Meteorisatietypes en -processen

de verwering het is de ontbinding van gesteenten door mechanische desintegratie en chemische ontbinding. Velen worden gevormd bij hoge temperaturen en drukken diep in de aardkorst; wanneer ze worden blootgesteld aan lagere temperaturen en drukken op het oppervlak en worden blootgesteld aan lucht, water en organismen, gaan ze uiteen en breken ze uiteen.

Levende wezens hebben ook een invloedrijke rol bij verwering, omdat ze van invloed zijn op gesteenten en mineralen door verschillende biofysische en biochemische processen, waarvan de meeste niet in detail bekend zijn..

In principe zijn er drie hoofdtypen waardoor verwering plaatsvindt; Dit kan fysiek, chemisch of biologisch zijn. Elk van deze varianten heeft specifieke kenmerken die de rotsen op verschillende manieren beïnvloeden; zelfs, in sommige gevallen kan er een combinatie van verschillende verschijnselen zijn.

index

• 1 Fysieke of mechanische verwering
  • 1.1 Download
  • 1.2 Fractuur door bevriezing of gelifractie
  • 1.3 Verwarmingskoeling cycli (thermoclast)
  • 1.4 Bevochtiging en droging
  • 1.5 Meteorisatie door groei van zoutkristallen of haloclastia
• 2 Chemische meteorisatie
  • 2.1 Ontbinding
  • 2.2 Hydratatie
  • 2.3 Oxidatie en reductie
  • 2.4 Carbonatatie
  • 2.5 Hydrolyse
• 3 Biologische meteorisatie
  • 3.1 Planten
  • 3.2 Korstmossen
  • 3.3 Mariene organismen
  • 3.4 Chelatie
• 4 Referenties

Lichamelijke verwering of mechanica

De mechanische processen reduceren de gesteenten tot steeds kleiner wordende fragmenten, waardoor het oppervlak wordt blootgesteld aan chemische aantasting. De belangrijkste mechanische verweringsprocessen zijn de volgende:

- downloaden.

- De actie van vorst.

- Thermische belasting veroorzaakt door verwarming en koeling.

- De uitbreiding.

- De krimp als gevolg van bevochtiging met daaropvolgende droging.

- De drukken uitgeoefend door de groei van zoutkristallen.

Een belangrijke factor bij mechanische verwering is vermoeidheid of herhaalde toename van stress, waardoor de tolerantie voor beschadiging afneemt. Het resultaat van vermoeidheid is dat het gesteente bij een lager spanningsniveau zal breken dan een niet-vermoeid specimen.

ontlading

Wanneer erosie het materiaal van het oppervlak verwijdert, neemt de beperkende druk op de onderliggende rotsen af. Door de lagere druk kunnen de mineraalkorrels meer scheiden en holtes creëren; de steen expandeert of verwijdt en kan breken.

In granietmijnen of andere dichte rotsen bijvoorbeeld, kan het vrijkomen van druk als gevolg van snijwonden voor extractie gewelddadig zijn en zelfs explosies veroorzaken.

Breuk door bevriezing of gelifractie

Het water dat de poriën in een rots inneemt, expandeert met 9% bij bevriezing. Deze uitzetting genereert een interne druk die de fysieke desintegratie of breuk van de rots kan veroorzaken.

Gelering is een belangrijk proces in koude omgevingen, waar bevriezings- en ontdooicycli voortdurend voorkomen.

Verwarmingskoeling cycli (thermoclast)

Rotsen hebben een lage thermische geleidbaarheid, wat betekent dat ze niet goed zijn in het afvoeren van warmte van hun oppervlak. Wanneer de rotsen worden verwarmd, verhoogt het buitenoppervlak zijn temperatuur veel meer dan het binnenste gedeelte van de rots. Hierdoor krijgt het externe deel meer dilatatie dan het interne gedeelte.

