Vädring av stenar: Fysikalisk och kemisk

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om den fysiska och kemiska förvrängningen av stenar.

Mekanisk väder eller fysisk väderlek:

Mekanisk eller fysisk väderlek avser ändringar som endast gäller form. På grund av denna typ av väder kan stora fasta massor bryta sig i lösa fragment som varierar i storlek och form men bibehåller sin ursprungliga sammansättning. Sådana processer som bryter ner stenar utan att ändra sin kemiska sammansättning kallas fysisk eller mekanisk förväxling.

Mekanisk väderlek kan vara av två typer, nämligen. blockupplösning och granulär sönderdelning. Blockupplösning sker på grund av utveckling av leder som bryter stenmassan i ett antal mindre enskilda block eller fragment. Granulär sönderdelning sker på grund av förlust av sammanhållning mellan enskilda partiklar som gör berget till osammanhängande granulära bitar.

Granulär sönderdelning begränsas till grovkorniga stenar och påverkar särskilda stenar som grova texturerat graniter. Blockupplösning påverkar stenar av alla texturer och är särskilt iögonfallande i de finare texturerade sorterna. Förutom blockering och granulär sönderdelning kan slag och slit också leda till sönderdelning av stenar.

Fysisk väderlek kan bero på följande:

(i) Differentiell termisk expansion

(ii) Temperaturvariationer

(iii) Underminera

(iv) Slitage, slipning och påverkan

(v) Exfoliering

(vi) Frostverkan

(vii) Växt- och djurverkan

(viii) Tryckavlastning

1. Differential termisk expansion:

Mineraler i en sten har varierande värmeutvidgningskoefficienter. På grund av temperaturökningen kommer differentialspänningar att ställas in. Detta kommer att leda till granulär sönderdelning av mineraler och stenar. Det mörkfärgade mineralet har en högre värmeabsorption än ljusfärgade mineraler. Detta kan också bidra till stressbildning som kan leda till sprickor.

2. Temperaturvariationer:

Stenar utsätts för upprepad uppvärmning och kylning på grund av dagliga och säsongsmässiga temperaturförändringar. Under intensiv värme expanderar de yttre skikten av bergmassan, vilket ger dragspänningar. Detta kan leda till separation parallellt med bergytan. När det finns ett betydande fall i temperaturen, samlas materialet nära ytan mer och detta resulterar i radiella sprickor.

3. Underminera:

Erosion vid floder och hav kan leda till bergfall och jordskred som kan orsaka bergsbrott. Detta är vanligt längs havskusten där borttagning av lera från underliggande kalksten sker. Storskalig nedbrytning kan också bero på vindosion av mjuka sängar på lägre nivåer vilket resulterar i hårdare stenar som faller vid foten av klipporna.

4. Slitage, slipning och inverkan:

Dessa tre operationer minskar partikelstorleken. Slitning är typiskt för gnidningsverkan av skräpbelastade ismassor som passerar över ett stengolv. Slipning är effekten av småfragment som fångas upp mellan större och slipas ner till nästan stenmjöl. Sådana åtgärder är sannolikt längs flodkanaler och längs kusterna. Effekt hänvisar till plötslig kollision av bergkroppar som leder till flakning och flisbildning.

5. Exfoliering:

Detta hänvisar till avskalning eller avskalning av efterföljande skal från bergytan. Exfoliering observeras i grovkorniga stenar som innehåller feldspar. När stenytan blir våt tränger fukten igenom porerna och sprickorna mellan mineralkornen och reagerar med fältspar. Som en konsekvens av den kemiska reaktionen bildas ett nytt ämne, nämligen kaolin, vilket är en form av lera.

Denna lera har en större volym än det ursprungligen närvarande fältsparet. Denna expansion puster loss de omgivande mineralkornen. Som ett resultat av denna åtgärd flår ett tunt skal av ytmaterial bort (Observera att detta är en fysisk process med en kemisk förändring). Denna process upprepas på grund av successiva vätningar av bergytan.

6. Frost Action:

Frostverkan beror på en kontrasterande egenskap hos vatten. Vi vet att de flesta material expanderar när de upphettas och kontraheras när de kyls. Detta gäller för vatten förutom att när vatten kyls ner från 4 ° C till 0 ° C expanderar det.

