Przeczytaj
Powierzchnia terenu nieustannie jest przekształcana i modelowana przez procesy egzogeniczne, do których należą: wietrzenie, denudacja, erozja, ruchy masowe, akumulacja. Wietrzeniem skał nazywamy zespół procesów prowadzących do zmiany ich właściwości fizycznych i chemicznych.
Zmiana właściwości fizycznych skał jest zauważalna „gołym okiem”. Skały ulegają podczas tego procesu dezintegracji, czyli rozdrobnieniu na mniejsze fragmenty – od bloków skalnych, przez żwir i piasek, aż po ziarna pyłu. Proces rozpadu nie powoduje jednak zmian w składzie mineralogicznym i chemicznym wietrzejącej skały. Inaczej zachodzi proces wietrzenia chemicznego. W tym przypadku następuje zmiana składu mineralogicznego i chemicznego, której towarzyszyć może również proces rozkruszania skały. Jeśli niszczenie skał zachodzi przy udziale żywych organizmów, wówczas mówimy o wietrzeniu biologicznym.
Każdy z wymienionych typów wietrzeń może następować w różny sposób. Do czynników wpływających na to należą: rodzaj skał i ich skład mineralogiczny, właściwości fizyczne i chemiczne skał, uwarunkowania termiczne i wilgotnościowe oraz świat organizmów żywych.
Wszystkie trzy rodzaje wietrzenia prowadzą do powstawania pokryw zwietrzelinowych lub zwietrzeliny, czyli nagromadzonego, luźnego materiału skalnego. Pokrywy zwietrzelinowe różnią się grubością, składem oraz budową. Zwietrzały materiał może być następnie poddawany działaniu innych czynników rzeźbotwórczych, takich jak wiatr, woda czy lodowce.
Wietrzenie fizyczne
Wietrzenie fizyczne, zwane również mechanicznym, polega na rozpadzie skał, podczas którego następuje zmiana ich właściwości fizycznych, tj. twardości i zwięzłości.
Wietrzenie fizyczne może zachodzić w różny sposób, w zależności od warunków klimatycznych czy rodzaju poddawanych mu skał. Do najważniejszych rodzajów tego typu wietrzenia należą:
Wietrzenie odciążeniowe
Występuje ono podczas zmniejszania się naprężeń działających na skały. Ten typ wietrzenia zachodzi zwłaszcza w obrębie skał magmowych głębinowych, tworzących się na głębokości kilkudziesięciu kilometrów pod powierzchnią ziemi. Do skał tego typu należą między innymi granitoidy – pozbawione warstwy skał nadległych w wyniku procesów wypiętrzania i erozji ulegają spękaniu. Główne powierzchnie szczelin przebiegają najczęściej równoległe i prostopadle do powierzchni terenu. W efekcie wytwarza się tzw. spękanie ciosowespękanie ciosowe.
Wietrzenie insolacyjne (termiczne)
Ten rodzaj wietrzenia jest skutkiem zmian objętości kryształów minerałów zachodzących pod wpływem warunków termicznych. Czynnikiem zwiększającym intensywność wietrzenia insolacyjnego są duże dobowe amplitudy temperatury. W ciągu dnia następuje silne nagrzewanie się skał i ich termiczne rozszerzanie. Nocą skały ulegają schłodzeniu i w efekcie obkurczają się. Proces może zachodzić szybciej, jeśli skały zbudowane są z minerałów różnych barw, ponieważ jasne minerały nagrzewają się wolniej niż ciemne. Powtarzalność procesu naprzemiennego rozszerzania i kurczenia się skał prowadzi do ich rozpadu, podczas którego oddzielają się poszczególne ziarna minerałów. Zjawisko to nazywamy dezintegracją ziarnistą. Wietrzenie insolacyjne może prowadzić również do eksfoliacji, czyli zjawiska łuszczenia zewnętrznej, nagrzanej warstwy powierzchni skał. W wyniku tego procesu wierzchnia warstwa skały (do głębokości, na której zachodzą zmiany objętości) odkuwa się od reszty i przybiera postać blaszek, łusek lub płyt skalnych.
Wietrzenie mrozowe
Podobnie jak wietrzenie insolacyjne, wietrzenie mrozowe zachodzi w wyniku zmian temperatury. Tym razem jednak temperatura powinna osiągać wartości poniżej 0°C. Szczególnie korzystne są warunki, w których skała naprzemiennie poddana jest działaniu mrozu i temperatur dodatnich. Takie okoliczności występują w strefach chłodnych klimatów oraz na obszarach górskich. Niska temperatura nie jest jednak jedynym warunkiem wystąpienia wietrzenia mrozowego. Konieczna jest również obecność w skale pęknięć i porów, w które może wnikać woda. To ona, podczas przemiany fazowej w lód, zwiększa swoją objętość o 9%. Powstający lód wywiera nacisk na ściany szczelin, sukcesywnie je powiększając. W wyniku tego następuje dezintegracja blokowa.
