Przeczytaj
Wietrzenie mrozowe to rodzaj wietrzenia fizycznegowietrzenia fizycznego (mechanicznego), które polega na rozdrabnianiu (rozsadzaniu lub rozkruszaniu) skał w wyniku działania ciśnienia wytworzonego przez zamarzającą wodę, znajdującą się w szczelinach lub porach skał. Woda, przechodząc w stałą postać (lód), zwiększa swoją objętość o 9%, powodując w ten sposób dezintegrację skałydezintegrację skały. Proces ten nosi także nazwę dezintegracji mrozowej lub kongelacji albo po prostu zamrozu. W wietrzeniu tego typu szczególnie istotna jest szybkość i intensywność zamarzania oraz stopień uwilgocenia skały.
Wietrzenie mrozowe jest bardziej efektywne, gdy w cyklu dobowym następuje wielokrotne zamarzanie i rozmarzanie. Proces częstego zamarzania i odmarzania gruntu nosi nazwę multigelacji. W klimatach polarnych, w których temperatura przez długi czas utrzymuje się poniżej zera stopni Celsjusza, proces ten jest znacznie powolniejszy niż w klimatach, w których następują częste zmiany temperatury w zakresie powyżej i poniżej zera.
Przy zupełnym nasyceniu skały wodą, ciśnienie w osadzie wywołane przez zmianę stanu skupienia ze stałego na ciekły nie ulega zmniejszeniu, ponieważ brak jest wolnych przestrzeni w skale. Lód tworzący się w szczelinach klastycznych skałklastycznych skał luźnych, w klimatach skrajnie chłodnych, tworzy kliny mrozowe lub formy poligonalne.
Istnieje kilka teorii wyjaśniających, w jaki sposób wietrzenie mrozowe doprowadza do rozpadu skał.
Zamarzanie wody wypełniającej spękania przebiega od powierzchni szczeliny w głąb. Stopniowe powstawanie lodu wiąże się ze wzrostem objętości, co powoduje powstanie dużego ciśnienia i doprowadza do rozpadu skały. Aby skały zostały rozsadzone, musi wytworzyć się wystarczająco duże ciśnienie. Następuje to wtedy, gdy tempo zamarzania wynosi ponad 0,1°C/min.
Skały mogą pękać w efekcie migracji wody w kierunku formujących się soczewek lodu, co przyczynia się do ich rozprzestrzeniania, wówczas w wyniku różnic potencjału termodynamicznego powstaje wysokie ciśnienie i następuje rozpad skały. Warunkiem koniecznym do zainicjowania takiego procesu jest osiągnięcie temperatur z zakresu od -5°C do -15°C oraz tempa spadku temperatury w zakresie 0,1–0,5°C/h.
Zamarznięta powierzchnia skały, która wcześniej miała kontakt z wodą, tworzy barierę dla migracji wody. Następnie woda znajdująca się w porach skalnych blisko zamarzniętej powierzchni także zamarza. Wówczas cząsteczki lodu o zwiększonej objętości wypychają pozostałą, niezamarzniętą wodę w głąb skały. W efekcie powstaje wysokie ciśnienie hydrauliczne, które prowadzi do rozpadu skał.
Wietrzenie mrozowe prowadzi do dwóch rodzajów rozpadu skał: 1) rozpadu blokowego (makrogeliwacji), gdy skały rozdrabnianie są do rozmiarów bloków skalnych lub głazów w wyniku zamarzania cieczy pomiędzy warstwami skalnymi; 2) rozpadu ziarnistego, zwanego także dezintegracją granularną (mikrogeliwacji), gdy rozdrabnianie skał prowadzi do powstania pojedynczych ziaren mineralnych, o rozmiarach odpowiadającym żwirom, piaskom lub pyłom. Procesy wietrzenia mrozowego można podzielić na trzy grupy: 1) pękanie mrozowe, 2) pęcznienie mrozowe i 3) podnoszenie mrozowe. Pękanie mrozowe to proces pękania zachodzący w gruntach klastycznych, polegający na tworzeniu się lodu gruntowego. Pękanie mrozowe jest wynikiem termicznego kurczenia się lodu i osadu przepełnionego lodem. W wyniku cyklicznych zmian temperatury powstają liczne spękania i szczeliny. Rozszerzające się ku górze szczeliny wypełnione lodem tworzą żyły o przebiegu zbliżonym do pionowego, zwane klinami lodowymi (fot. 1).
Pęcznienie mrozowe to ruchy gruntu w pionie i poziomie wywoływane przez tworzenie się lodu gruntowego na skutek podciągania kapilarnegopodciągania kapilarnego wody ku górze i podczas szybkiego spadku temperatury. W efekcie tworzą się lodowe warstwy, soczewki, pionowe żyły i lód włóknisty w postaci igieł (fot. 2), które tworzą kryształy, mogące dochodzić nawet do 30 cm długości. Proces ten prowadzi do pęcznienia gruntu i powstania tufurówtufurów (fot. 3) i pagórów mrozowych typu palsapalsa (fot. 4) lub pingopingo (fot. 5), które są formami charakterystycznymi dla klimatów chłodnych, w których występuje wieloletnia zmarzlina.
