INTEMPERIILE: TIPURI ȘI PROCESE - GEOGRAFIA - 2025

Dezagregarea este descompunerea rocilor prin dezintegrarea mecanică și descompunerea chimică. Multe se formează la temperaturi ridicate și presiuni adânc în scoarța terestră; atunci când sunt expuși la temperaturi și presiuni mai scăzute la suprafață și se întâlnesc cu aer, apă și organisme, acestea se descompun și se fracturează.

Lucrurile vii au, de asemenea, un rol influent în intemperii, deoarece acestea afectează rocile și mineralele prin diferite procese biofizice și biochimice, majoritatea nefiind cunoscute în detaliu.

Devil's Marbles, o stâncă crăpată de vreme, Australia. Sursa: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cracked_boulder_DMCR.jpg

În principiu, există trei tipuri principale prin care are loc intemperiile; acest lucru poate fi fizic, chimic sau biologic. Fiecare dintre aceste variante are caracteristici specifice care afectează rocile în moduri diferite; chiar și în unele cazuri poate exista o combinație a mai multor fenomene.

Intemperii fizice sau

Procesele mecanice reduc rocile în fragmente din ce în ce mai mici, ceea ce la rândul său crește suprafața expusă atacului chimic. Principalele procedee de intemperii mecanice sunt următoarele:

- Descărcarea.

- Acțiunea înghețului.

- Stres termic cauzat de încălzire și răcire.

- Expansiunea.

- contracție datorată umezirii cu uscare ulterioară.

- Presiunile exercitate de creșterea cristalelor de sare.

Un factor important în intemperiile mecanice este oboseala sau generarea repetată a stresului, care scade toleranța la daune. Rezultatul oboselii este că roca se va fractura la un nivel de stres mai scăzut decât o epruvetă care nu este obosită.

Descarca

Atunci când eroziunea elimină materialul de pe suprafață, presiunea de limitare pe rocile subiacente scade. Presiunea mai mică permite cerealelor minerale să se separe și să creeze goluri; roca se extinde sau se extinde și se poate fractura.

De exemplu, în granit sau alte mine de rocă densă, eliberarea de presiune din tăierile miniere poate fi violentă și chiar poate provoca explozii.

Cupola de exfoliere în Parcul Național Yosemite, SUA. Sursa: Diliff, de la Wikimedia Commons

Congelați fractura sau gelifierea

Apa care ocupă porii dintr-o stâncă se extinde cu 9% atunci când este înghețată. Această expansiune generează presiune internă care poate provoca dezintegrarea fizică sau fractura rocii.

Gelul este un proces important în mediile reci, unde ciclurile de îngheț-dezgheț apar constant.

Intemperiile fizice ale unui „cairn” concret. Sursa: LepoRello. , de la Wikimedia Commons

Cicluri de încălzire-răcire (termoclastie)

Stâncile au o conductivitate termică scăzută, ceea ce înseamnă că nu sunt bune să conducă căldura departe de suprafețele lor. Atunci când rocile sunt încălzite, suprafața exterioară crește temperatura mai mult decât partea interioară a rocii. Din acest motiv, partea externă suferă o dilatare mai mare decât cea internă.

În plus, rocile formate din diferite cristale prezintă încălzire diferențială: cristalele cu o colorație mai închisă se încălzesc mai repede și se răcesc mai lent decât cristalele mai ușoare.

Oboseală

Aceste eforturi termice pot provoca dezintegrarea rocilor și formarea de fulgi, scoici și foi imense. Încălzirea și răcirea repetată produc un efect numit oboseală care promovează intemperiile termice, numită și termoclastie.

În general, oboseala poate fi definită ca efectul diferitelor procese care scad toleranța unui material la deteriorare.

Cantar de rocă

Exfolierea sau forfecarea termică include, de asemenea, generarea de fulgi de rocă. De asemenea, căldura intensă generată de incendiile pădurilor și exploziile nucleare poate determina ca roca să se desprindă și să se rupă în cele din urmă.

De exemplu, în India și Egipt, focul a fost folosit timp de mai mulți ani ca instrument de extracție în cariere. Cu toate acestea, fluctuațiile zilnice ale temperaturii, întâlnite chiar și în deșerturi, sunt mult sub extremele atinse de incendiile locale.

Umezire și uscare

Materialele care conțin argilă - cum ar fi piatra de noroi și șistul - se extind considerabil la umectare, ceea ce poate induce formarea de micro-defecțiuni sau microfracturi (microcreturi) sau mărirea fisurilor existente.

În plus față de efectul oboselii, ciclurile de dilatare și de contracție - asociate cu umezirea și uscarea - duc la intemperii ale rocilor.

Meteorizarea prin creșterea cristalelor de sare sau a haloclastiei

În regiunile de coastă și aride, cristalele de sare pot crește în soluții saline concentrate prin evaporarea apei.

Cristalizarea sării în interstiții sau porii rocilor produce stresuri care le lărgesc, iar acest lucru duce la dezintegrarea granulară a rocii. Acest proces este cunoscut sub numele de intemperii saline sau haloclastie.