Wietrzenie solne
Ten rodzaj wietrzenia zachodzi w zbliżony sposób jak wietrzenie mrozowe, zmienia się jednak czynnik nacisku na ściany szczelin. Wietrzenie solne powstaje w efekcie krystalizacji soli w porach i pęknięciach skalnych, tutaj siły wiążące atomy powodują rozpychanie szczelin i rozkruszanie skał. Zachodzi ono w klimatach gorących i okresowo wilgotnych. Pod wpływem wysokiej temperatury dochodzi do odparowania wody i wytrącenia kryształów soli.
Wietrzenie ilaste
Występuje ono w podobnych warunkach jak wietrzenie solne. Sprzyjają mu wysokie temperatury powietrza i okresowe opady. W tym przypadku jednak niezbędna jest odpowiednia skała, posiadająca zdolność do pochłaniania (absorbcji) wody. Takie właściwości mają skały ilaste. Składają się one z drobnoziarnistego osadu, który pod wpływem nawilgocenia pęcznieje, a podczas wysychania kurczy się. Zmiana uwilgocenia skał ilastych powoduje poziome przesuwanie się minerałów, które o siebie trą, powodując zmniejszenie średnicy ziaren. Efektem jest powstawanie charakterystycznej mikrorzeźby w postaci popękanej i połuszczonej powierzchni. Najlepiej widoczne jest to na dnie wysychających, okresowych jezior.
Wietrzenie chemiczne
Wietrzenie chemiczne obejmuje procesy prowadzące do rozdrobnienia skał przy równoczesnej modyfikacji ich składu mineralogicznego i chemicznego. Zachodząca zmiana określana jest mianem rozkładu skał. W jej efekcie w skałach zachodzą zmiany o charakterze jakościowym i ilościowym. Mogą też powstawać nowe związki chemiczne i minerały lub zmieniać się ich proporcje. Niekiedy pod wpływem zachodzącego wietrzenia chemicznego poszczególne składniki skał ulegają częściowemu lub całkowitemu usunięciu.
Zgodnie ze swoją nazwą, ten rodzaj wietrzenia obejmuje różnego rodzaju procesy chemiczne. Zachodzą one przy współudziale wody pochodzącej z opadów atmosferycznych oraz z cyrkulacji podziemnej i powierzchniowej. Niektóre z reakcji chemicznych zachodzą również w obecności tlenu atmosferycznego lub dwutlenku węgla.
Intensywność wietrzenia chemicznego zależy od składu mineralogicznego skał, warunków meteorologicznych oraz obecności roślin i zwierząt. W zależności od tych czynników wyróżniamy kilka podstawowych typów wietrzenia chemicznego:
Hydroliza
Jest głównym procesem wietrzenia chemicznego krzemianów, a zwłaszcza skaleni. Proces polega na reakcji zachodzącej między wodą a minerałami budującymi skałę. Podczas reakcji oba związki ulegają rozpadowi do postaci jonowej, następuje rozkład minerałów na część zasadową i kwaśną. Hydrolizie najłatwiej ulegają związki sodu, magnezu, potasu i wapnia, a znacznie wolniej żelaza i manganu. W gorącym, okresowo suchym klimacie, prowadzi to do lateryzacji, czyli powstawania charakterystycznej, zabarwionej na czerwono pokrywy złożonej z wodorotlenków, tlenków żelaza i glinu.
Hydratacja (uwodnienie)
Polega na przyłączeniu wody do krawędzi i powierzchni minerałów lub na umieszczeniu cząsteczek wody wewnątrz struktury krystalicznej minerału. Podczas tego procesu skład chemiczny minerału nie ulega zmianie np. anhydryt po połączeniu z wodą daje gips.
Rozpuszczanie (solucja)
Proces ten zachodzi wtedy, gdy minerał pod wpływem wody tworzy roztwór. Stopień podatności na rozpuszczanie zależy od składu mineralogicznego skały. Tylko nieliczne minerały, np. halit (sól kamienna), rozpuszczają się w czystej wodzie. Najczęściej konieczna jest obecność w wodzie substancji wzmacniających ten proces. Większość minerałów łatwiej rozpuszcza się w obecności rozcieńczonych kwasów, np. kwasu siarkowego (HIndeks dolny 22COIndeks dolny 33). Proces rozpuszczania trwa aż do osiągnięcia przez roztwór stanu nasycenia. Intensywność rozpuszczenia zależy od temperatury rozpuszczalnika oraz powierzchni styku minerału z wodą.
W wyniku rozpuszczania otrzymujemy: roztwór rzeczywisty (rozpuszczone cząsteczki w wodzie nie są widoczne „gołym okiem”), koloid (rozpuszczone cząsteczki tworzące galaretowatą substancję) lub zawiesinę (rozpuszczone cząsteczki są widoczne „gołym okiem” w wodzie).
