Verwering
Verwering is die afbreek van gesteentes , gronde en minerale , sowel as hout en kunsmatige materiale deur kontak met water, atmosferiese gasse en biologiese organismes. Verwering kom ter plaatse voor (op die terrein, met min of geen beweging) en moet nie verwar word met erosie nie , wat die vervoer van gesteentes en minerale deur middel van water , ys , sneeu , wind , golwe en swaartekrag behels .
Verweringsprosesse word verdeel in fisiese en chemiese verwering . Fisiese verwering behels die afbreek van gesteentes en gronde deur die meganiese effekte van hitte, water, ys of ander middels. Chemiese verwering behels die chemiese reaksie van water, atmosferiese gasse en biologies vervaardigde chemikalieë met gesteentes en gronde. Water is die belangrikste middel agter sowel fisiese as chemiese verwering, [1] hoewel atmosferiese suurstof en koolstofdioksied en die aktiwiteite van biologiese organismes ook belangrik is. [2] Chemiese verwering deur biologiese werking staan ook bekend as biologiese verwering. [3]
Terwyl fisiese verwering die vinnigste is in baie koue of baie droë omgewings, is chemiese reaksies die vinnigste waar die klimaat nat en warm is. Albei soorte verwering kom egter saam voor, en elkeen is geneig om die ander te versnel. [1] Byvoorbeeld, rypverwering skep krake in die oppervlak van 'n rotsagtige uitloop, wat dit meer vatbaar maak vir chemiese reaksies deur water en lug om die rots te binnedring. Die verskillende verweringsmiddels werk saam om primêre minerale ( veldspate en micas ) in sekondêre minerale ( klei , hidroksiede en karbonate ) om te skakel en plantvoedingstowwe in oplosbare vorm vry te stel.
Die materiaal wat oorbly nadat die rots afgebreek het, kombineer met organiese materiaal om grond te skep . Baie van die Aarde se landvorme en landskappe is die gevolg van verweringsprosesse gekombineer met erosie en herafsetting. Verwering is 'n belangrike deel van die rotssiklus , en sedimentêre gesteente , gevorm uit die verweringsprodukte van ouer gesteente, beslaan 66% van die aarde se vastelande en 'n groot deel van die oseaanbodem . [4]
Fisiese verwering
Fisiese verwering , ook bekend as meganiese verwering of disaggregering , is die klas prosesse wat die rotasie van rotse sonder chemiese verandering veroorsaak. Dit is gewoonlik baie minder belangrik as chemiese verwering, maar kan belangrik wees in subarktiese of alpiene omgewings. [5] Verder gaan chemiese en fisiese verwering dikwels hand aan hand. Byvoorbeeld, krake wat deur fisiese verwering uitgebrei word, sal die oppervlak wat aan chemiese werking blootgestel word vergroot en sodoende die tempo van disintegrasie vergroot. [6]
Rypverwering is die belangrikste vorm van fisiese verwering. Die volgende is belangrik om te wig deur plantwortels, wat soms in skeure in rotse kom en dit uitmekaar wuif. Die grawe van wurms of ander diere kan ook help om rots te disintegreer, asook 'n pluk deur korstmos. [7]
Ryp verwering
Rypverwering is die versamelnaam vir die vorme van fisiese verwering wat veroorsaak word deur die vorming van ys in rotsblokke. Daar is lank geglo dat die belangrikste hiervan rypwig is , wat die gevolg is van die uitbreiding van poriewater wanneer dit vries. 'N Groeiende hoeveelheid teoretiese en eksperimentele werk dui egter daarop dat yssegregasie , waarin supergekoelde water migreer na yslense wat binne die rots vorm, die belangrikste meganisme is. [8] [9]