Bovendien vormen de rotsen die zijn samengesteld uit verschillende kristallen een differentiële verwarming: de donker gekleurde kristallen verwarmen sneller en koelen langzamer dan de lichtere kristallen.

vermoeidheid

Deze thermische spanningen kunnen het uiteenvallen van de rots en de vorming van enorme schalen, schelpen en vellen veroorzaken. Herhaalde verwarming en koeling produceren een effect dat vermoeidheid wordt genoemd en dat thermische verwering bevordert, ook wel thermoclastie genoemd.

Over het algemeen kan vermoeidheid worden gedefinieerd als het effect van verschillende processen die de tolerantie van een materiaal voor schade verminderen.

Rotsweegschaal

De exfoliatie of productie van platen door thermische stress omvat ook het genereren van rotsweegschalen. Op dezelfde manier kan de intense hitte die wordt gegenereerd door bosbranden en door nucleaire explosies ervoor zorgen dat de rots uit elkaar valt en uiteindelijk breekt.

In India en Egypte bijvoorbeeld, werd vuur jarenlang gebruikt als extractiemiddel in steengroeven. De dagelijkse schommelingen in temperatuur, zelfs in woestijnen gevonden, liggen echter ver beneden de extreme waarden die worden bereikt door lokale branden.

Bevochtigen en drogen

Materialen die kleisoorten bevatten - zoals moddersteen en leisteen - breiden aanzienlijk uit bij bevochtiging, wat de vorming van microfallas of microfracturen kan veroorzaken (microscheurtjes in het Engels), of de uitbreiding van bestaande scheuren.

Naast het effect van vermoeidheid leiden de uitzet- en krimpcycli - geassocieerd met bevochtiging en droging - tot verwering van de rots.

Meteorisatie door groei van zoutkristallen of haloclastia

In de kustgebieden en droge gebieden kunnen zoutkristallen groeien in zoutoplossingen die worden geconcentreerd door verdamping van water.

De kristallisatie van het zout in de tussenruimten of poriën van de rotsen veroorzaakt spanningen die hen verruimen, en dit leidt tot de korrelige desintegratie van de rots. Dit proces staat bekend als zoutveroudering of haloclastia.

Wanneer de zoutkristallen gevormd in de poriën van de rots worden verhit of verzadigd met water, zetten ze uit en oefenen ze druk uit tegen de wanden van nabijgelegen poriën; dit produceert thermische stress of hydratatiespanning (respectievelijk), die bijdragen aan de verwering van de rots.

Chemische meteorisatie

Dit type verwering omvat een breed scala aan chemische reacties, die samen op veel verschillende soorten gesteente reageren in het volledige scala van weersomstandigheden.

Deze grote variëteit kan gegroepeerd worden in zes soorten hoofdchemische reacties (alle betrokken bij de ontbinding van de rots), namelijk:

- De ontbinding.

- hydratatie.

- Oxidatie en reductie.

- De carbonatatie.

- hydrolyse.

ontbinding

De minerale zouten kunnen worden opgelost in water. Dit proces omvat de dissociatie van de moleculen in hun anionen en kationen en de hydratatie van elk ion; dat wil zeggen, de ionen zijn omgeven door watermoleculen.

Over het algemeen wordt het oplossen als een chemisch proces beschouwd, hoewel het geen goede chemische transformaties met zich meebrengt. Omdat het oplossen plaatsvindt als een eerste stap voor andere chemische verweringsprocessen, is het opgenomen in deze categorie.

De oplossing keert gemakkelijk om: wanneer de oplossing oververzadigd is, precipiteert een deel van het opgeloste materiaal als een vaste stof. Een verzadigde oplossing heeft geen vermogen om meer vast te lossen.

De mineralen variëren in hun oplosbaarheid en een van de meest oplosbare in water zijn de chloriden van de alkalimetalen, zoals steenzout of haliet (NaCl) en kaliumzout (KCl). Deze mineralen zijn alleen te vinden in zeer droge klimaten.

Pleister (CaSO₄.2H₂O) is ook behoorlijk oplosbaar, terwijl kwarts een zeer lage oplosbaarheid heeft.