Expansionsgraden är mest vid 0 ° C eftersom den stelnar i is, volymen ökar med 9 procent. Sådan expansion av vatten som det kyler och stelnar kan utöva enorma krafter som ger spänningar av tusentals Newtons per kvadratmilimeter. När regnvatten sänker smältande snö eller kondensation i några porer eller sprickor i stenar, då temperaturen sjunker under fryspunkten, förvandlas vattnet till sprickorna och porerna till is.

Den expanderande isen utövar enormt tryck mot den begränsande klippan, som verkar som en kil och breddar och sträcker öppningen. Därefter siktar vattnet djupare in i öppningen när isen tinas. När vattnet refreezes, upprepas processen. Sådan upprepad upptining och frysning av vatten, dvs frostverkan sätter ihop klippan från varandra.

Frostverkan är framträdande där sängstenen är direkt utsatt för atmosfären och där fukt existerar och temperaturen fluktuerar ofta över och under fryspunkten för vatten.

Sådant tillstånd finns på vintern i tempererade klimat och de kan också förekomma på bergstoppar och även i höghöjdsregioner på våren eller hösten. Dagstemperaturerna stiger över fryspunkten vilket orsakar snö och is att smälta och när temperaturen sjunker under fryspunkten igen under natten, ger frostverkan.

På grund av frostverkan på klippor faller de brutna lösa fragmenten till klippans botten. När denna process fortsätter ackumuleras en hög av fragment som kallas Tallus-lutning vid basen av klippan. Krukhål på vägar i kalla områden beror på frostverkan på utsatta vägytor.

7. Växt- och djuråtgärd:

Klippor kan bryta ner i mindre bitar genom växelverkan på dem av växter och djur. När en sten utvecklar sprickor, tvättas små stenpartiklar och mark i en sådan spricka med regn eller vind. Om ett frö skulle falla i en sådan spricka kan den gropa och växa till en växt.

En sådan växt kan skicka sina rotter djupare in i klipporna på jakt efter vatten. När de växande rotlettarna tjocknar, pressar de mot sprickans sidor och över en tidsperiod kan de bryta klippan. Rötter av små växter som lavar och mossor ger en stenupplösande syra när de växer och sönderfallas ytterligare accelererande nedbrytning av klipporna.

Djur (med undantag för människor) bidrar också till förväxling av stenar. Jordmaskar kan föra partiklar till ytan. Dessa partiklar utsätts för atmosfären och utsätts för ytterligare nedbrytning. Myror, termiter, mol och sådana gravande djur kan orsaka vädring. De hålor som skapas av dem tillåter luft och vatten att tränga in för att orsaka förvrängning av den underliggande sten.

Människor har också bidragit till fysisk vädring. Rock stenbrytning, bandgruvor är exempel på mänskliga aktiviteter där stenar är trasiga. Dessutom exponerar sådana aktiviteter stora mängder frisk sten till andra väderprocesser.

8. Tryckavlastning (tryckutlösning):

Klippor som bildas vid stora djup är under högt tryck. Mycket höga tryckspänningar utvecklas i dem som inte kan släppas på grund av tryck.

Vissa krafter på jorden leder dessa stenar till ytan och i sådana situationer trycksätts frisättningen som leder till expansion och frisättning av stress. I denna process utvecklar stenarna stora sprickor eller leder där de är svaga. Avlastning kan också äga rum när mycket tunga glaciärer smälter bort och trycket släpps.

Obs! Fysisk väderlek exponerar stora ytor som är nödvändiga för att kemisk aktivitet ska ske.

Kemisk väder av stenar:

Kemisk väder är en process där stenar bryts ner och förändrar deras kemiska kompositioner. De flesta av bergarterna bildas i en miljö som är väldigt annorlunda än miljön som råder på jordens yta. Många av ämnena som finns i atmosfären är inte närvarande i den miljö där klipporna bildas.

Därför, när bergets mineral utsätts för atmosfärens substans, sker kemiska reaktioner som resulterar i bildandet av nya föreningar vars egenskaper skiljer sig från de ursprungliga mineralernas egenskaper. Dessa förändringar försvagar bergets struktur och som en följd blir klippan bruten av fysisk väderlek.

Det är värt att notera följande allmänna egenskaper hos kemiska reaktioner i samband med olika förväxlande miljöer.