As water vries, neem die volume daarvan met 9,2% toe. Hierdie uitbreiding kan teoreties druk tot 200 megapascal (29,000 psi) genereer, alhoewel 'n meer realistiese boonste limiet 14 megapascal (2000 psi) is. Dit is steeds baie groter as die treksterkte van graniet, wat ongeveer 4 megapascal (580 psi) is. Dit laat rypwig, waarin poriewater vries en die volumetriese uitbreiding van die omringende rots breek, 'n aanneemlike meganisme vir rypverwering wees. Ys sal egter eenvoudig uit 'n reguit, oop breuk brei voordat dit beduidende druk kan veroorsaak. Dus kan rypwig slegs in klein, kronkelende breuke plaasvind. [5] Die gesteente moet ook byna heeltemal versadig wees met water, anders sal die ys eenvoudig in die lugruimtes in die onversadigde rots uitbrei sonder om veel druk te veroorsaak. Hierdie toestande is ongewoon genoeg dat rypwig waarskynlik nie die oorheersende proses van rypverwering is nie. [10] Rypwig is die doeltreffendste wanneer daar daagliks smelt en bevriesing van waterversadigde gesteentes is, en dit is dus onwaarskynlik dat dit in die trope, in poolgebiede of in droë klimaat betekenisvol sal wees. [5]
Yssegregasie is 'n minder goed gekenmerk meganisme van fisiese verwering. [8] Dit vind plaas omdat yskorrels altyd 'n oppervlaklaag het, dikwels net 'n paar molekules dik, wat meer op vloeibare water lyk as vaste ys, selfs by temperature ver onder die vriespunt. Hierdie voorafgesmelte vloeibare laag het ongewone eienskappe, waaronder 'n sterk neiging om water in te trek deur kapillêre werking van warmer dele van die rots. Dit lei tot groei van die yskorrel wat aansienlike druk op die omliggende gesteente plaas, [11] tot tien keer groter as wat waarskynlik is met rypwig. Hierdie meganisme is die effektiefste in gesteentes waarvan die temperatuur gemiddeld net onder die vriespunt is, -4 tot -15 ° C (25 tot 5 ° F). Yssegregasie lei tot groei van ysnaalde en yslense binne breuke in die rots, en parallel met die rotsoppervlak, wat die rots geleidelik uitmekaar ruk. [9]
Termiese spanning
Verwering deur termiese spanning is die gevolg van die uitbreiding en inkrimping van gesteente as gevolg van temperatuurveranderings. Verhitting van rotse deur sonlig of brande kan byvoorbeeld die uitbreiding van hul bestanddele veroorsaak. Aangesien sommige minerale uitbrei wanneer dit meer verhit word as ander, veroorsaak temperatuurveranderings differensiële spanninge wat uiteindelik veroorsaak dat die rots uitmekaar breek. Omdat die buitenste oppervlak van 'n rots dikwels warmer of kouer is as die meer beskermde binnegedeeltes, kan sommige gesteentes verweer deur afskilfering (die afskilfering van die buitenste lae) as gevolg van differensiële spanning tussen die binneste en buitenste gedeeltes. Die verwering van termiese spanning is die doeltreffendste wanneer die verhitte gedeelte van die rots deur die omliggende rots gesteun word, sodat dit slegs in een rigting kan uitbrei. [12]
Verwering deur termiese spanning bestaan uit twee hoofsoorte, termiese skok en termiese moegheid . Termiese skok vind plaas wanneer die spannings so groot is dat die rots onmiddellik breek, maar dit is ongewoon. Meer tipies is termiese moegheid, waarin die spanning nie groot genoeg is om onmiddellike rotsversaking te veroorsaak nie, maar herhaalde siklusse van spanning en vrystelling laat die rots geleidelik verswak. [12]
Verwering deur termiese spanning is 'n belangrike meganisme in woestyne , waar daar 'n groot daaglikse temperatuurbereik is, bedags warm en snags koud. [13] As gevolg hiervan word termiese stresverwering soms insolasieverwering genoem , maar dit is misleidend. Verwering deur termiese spanning kan veroorsaak word deur enige groot temperatuurverandering, en nie net intense sonverhitting nie. Dit is waarskynlik net so belangrik in koue klimate as in warm, droë klimaat. [12] Veldbrande kan ook 'n belangrike oorsaak wees van vinnige verwering deur termiese spanning. [14]
Die belangrikheid van verwering deur termiese stres word lankal deur geoloë verdiskonteer, [5] [9] gebaseer op eksperimente in die vroeë 20ste eeu wat blyk te wys dat die gevolge daarvan onbelangrik is. Hierdie eksperimente word sedertdien as onrealisties gekritiseer, aangesien die rotsmonsters klein was, gepoleer is (wat die kiemvorming van frakture verminder) en nie onderdruk is nie. Hierdie klein monsters kon dus vryelik in alle rigtings uitbrei wanneer dit in eksperimentele oonde verhit word, wat nie die soort spanning moontlik in die natuurlike omgewing veroorsaak nie. Die eksperimente was ook meer sensitief vir termiese skok as termiese moegheid, maar die belangrikste meganisme van aard is waarskynlik termiese moegheid. Geomorfoloë het die belangrikheid van verwering deur termiese spanning weer benadruk, veral in koue klimaat. [12]