Karbonatyzacja (uwęglanowienie)
To odmiana wietrzenia polegająca na reakcji chemicznej minerału z kwasem węglowym (HIndeks dolny 22COIndeks dolny 33). Powstawanie kwasu węglowego w naturze jest zjawiskiem zachodzącym w łatwy sposób, ponieważ dwutlenek węgla jest składnikiem powietrza atmosferycznego. Wzbogacona w COIndeks dolny 22 woda przyspiesza proces rozpuszczania. Szczególnie podatne na reakcję karbonatyzacji są skały wapienne. Proces ich rozpuszczania określamy mianem krasowienia.
Utlenianie (oksydacja)
Jest to proces chemiczny, podczas którego minerały łączą się z wolnym tlenem. Na reakcję utleniania szczególnie podatne są związki żelaza. Proces zachodzi zwłaszcza na powierzchniach skał narażonych na działanie powietrza atmosferycznego. Efektem jest powstawanie charakterystycznego, czerwono‑brązowego zabarwienia skał.
Redukcja
Jest procesem przeciwnym do utleniania. Podczas niego zmniejsza się wartościowość minerałów. Redukcja zachodzi w warunkach środowiskowych, gdzie występuje niedostatek tlenu (np. na dnie zbiorników wodnych lub w trwale nawodnionych pokrywach glebowych). Objawem zachodzącej redukcji jest odbarwienie skał lub zmiana ich koloru na szary lub zielonkawy. Proces redukcji zachodzący w glebach nazywamy procesem oglejeniaprocesem oglejenia.
Wietrzenie biologiczne
Specyficznym rodzajem wietrzenia jest wietrzenie biologiczne. Niektórzy geomorfolodzy podważają wyróżnienie tego wietrzenia jako odrębnego, dowodząc, że jego mechanizm oddziaływania na skały jest identyczny jak w wietrzeniu fizycznym lub chemicznym. Uzasadnieniem wydzielenia wietrzenia biologicznego jest jednak podkreślenie roli, jaką w tym procesie odgrywają organizmy żywe – rośliny i zwierzęta.
Oddziaływanie fizyczne jest w tym przypadku związane głównie ze wzrostem roślin na powierzchniach skalnych. Ciekawym przykładem są porosty zaliczane do gatunków pionierskichgatunków pionierskich. Pokrywają one np. powierzchnię skał granitowych w górach. Rozrastająca się plechaplecha porostów może wnikać w głąb skały na głębokość 1 cm. Powoduje ona stopniową dezintegrację podłoża, oddzielając pojedyncze ziarna kwarcu lub skaleni.
W miejscach, gdzie skała uległa już wstępnej destrukcji i powstaje warstwa zwietrzeliny, pojawiają się wyższe organizmy roślinne. Ich system korzeniowy zaczyna rozrastać się, wykorzystując pęknięcia i pory w skałach. Grubiejące i wydłużające się korzenie wywierają ciśnienie na ściany szczelin skalnych i poszerzają je, a z czasem prowadzą do rozpadu skały. Siła niepozornych roślin może spowodować oddzielnie od podłoża ogromnych i wielotonowych bloków skalnych.
Podobną do roślin rolę odgrywają również zwierzęta. Nie są one na ogół w stanie rozpocząć procesu dezintegracji litej skały, ale już w zwietrzałej lub zwięzłej skale można zauważyć ich działalność. Żyjące pod powierzchnią ziemi zwierzęta (dżdżownice, ryjówki, krety, świstaki, lisy), kopiąc kanaliki, korytarze czy nory, zmieniają stopień spoistości skały. Zwiększając porowatość i przepuszczalność skały, wpływają również na właściwości wodno‑tlenowe i ułatwiają tym samym rozpoczęcie wietrzenia chemicznego. Oddziaływanie natury chemicznej zachodzi również podczas rozkładu materii organicznej oraz wydzielania kwasów humusowychkwasów humusowych. Procesy te odgrywają ogromną rolę podczas powstawania pokrywy glebowej.
Słownik
rośliny, które jako pierwsze zasiedlają tereny o skrajnie niekorzystnych warunkach
inaczej kwas próchniczny, jest mieszaniną związków organicznych powstałych podczas rozkładu obumarłych części roślin
wielokomórkowe ciało występujące u bakterii, sinic, glonów i grzybów; cechuje się niewielkim zróżnicowaniem tkanek, pozbawione jest łodygi, korzeni czy liści
proces glebotwórczy polegający na biochemicznej redukcji niektórych związków mineralnych w warunkach ograniczonego dostępu do tlenu
system regularnych pęknięć i szczelin powodujących podzielność skał na regularne bloki