(i) Kemiska reaktioner tenderar att fortsätta snabbare vid högre temperaturer.

(ii) För effektiv reaktion måste reaktanterna snabbt och enkelt sammanföras och produkterna måste avlägsnas. I naturen levererar vatten vanligtvis reaktanterna till mineralytorna och spolar bort reaktionsprodukterna.

(iii) Ju mindre reagerande korn, desto snabbare går de kemiska reaktionerna till slut. Alla ovanstående faktorer spelar en roll i den kemiska väderprocessen. Lokalt klimat kontrollerar reaktionens genomsnittliga temperatur och tillförsel av vatten för reaktion.

Kornstorleken hos mineralreaktanterna beror till stor del på processen för mekanisk förväxling (sönderdelning) av stenar liksom av sönderfall och brott under transport. Den tid som är tillgänglig för väderleksreaktioner beror på erosionshastigheten och därmed graden av upplyftning eller sänkning.

Om erosion eller deponering sker snabbt, kommer avväxlingsreaktioner att avbrytas, eftersom sediment kommer att begravas och avlägsnas från förväxlingsmiljön. Om erosion eller deponering sker långsamt, kan väderleksreaktioner fortsätta under en längre tid.

Kemisk förväxling förekommer huvudsakligen av syre, koldioxid och vatten.

1. Oxidering:

Oxidering betyder kombinationen av syre med andra ämnen. Detta är en viktig kemisk väderprocess. De flesta mineraler som innehåller järn som magnetit, pyrit amfibol. Biotiter påverkas lätt av syre, varav hematit (Fe203) och magnetit (Fe3O4) är mycket vanliga.

Närvaro av vatten under oxidation kan resultera i en annan reaktion. En förening av järn, syre och vatten som kallas goetit kan bildas. Goetit är gulaktig brun i färg. När goetit dehydreras bildas hematit. Närvaro av hematit eller goetit i marken ger en rödaktig eller gul brun färg.

Oxidering av järnoxid i närvaro av vatten:

Dehydrering av goetit:

Oxidering orsakar nedbrytning av berget på grund av följande effekt. När syre kombinerar med järn, bryts de kemiska bindningarna mellan järn och andra element så att strukturen försvagas. Även aluminium och silikon när de utsätts för oxidationsbildande oxider kan försvagas i struktur.

2. Hydrering, hydrolys, lösning:

Vatten närvarande på jordens yta är ett viktigt medel för kemisk väderlek. En reaktion av vatten med ett annat ämne kallas hydratisering.

Ex: Hydrering av anhydrit för att bilda gips

Vatten kan också bryta sig in i vätejoner (H +) och hydroxidjoner (OH-). Om dessa joner ersätter jonerna av mineralet kallas reaktionen hydrolys. Vanliga mineraler som genomgår hydrolys är felspar, amfibol och biotit. Denna process resulterar i svullnad och smulning till pulver.

Vatten kan upplösa rockmaterial och orsaka förväxling. Denna process kallas förväxling genom lösning. Halit (Rock salt) och gips är exempel på mineraler lösliga i vatten. När vatten sakta löser upp några mineraler ut ur berget exponeras de omgivande bergmineralerna för ytterligare förväxling.

I vissa fall kan bergets struktur bli försvagad på grund av lediga håligheter som skapat leda till att stenen sönderdelades. Mineralerna upplösta i lösning kan reagera kemiskt med varandra för att bilda nya föreningar. Om de resulterande föreningarna är olösliga i vatten, kan de fälla ut.

3. Karbonering:

Kemisk kombination av koldioxid med ett annat ämne kallas karbonering. Koldioxid i gas tillstånd kan inte ha någon effekt på stenar. Men när koldioxid kommer i kontakt med vatten bildas kolsyra som kan verka på vanliga stenmineraler. Mineraler som innehåller natrium, kalium, magnesium och kalcium påverkas av kolsyra för att bilda karbonater.

Mineralkalciten påverkas allvarligt av kolsyra till nästan destruktion. Kalksten är helt upplöst av kolsyra som finns i grundvatten eller regnvatten. Eftersom grundvatteninnehållande kolsyra siktar genom bäddsstenar som består av kalcit bildas spektakulära grottor på grund av bildandet av mycket stora hål.