Drukvrystelling
Drukontlading of -aflaai is 'n vorm van fisiese verwering wat gesien word wanneer diep begrawe rots opgegrawe word . Indringende stollingsgesteentes, soos graniet , word diep onder die aardoppervlak gevorm. Hulle is onder geweldige druk weens die oorliggende rotsmateriaal. Wanneer erosie die oorliggende rotsmateriaal verwyder, word hierdie indringende gesteentes blootgestel en word die druk daarop vrygestel. Die buitenste dele van die rotse is dan geneig om uit te brei. Die uitbreiding stel spanning op wat veroorsaak dat breuke parallel met die rotsoppervlak vorm. Met verloop van tyd breek rotsvelle weg van die blootgestelde gesteentes langs die breuke, 'n proses wat bekend staan as afskilfering . Afskilfering as gevolg van drukvrystelling staan ook bekend as 'lakens'. [15]
Soos met termiese verwering, is drukvrystelling die doeltreffendste in gesteunde rots. Hier kan die differensiële spanning wat op die ongeknotte oppervlak gerig is, tot 35 megapascal (5100 psi) wees, maklik genoeg om rots te verbreek. Hierdie meganisme is ook verantwoordelik vir die afval van myne en steengroewe en vir die vorming van verbindings in gesteentes. [16]
Terugtrekking van 'n oorliggende gletser kan ook lei tot afskilfering as gevolg van drukvrystelling. Dit kan verbeter word deur ander fisiese dra-meganismes. [17]
Soutkristal groei
Sout kristallisasie (ook bekend as sout verwering , sout vaswig of haloclasty ) veroorsaak disintegrasie van rotse wanneer sout oplossings sypel in krake en nate in die rotse en verdamp, die verlaat van sout kristalle agter. Soos met yssegregasie, trek die oppervlaktes van die soutkorrels addisionele opgeloste soute deur kapillêre werking in, wat die groei van soutlense veroorsaak wat hoë druk op die omliggende rots uitoefen. Natrium- en magnesiumsoute is die doeltreffendste om soutverwering te produseer. Soutverwering kan ook plaasvind wanneer piriet in sedimentêre gesteente chemies verweer word tot yster (II) sulfaat en gips , wat dan kristalliseer as soutlense. [9]
Soutkristallisasie kan plaasvind oral waar sout deur verdamping gekonsentreer word. Dit is dus die algemeenste in droë klimate waar sterk verhitting sterk verdamping en langs kus veroorsaak. [9] Soutverwering is waarskynlik belangrik in die vorming van tafoni , 'n klas holte rotsverweringstrukture. [18]
Biologiese effekte op meganiese verwering
Lewende organismes kan bydra tot meganiese verwering, sowel as chemiese verwering (sien § Biologiese verwering hieronder). Ligvisse en mosse groei op in wese kaal rotsoppervlaktes en skep 'n vogtiger chemiese mikro-omgewing. Die aanhegting van hierdie organismes aan die rotsoppervlak verhoog fisiese sowel as chemiese afbreek van die oppervlakmikrolaag van die rots. Daar is waargeneem dat vetstowwe minerale korrels losmaak van kaal skalie met hul hifes (wortelagtige aanhegtingsstrukture), 'n proses wat beskryf word as pluk , [15] en om die fragmente in hul liggaam te trek, waar die fragmente dan 'n proses van chemiese verwering ondergaan anders as vertering. [19] Op groter skaal oefen saailinge wat in 'n spleet uitloop en plantwortels fisiese druk uit, sowel as 'n baan vir water- en chemiese infiltrasie. [7]
Chemiese verwering