De oplosbaarheid van veel mineralen hangt af van de concentratie van waterstofionen (H.⁺) vrij in het water. De H-ionen⁺ ze worden gemeten als de pH-waarde, die de mate van zuurgraad of alkaliteit van een waterige oplossing aangeeft.

hydratatie

Hydratatie verwering is een proces dat optreedt wanneer mineralen watermoleculen op hun oppervlak adsorberen of absorberen, inclusief ze in hun kristalroosters. Dit extra water genereert een toename in volume dat de breuk van de rots kan veroorzaken.

In vochtige klimaten van middelmatige breedtegraden zijn de kleuren van de grond aanwezig / vertonen beruchte variaties: het kan worden waargenomen van de bruinachtige kleur tot de geelachtige kleur. Deze kleuringen worden veroorzaakt door de hydratatie van rood ijzeroxide hematiet, dat overgaat in oxide gekleurd goethiet (ijzeroxyhydroxide).

De opname van water door kleideeltjes is ook een vorm van hydratatie die leidt tot de uitbreiding ervan. Dan, als de klei droogt, barst de schors.

Oxidatie en reductie

Oxidatie treedt op wanneer een atoom of ion elektronen verliest, waardoor de positieve lading ervan toeneemt of hun negatieve lading afneemt.

Een van de bestaande oxidatiereacties is de combinatie van zuurstof met een stof. Zuurstof opgelost in water is een veel voorkomende oxidatiemiddel in de omgeving.

De slijtage door oxidatie beïnvloedt voornamelijk de mineralen die ijzer bevatten, hoewel elementen zoals mangaan, zwavel en titanium ook kunnen worden geoxideerd.

De reactie voor ijzer - die optreedt wanneer opgeloste zuurstof in het water in contact komt met ijzerhoudende mineralen - is als volgt:

4Fe²⁺ +  3O₂ → 2Fe₂O₃ + 2e^-

In deze uitdrukking e^-  vertegenwoordigt de elektronen.

IJzer (Fe²⁺) gevonden in de meeste rotsvormende mineralen kan worden omgezet in zijn ijzeren vorm (Fe³⁺) het veranderen van de neutrale lading van het kristalrooster. Deze verandering veroorzaakt soms de ineenstorting ervan en maakt het mineraal vatbaarder voor chemische aantasting.

koolzuur

Carbonatie is de vorming van carbonaten, de zouten van koolzuur (H.₂CO₃). Koolstofdioxide lost op in natuurlijke wateren om koolzuur te vormen:

CO₂  + H₂O → H₂CO₃

Vervolgens dissocieert het koolzuur in een gehydrateerd waterstofion (H.₃O⁺) en een bicarbonaat-ion, volgend op de volgende reactie:

H₂CO₃ + H₂O → HCO₃^-  +  H₃O⁺

Koolzuur tast de mineralen aan die carbonaten vormen. Carbonatie domineert de verwering van kalkhoudende rotsen (die kalkstenen en dolomieten zijn); in deze is het belangrijkste mineraal calciet of calciumcarbonaat (CaCO₃).

Calciet reageert met koolzuur om calciumzure carbonaat, Ca (HCO) te vormen₃)₂ die, anders dan calciet, gemakkelijk in water oplost. Dit is de reden waarom sommige kalkstenen zo gevoelig zijn voor ontbinding.

De omkeerbare reacties tussen koolstofdioxide, water en calciumcarbonaat zijn complex. In essentie kan het proces als volgt worden samengevat:

CaCO₃ + H₂O + CO₂⇔Ca₂+ + 2HCO₃^-

hydrolyse

Over het algemeen is hydrolyse - chemische afbraak door waterwerking - het belangrijkste proces van chemische verwering. Water kan de primaire mineralen die gevoelig zijn voor stenen afbreken, oplossen of modificeren.

In dit proces dissocieerde het water in waterstofkationen (H.⁺) en hydroxylanionen (OH^-) reageert direct met silicaatmineralen in rotsen en bodems.

Het waterstofion wordt uitgewisseld met een metaalkation van de silicaatmineralen, gewoonlijk kalium (K.⁺), natrium (Na⁺), calcium (Ca^{2 +)} of magnesium (mg^{2 +}). Vervolgens wordt het vrijgemaakte kation gecombineerd met het hydroxylanion.