4. Annan kemisk faktor:

Det finns också andra syror förutom kolsyra som attackerar stenar och mineraler. Några av dessa syror produceras under förfall av organiskt material. Vissa syror produceras i form av avfallsprodukter från vissa växter och djur. Dessa syror löses i regnvatten och sipprar genom jorden som når berggrunden och kemiskt verkar med berget.

Några primitiva växter som lavar kan växa på nakna stenar när vaggan är våt och ligger vilande när klippan är torr, att utsöndring från lavor korroderar bergytan och löser ut mineralämnena som löser mineralpartiklarna. De lossna mineralpartiklarna tillsammans med damm ackumuleras i bergets sprickor. Vissa frön kan komma in i dessa jordpartiklar och växa vilket leder till ytterligare fysisk väderlek.

Mänskliga aktiviteter blir också källor till syror som kan orsaka stenväder. Hem, bilar, bussar, lastbilar etc. släpper ut stora mängder avfallsgaser och andra föroreningar i atmosfären. Många av dessa, som kväveoxider och svavel, reagerar kemiskt med vatten för att bilda reaktiva syror.

Bakterier kan också utöva ett viktigt inflytande för att främja bergsupplösning och sönderdelning. Några av dem är kända för att ge ut salpetersyra som kemiskt kan verka på stenarna. De mikroskopiska bakterierna tränger in i varje litet sprick som produceras av atmosfäriska organ och under de långa perioderna leder till sönderfall av ytvaggar, vars aktivitetsperiod är begränsad till sommarmånaderna.

De har märkts på stenar av mycket olika karaktär som graniter, skiffer, kalkstenar, sandstenar, vulkaniska bergarter och höga bergstoppar samt lägre nivåer. Det rapporteras också att viss mängd myror kontinuerligt häller ut kolsyra i marken vilket leder till förväxling.

Vissa andra artar av myror som kallas saubas eller sauvas bor i stora kolonier som gräver i jorden, där de utgrävar kamrar med gallerier som utstrålar i alla riktningar, i vilka de bär stora mängder blad.

I regioner av industriella komplex är syror i alarmerande mängd. Vatten i nedbörd i dessa områden innehåller avsevärd mängd syra och regnet kallas ofta surt regn. Klippor kan bli förväxlade och brutna ner genom syrning av surt regn. Surt regn kan också bryta ned konstgjorda strukturer och kan skada växt- och djurlivet.

Former för kemisk väderlek:

1. Lösning Vädring:

Detta är en annan form av kemisk väderlek. Detta inträffar när mineraler upplöses i vatten (gå i lösning). Detta händer eftersom vissa typer av berg lätt löses i regnvatten. Vädring genom lösning ger vanligtvis ganska släta skulpterade ytor. Till exempel visar mjuk kalcit och gips ofta bevis på lösningsväxling.

2. Sfärisk vädring:

Sfärisk vädring hänvisar till förändringen av gemensamma block av berg progressivt inåt från deras fälgar. Kantområdet i bergets frakturer omvandlas helt eller delvis till lera eller andra produkter.

Medan de inre områdena i berget förblir relativt färska och fasta, utsätts de yttre för olika utbredningar och materialet i denna region blir lossnat längs koncentriska leder. Kärnorna bildade intervall i storlek från sten till småstenar. De avrundas av förväxling. Denna typ av förväxling beror på att vaggan utsätts för både mekanisk och kemisk väderlek.

Först sönderdelas klipporna. De separerade blocken av berget genomgår kemiska väderförhållanden på grund av vilka kanterna och ytorna hos de separata blocken genomgår korrosion. Följaktligen ändras de separerade blocken till rundade stenblock.

3. Differentiell vädring:

Vi observerar ofta i många vägskär / utgrödor lager av sten som alla väder i olika takt vilket gör att utgrödan ser ut som en ojämn stapel platta stenar. Detta kallas differentialväder.

Detta sker när lagren i en skott innehåller mer än en typ av bergarter, till exempel kan vissa forntida marina miljöer deponera separata lager sand och silt och skapa en utgrödande sandsten och skiffer. När dessa två typer av stenväder är resultatet ofta differentialförväxling, där sandstenarna är mer motståndskraftiga mot väder än skiffer.