Când cristalele de sare formate în porii rocii sunt încălzite sau saturate de apă, acestea se extind și exercită presiune împotriva pereților de pori din apropiere; acest lucru produce stres de căldură sau de hidratare (respectiv), ambele contribuind la intemperiile rocii.

Intemperii chimice

Acest tip de intemperii implică o mare varietate de reacții chimice, care acționează împreună asupra multor tipuri diferite de roci de-a lungul gamei de condiții climatice.

Această mare varietate poate fi grupată în șase tipuri principale de reacții chimice (toate implicate în descompunerea rocii), și anume:

- Dizolvare.

- Hidratare.

- Oxidare și reducere.

- Carbonatarea.

- Hidroliză.

Dizolvare

Sărurile minerale pot fi dizolvate în apă. Acest proces implică disocierea moleculelor în anioni și cationi și hidratarea fiecărui ion; adică ionii se înconjoară de molecule de apă.

Dizolvarea este în general considerată un proces chimic, deși nu implică transformări chimice reale. Întrucât dizolvarea are loc ca o etapă inițială pentru alte procese de intemperii chimice, aceasta intră în această categorie.

Dizolvarea este ușor inversată: când soluția devine suprasaturată, o parte din materialul dizolvat precipită ca un solid. O soluție saturată nu are capacitatea de a dizolva mai solid.

Mineralele variază prin solubilitatea lor, iar printre cele mai solubile în apă sunt clorurile metalelor alcaline, cum ar fi sarea de rocă sau halita (NaCl) și sarea de potasiu (KCl). Aceste minerale se găsesc doar în climele foarte aride.

Gipsul ( CaSO ₄ .2H ₂ O) este, de asemenea, destul de solubil, în timp ce cuartul are o solubilitate foarte mică.

Solubilitatea multor minerale depinde de concentrația ionilor de hidrogen liber (H ⁺ ) din apă. Ionii H ⁺ sunt măsurați ca valoare a pH-ului, ceea ce indică gradul de aciditate sau alcalinitate al unei soluții apoase.

hidratarea

Intemecarea hidratării este un proces care are loc atunci când mineralele adsorb moleculele de apă pe suprafața lor sau o absorb, incluzându-le în rețelele de cristal. Această apă suplimentară creează o creștere a volumului care poate provoca fracturarea rocii.

În climele umede din latitudinile medii, culorile solului variază mult: poate fi observat de la maroniu la gălbuie. Aceste colorații sunt cauzate de hidratarea hematitului de oxid roșiatic de fier, care se transformă într-un goethit colorat de oxid (oxidroxid de fier).

Captarea apei de către particulele de argilă este, de asemenea, o formă de hidratare care duce la extinderea acestora. Apoi, pe măsură ce lutul se usucă, crusta se crăpă.

Oxidare și reducere

Oxidarea are loc atunci când un atom sau ion pierde electroni, crescând sarcina pozitivă sau scăzând sarcina negativă.

Una dintre reacțiile de oxidare existente implică combinarea oxigenului cu o substanță. Oxigenul dizolvat în apă este un agent oxidant obișnuit în mediu.

Uzura oxidativă afectează în principal mineralele care conțin fier, deși elemente precum manganul, sulful și titanul pot de asemenea rugina.

Reacția pentru fier - care apare atunci când oxigenul dizolvat în apă intră în contact cu mineralele care conțin fier - este următoarea:

4Fe ²⁺ + 3O ₂ → 2Fe ₂ O ₃ + 2e ^-

În această expresie e ^- reprezintă electroni.

Fierul feroz (Fe ²⁺ ) găsit în majoritatea mineralelor care formează roca poate fi transformat în forma sa ferică (Fe ³⁺ ) prin modificarea încărcăturii neutre a rețelei de cristal. Această schimbare determină uneori să se prăbușească și face mineralul mai predispus la atacuri chimice.

carbonatare

Carbonatarea este formarea de carbonați, care sunt sărurile acidului carbonic (H ₂ CO ₃ ). Dioxidul de carbon se dizolvă în apele naturale pentru a forma acid carbonic:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

Ulterior, disociază de acid carbonic într - un ion de hidrogen hidratat (H ₃ O ⁺ ) și un ion de bicarbonat, după următoarea reacție:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

Acidul carbonic atacă mineralele care formează carbonați. Carbonarea domină intemperiile rocilor calcaroase (care sunt calcare și dolomiți); în acestea mineralul principal este calcita sau carbonatul de calciu (CaCO ₃ ).

Calcitul reacționează cu acidul carbonic pentru a forma carbonat de calciu acid, Ca (HCO ₃ ) _2, care, spre deosebire de calcită, se dizolvă ușor în apă. Acesta este motivul pentru care unele calcare sunt atât de predispuse la dizolvare.

Reacțiile reversibile dintre dioxidul de carbon, apă și carbonatul de calciu sunt complexe. În esență, procesul poate fi rezumat după cum urmează:

CaCO ₃ + H ₂ O + CO ₂ ⇔Ca ₂ + + 2HCO ₃ ^-

Hidroliză

În general, hidroliza - descompunerea chimică prin acțiunea apei - este principalul proces de intemperii chimice. Apa se poate descompune, dizolva sau modifica minerale primare sensibile în roci.

