднується з водою, утворюючи карбонізацію, яка дає вугільну кислоту. Вугільна кислота в свою чергу розчинить вапняк, який з часом робить підземні вапнякові печери.
Окислення - це вид хімічного вивітрювання, при якому гірські породи із вмістом заліза реагують з киснем і водою, що призводить до іржі. Іржа представляється класичним червонувато-оранжевим кольором заліза. Ця іржа буде зношувати скелі. При гідратації фактичні хімічні зв’язки гірської породи змінюватимуться внаслідок поглинання води. Вода таким чином перетворює ангідрит на гіпс. Гідратація також призводить до деформації гірських порід. При зневодненні вода видаляється з гірських порід, наприклад, коли вода видаляється з лімоніту, утворюючи гематит. При гідролізі мінерали змінюються під впливом кислої води з утворенням розчинів, таких як розчин морської води. Хімічне вивітрювання через гідроліз польового шпату також утворює дуже поширені глинисті мінерали та кварц. Гідроліз лужного польового шпату або ортоклазу також може призвести до утворення каолініту та інших речовин. Всі ці хімічні процеси призводять до посилення вивітрювання гірських порід. Хімічне вивітрювання є більш поширеним і відбувається швидше в тропічних регіонах через спеку та рясні води від дощу.
Біологічне вивітрювання - це вид вивітрювання, що виникає внаслідок впливу рослин, тварин і навіть мікробів. Наприклад, насіння дерев з часом розбиватимуть скелі, коли вони переростають у зрілі дерева. Коріння дерев будуть постійно поширюватися і утворювати тріщини на скелях. Викопуючи такі тварини, як кроти, також можуть руйнувати каміння. Навіть надземні тварини можуть розбивати скелі, подорожуючи над сушею. Як живі, так і гниючі рослини та гриби впливають на гірські породи, виробляючи вугільну кислоту. Гриби у лишайниках руйнують гірські породи, щоб виділяти мінерали, і симбіотичні водорості беруть участь у цих мінералах. Цей процес призводить до дірок у гірських породах. Навіть крихітні бактерії можуть вивітрюватися та змінювати вміст мінералів у гірських породах! З часом вся діяльність біологічних організмів призводить до посилення вивітрювання гірських порід.
Зв'язок між вивітрюванням та ерозією
Коли скелі зношуються внаслідок вивітрювання з часом, вони можуть бути змічені вітром або водоймами. Цей процес називається ерозією. Ерозія, як правило, відбувається в гірських породах, які вивітрюються на поверхні Землі. Як вивітрювання, так і ерозія поширені всюди на Землі, і їх поєднання різко змінює поверхню протягом тривалих періодів часу.
Помітні приклади вивітрювання
Є багато прикладів вивітрювання гірських порід по всьому світу, включаючи деякі основні визначні пам'ятки.
Чи знали ви, що найбільший каньйон на землі був зроблений водою? Великий каньйон у Сполучених Штатах був вирізаний у своєму нинішньому вигляді протягом мільйонів років через вивітрювання скель водою, зокрема річкою Колорадо. Інший приклад вивітрювання - це відшарування, яке призводить до форм рельєфу, які називаються природженими харти. Ці куполоподібні структури, як правило, трапляються в тропічному середовищі; одним із прикладів є гора Цукрова голова в Бразилії.
Прикладом вивітрювання є печери з вапняку. Хімічне вивітрювання сформувало величезну печерну систему Національного парку Карлсбадські печери в США.
Аппалачі в Північній Америці колись були вищими за Еверест. Вивітрювання та ерозія протягом багатьох мільйонів років носили ці гори в нижньому, плавному ланцюгу, яким вони є сьогодні.
Дивовижно думати, що вивітрювання від хімічних речовин, рослин і тварин та мікробів будь-якого розміру, а також дощу та вітру може внести такі величезні зміни в ландшафт!
Як вивітрювання впливає на навколишнє середовище
Вивітрювання гірських порід відіграє вирішальну роль в рівновазі навколишнього середовища. Коли гірські породи вивітрюються від гострих предметів до більш гладких, вони готові сприяти формуванню ґрунтів. Гнилі рослинні та тваринні речовини, бактерії та вивітрювані мінерали дають родючі грунти. Чим більше видів матеріалів у ґрунті, включаючи вивітрювані шматки гірських порід, тим ґрунт буде більш родючим. Це важливо для вирощування рослин, і як таке важливе для фермерів, які вирощують їжу для людей та тварин. Якщо ґрунт не містить широкої суміші як біологічних, так і мінеральних компонентів, він не буде таким родючим, а в деяких випадках може взагалі не мати родючості.
Дія людини може збільшити швидкість вивітрювання. Забруднення повітря викопним паливом призводить до кислотних дощів, які зношують гірські породи, такі як мармур і вапняк, а також будь-які споруди чи пам'ятники, зроблені з них. Зменшення забруднення повітря від виробництва викопного палива може допомогти запобігти подальшій шкоді довкіллю від кислотних дощів.