Bijvoorbeeld de reactie voor hydrolyse van het mineraal orthoclase, dat de chemische formule KAlSi heeft₃O₈, Het is het volgende:

2KAlSi₃O₈ + 2H⁺ + 2OH^- → 2HAlSi₃O₈ + 2KOH

Dus orthoklaas wordt omgezet in aluminosiliciumzuur, HAlsi₃O₈ en kaliumhydroxide (KOH).

Dit soort reacties speelt een fundamentele rol bij de vorming van enkele karakteristieke reliëfs; ze zijn bijvoorbeeld betrokken bij de vorming van karstische opluchting.

Biologische meteorisatie

Sommige levende organismen vallen rotsen mechanisch, chemisch of door een combinatie van mechanische en chemische processen aan.

planten

De wortels van planten - vooral die van bomen die op vlakke rotsachtige bedden groeien - kunnen een biomechanisch effect hebben.

Dit biomechanische effect treedt op wanneer de wortel groeit, omdat het de druk verhoogt die het in zijn omgeving uitoefent. Dit kan leiden tot breuk van de gesteenten.

korstmossen

Korstmossen zijn organismen die worden gevormd door twee symbionten: een schimmel (mycobiont) en een alg die meestal cyanobacteriën (fycobiont) is. Deze organismen zijn gemeld als kolonisatoren die de verwering van stenen verhogen.

Er is bijvoorbeeld gevonden dat de Stereocaulon vesuvianum het is geïnstalleerd op lavastromen, waardoor het tot 16 keer de verweringssnelheid verhoogt in vergelijking met niet-gekoloniseerde oppervlakken. Deze tarieven kunnen verdubbelen op vochtige plaatsen, zoals op Hawaii.

Er is ook opgemerkt dat, wanneer de korstmossen afsterven, ze een donkere vlek achterlaten op de oppervlakken van de rots. Deze vlekken absorberen meer straling dan de omringende heldere delen van het gesteente, waardoor thermische verwering of thermoclasten worden bevorderd.

Mariene organismen

Bepaalde mariene organismen schrapen het oppervlak van de rotsen en perforeren ze, wat de groei van algen bevordert. Deze doordringende organismen omvatten weekdieren en sponzen.

Voorbeelden van dit soort organismen zijn de blauwe mossel (Mytilus edulis) en de herbivoor-gastropode Cittarium pica.

chelatietherapie

Chelatie is een ander mechanisme van verwering dat de verwijdering van metaalionen en in het bijzonder van aluminium, ijzer en mangaanionen uit rotsen met zich meebrengt.

Dit wordt bereikt door de vereniging en sekwestratie door organische zuren (zoals fulvinezuur en humuszuur), om oplosbare complexen van organisch metaal te vormen.

In dit geval zijn de chelaatvormers afkomstig van de ontbindingsproducten van de planten en van de afscheidingen van de wortels. Chelatie bevordert chemische verwering en de overdracht van metalen in de bodem of in de rotsen.

referenties

1. Pedro, G. (1979). Caractérisation générale des processus de l'altération hydrolitique. Science du Sol 2, 93-105.
2. Selby, M.J. (1993). Hillslope-materialen en -processen, 2e edn. Met een bijdrage van A. P. W. Hodder. Oxford: Oxford University Press.
3. Stretch, R. & Viles, H. (2002). De aard en snelheid van verwering door korstmossen op lavastromen op Lanzarote. geomorfologie, 47 (1), 87-94. doi: 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Thomas, M.F. (1994). Geomorfologie in de tropen: een onderzoek naar verwering en denudatie in lage breedtegraden. Chichester: John Wiley & Sons.
5. White, W.D., Jefferson, G.L., en Hama, J.F. (1966) Quartzite karst in het zuidoosten van Venezuela. International Journal of Speleology 2, 309-14.
6. Yatsu, E. (1988). De aard van de verwering: een inleiding. Tokio: Sozosha.