În acest proces, apa disociată în cationii de hidrogen (H ⁺ ) și anionii hidroxil (OH ^- ) reacționează direct cu mineralele silicate din roci și soluri.

Ionul de hidrogen este schimbat cu un cation metalic al mineralelor silicate, de obicei potasiu (K ⁺ ), sodiu (Na ⁺ ), calciu (Ca2 ⁺⁾ sau magneziu (Mg2 ⁺ ). Cationul eliberat se combină apoi cu anionul hidroxil.

De exemplu, reacția pentru hidroliza mineralului numit ortoclază, care are formula chimică KAlSi ₃ O ₈ , este următoarea:

2KAlSi ₃ O ₈ + 2H ⁺ + 2OH ^- → 2HAlSi ₃ O ₈ + 2KOH

Deci ortoclasa este transformată în acid aluminosilic, HAlSi ₃ O ₈ și hidroxid de potasiu (KOH).

Acest tip de reacție joacă un rol fundamental în formarea unor reliefuri caracteristice; de exemplu, ei sunt implicați în formarea reliefului carstic.

Intemperii biologice

Unele organisme vii atacă rocile mecanic, chimic sau printr-o combinație de procese mecanice și chimice.

Plante

Rădăcinile plantelor - în special cele ale copacilor care cresc pe paturi stâncoase plate - pot exercita un efect biomecanic.

Acest efect biomecanic are loc odată cu creșterea rădăcinii, pe măsură ce crește presiunea exercitată de ea asupra mediului înconjurător. Aceasta poate duce la fracturarea rocilor din stratul radicular.

Meteorizarea biologică. Tetrameles nudiflora crescând pe o ruină a templului din Angkor, Cambodgia. Sursa: Diego Delso, delso.photo, licența CC-BY-SA prin https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ta_Phrom,_Angkor,_Camboya,_2013-08-16,_DD_41.JPG

Lichenii

Lichenii sunt organisme alcătuite din două simbioniți: o ciupercă (micobiont) și o alge care este în general cianobacteria (ficobiont). Aceste organisme au fost raportate ca colonizatori care cresc intemperiile rocilor.

De exemplu, s-a constatat că Stereocaulon vesuvianum este instalat pe fluxurile de lavă, reușind să-și îmbunătățească rata de intemperii de până la 16 ori în comparație cu suprafețele necolonizate. Aceste rate se pot dubla în locații umede, cum ar fi în Hawaii.

De asemenea, s-a remarcat că pe măsură ce lichenii mor, lasă o pată întunecată pe suprafețele rocilor. Aceste pete absorb mai multă radiație decât zonele luminoase din jur ale rocii, promovând astfel intemperiile sau termoclastia termică.

Mytilus edulis este o midie plictisitoare. Sursa: Andreas Trepte, de la Wikimedia Commons

Organisme marine

Anumite organisme marine răzuiesc suprafața rocilor și au găuri în ele, promovând creșterea algelor. Aceste organisme piercing includ moluște și bureți.

Exemple de acest tip de organisme sunt midia albastră (Mytilus edulis) și gastropodul erbivor Cittarium pica.

Lichenul Stereocaulon vesuvianum este un colonizator care este instalat în fluxurile de lavă, Insulele Canare Fuerteventura și Lanzarote din Spania. Sursa: Lairich Rig prin https://commons.wikimedia.org/wiki/File:A_lichen_-_Stereocaulon_vesuvianum_-_geograph.org.uk_-_1103503.jpg

Chelatizare

Chelația este un alt mecanism de intemperii care implică îndepărtarea ionilor metalici și, în special, a ionilor de aluminiu, fier și mangan din roci.

Acest lucru se realizează prin legarea și sechestrarea de acizi organici (cum ar fi acidul fulvic și acidul humic), pentru a forma complexe materie-metal solubile.

În acest caz, agenții de chelare provin din produsele de descompunere ale plantelor și secrețiile de la rădăcini. Chelation încurajează intemperiile chimice și transferul de metale în sol sau în rocă.

Referințe

1. Pedro, G. (1979). Caractérisation générale des procédures de altération hydrolitique. Science du Sol 2, 93–105.
2. Selby, MJ (1993). Materiale și procese Hillslope, ediția a II-a. Cu o contribuție a APW Hodder. Oxford: Oxford University Press.
3. Stretch, R. & Viles, H. (2002). Natura și rata de intemperii prin licheni pe lavă curge pe Lanzarote. Geomorfologie, 47 (1), 87–94. doi: 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Thomas, MF (1994). Geomorfologia în tropice: un studiu privind intemperiile și denudarea în latitudini joase. Chichester: John Wiley & Sons.
5. White, WD, Jefferson, GL, și Hama, JF (1966) carst cuarțit în sud-estul Venezuelei. Revista internațională de speologie 2, 309–14.
6. Yatsu, E. (1988). Natura vremii: o introducere. Tokyo: Sozosha.