Podnoszenie mrozowe to proces podnoszenia się gruntu wskutek pęcznienia oraz nacisków kriogenicznych, czyli dynamicznych naprężeń związanych z jego zamarzaniem. Ciągle przyrastający lód włóknisty, zwiększając swoją objętość, podnosi warstwy osadów przypowierzchniowych. Wzrost objętości lodu gruntowego powoduje wymarzanie i podnoszenie ku powierzchni kamieni, natomiast po odmarznięciu gruntu podniesione okruchy skalne nie wracają do dawnego położenia, ponieważ powstałą lukę zapełnia mułek albo ił. W efekcie pękania i podnoszenia mrozowego powstają charakterystyczne gleby strukturalne zwane poligonalnymi (fot. 6).
Podatność skał na wietrzenie mrozowe zależy głównie od:
warunków klimatycznych – przede wszystkim czasu trwania ujemnych temperatur powierza, ich zmienności względem zera stopni Celsjusza oraz wilgotności;
właściwości skał – wytrzymałości skały, która zależy od składu mineralnego, stopnia związania minerałów, tekstury, spoiwa, porowatości, systemu spękań;
warunków orograficznych i ekspozycji.
Słownik
rozpad skał polegający na rozkruszaniu się przypowierzchniowej warstwy skały litej na mniejsze okruchy skalne; rozpad zachodzi w wyniku procesów wietrzenia fizycznego pod wpływem oddziaływania czynników fizyko‑chemicznych; powodują częste zmiany temperatury lub mechaniczne działanie korzeni drzew
(gr. dia ‘przez’, ‘na wskroś’; genesis ‘powstawanie’) proces tworzenia skały zwięzłej ze skał luźnych, polegający na łączeniu (zlepianiu) spoiwem ziaren skalnych
Indeks dolny Źródło: pl.wikipedia.org Indeks dolny koniecŹródło: pl.wikipedia.org
okruchy skał, minerałów lub twardych szczątków organicznych, powstające podczas wietrzenia i erozji
Indeks dolny Źródło: pl.wikipedia.org Indeks dolny koniecŹródło: pl.wikipedia.org
rodzaj niewielkiego, kopulastego pagóra mrozowego, występującego na obszarach tundrowych; wysokość sięga 2–10 metrów; zbudowany jest z jądra mineralnego (mułowego), mineralno‑lodowego lub lodowego, powstającego w wyniku zamarzania gruntu zimą i zasysania wody z niezamarzniętej warstwy gruntu oraz z pokrywy torfowej izolującej jądro, co umożliwia długotrwałe nieprzerwane istnienie bugra z soczewkami lodowymi również na terenach poza strefą zalegania wieloletniej zmarzliny
Indeks dolny Źródło: pl.wikipedia.org Indeks dolny koniecŹródło: pl.wikipedia.org
pagórkowata forma terenu występująca w obszarach wieloletniej zmarzliny; ma kształt stożka o wysokości do 80 m i średnicy do 400 m; tworzy go soczewka lodu gruntowego powstającego w wyniku zamarzania wody przenikającej ku górze z głębiej położonych warstw gruntu (lód iniekcyjny); lód pokrywa gruba warstwa zamarzniętych osadów mineralnych
Indeks dolny Źródło: pl.wikipedia.org Indeks dolny koniecŹródło: pl.wikipedia.org
zdolność materiału do podciągania wody ku górze za pomocą zjawisk kapilarnych
Indeks dolny Źródło: pl.wikipedia.org Indeks dolny koniecŹródło: pl.wikipedia.org
odmiana skał osadowych, w których składzie dominuje materiał detrytyczny; nagromadzenie okruchów skalnych prowadzi do powstania skały okruchowej luźnej; jeśli materiał ten w wyniku diagenezy zostanie scementowany, to powstaje skała okruchowa zwięzła
Indeks dolny Źródło: pl.wikipedia.org Indeks dolny koniecŹródło: pl.wikipedia.org
pagórki o średnicy dochodzącej do 2 m i wysokości do 50 cm, zbudowane z gliny i pokryte darnią. Powstają pod wpływem pęcznienia mrozowego; występują grupowo na stoku górskim o nachyleniu 5‑20 stopni i pooddzielane są gęstą siecią wąskich rynien
Indeks dolny Źródło: pl.wikipedia.org Indeks dolny koniecŹródło: pl.wikipedia.org
proces zmian fizycznych skały, polegający na ich rozdrabnianiu na coraz mniejsze okruchy, bez zmiany jej składu chemicznego
szereg procesów związanych z zachowaniem par i cieczy, polegających na pionowym ruchu obiektów o małym wymiarze, np. bardzo cienkich rurek (rurki kapilarne)
Indeks dolny Źródło: pl.wikipedia.org Indeks dolny koniecŹródło: pl.wikipedia.org