Die meeste gesteentes vorm by verhoogde temperatuur en druk, en die minerale waaruit die gesteente bestaan, is dikwels chemies onstabiel in die relatief koel, nat en oksiderende toestande wat tipies is vir die aardoppervlak. Chemiese verwering vind plaas wanneer water, suurstof, koolstofdioksied en ander chemiese stowwe met rots reageer om die samestelling daarvan te verander. Hierdie reaksies omskep sommige van die oorspronklike primêre minerale in die gesteente in sekondêre minerale, verwyder ander stowwe as opgeloste stowwe, en laat die stabielste minerale as 'n chemies onveranderde resistaat agter . In effek verander chemiese verwering die oorspronklike stel minerale in die rots in 'n nuwe stel minerale wat in nouer ewewig is met die oppervlaktetoestande. Egte ewewig word egter selde bereik, want verwering is 'n stadige proses en loging dra opgeloste stowwe wat deur verweringsreaksies geproduseer word, weg voordat dit tot ewewigsvlakke kan ophoop. Dit geld veral in tropiese omgewings. [20]
Water is die belangrikste middel vir chemiese verwering, wat baie primêre minerale omskakel in kleiminerale of gehidreerde oksiede via reaksies wat gesamentlik beskryf word as hidrolise . Suurstof is ook belangrik om baie minerale te oksideer , asook koolstofdioksied, waarvan die verweringsreaksies as koolzuur beskryf word . Chemiese verwering word verbeter deur biologiese middels, soos die sure wat geproduseer word deur mikrobiese en plantwortelmetabolisme en verval. [21]
Die proses van bergblokopheffing is belangrik om nuwe rotslae aan die atmosfeer en vog bloot te stel, sodat belangrike chemiese verwering kan plaasvind; beduidende vrystelling vind plaas van Ca 2+ en ander ione in oppervlakwater. [22]
Ontbinding
Oplossing (ook genoem eenvoudige oplossing of kongruente oplossing ) is die proses waarin 'n mineraal heeltemal oplos sonder om enige nuwe vaste stof te produseer. [23] Reënwater los maklik oplosbare minerale op, soos haliet of gips , maar kan ook baie weerstandbiedende minerale soos kwarts oplos , gegewe voldoende tyd. [24] Water breek die bindings tussen atome in die kristal: [25]
Die algehele reaksie vir die oplossing van kwarts is
- SiO
2 + 2H
2O → H
4SiO
4
Die opgeloste kwarts het die vorm van kielsuur .
'N Besondere belangrike vorm van oplossing is karbonaatoplossing, waarin atmosferiese koolstofdioksied die verwering van die oplossing verbeter. Oplossing van karbonaat beïnvloed gesteentes wat kalsiumkarbonaat bevat , soos kalksteen en kryt . Dit vind plaas wanneer reënwater kombineer met koolstofdioksied te vorm koolsuur , 'n swak suur , wat kalsiumkarbonaat (kalksteen) en vorms oplosbare los kalsium koeksoda . Ondanks 'n stadiger reaksiekinetika , word hierdie proses by lae temperatuur termodinamies bevoordeel, omdat kouer water meer opgeloste koolstofdioksiedgas bevat (as gevolg van die retrograde oplosbaarheid van gasse). Oplossing van karbonaat is dus 'n belangrike kenmerk van gletserverwering. [26]
Oplossing van karbonaat behels die volgende stappe:
- CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
- koolstofdioksied + water → koolsuur
- H 2 CO 3 + CaCO 3 → Ca (HCO 3 ) 2
- koolsuur + kalsiumkarbonaat → kalsiumbikarbonaat
Oplossing van karbonaat op die oppervlak van goed gekoppelde kalksteen lewer 'n gedissekteerde kalksteenpaadjie . Hierdie proses is die doeltreffendste langs die gewrigte, dit verbreed en verdiep. [27]
In onbesoedelde omgewings is die pH van reënwater weens opgeloste koolstofdioksied ongeveer 5,6. Suurreën kom voor as gasse soos swaweldioksied en stikstofoksiede in die atmosfeer voorkom. Hierdie oksiede reageer in die reënwater om sterker sure te produseer en kan die pH tot 4,5 of selfs 3,0 verlaag. Swaeldioksied , SO 2 , kom van vulkaniese uitbarstings of van fossielbrandstowwe, kan swaelsuur in reënwater word, wat die rotse waarop dit val, kan verweer. [28]
Hidrolise en koolzuur
Hidrolise (ook genoem ontbindende ontbinding ) is 'n vorm van chemiese verwering waarin slegs 'n deel van 'n mineraal in oplossing geneem word. Die res van die mineraal word omskep in 'n nuwe vaste stof, soos kleiminerale . [29] Byvoorbeeld, forsterite (magnesium olivien ) is gehidroliseer in soliede brusiet en ontbind silicic suur:
- Mg 2 SiO 4 + 4 H 2 O ⇌ 2 Mg (OH) 2 + H 4 SiO 4
- forsteriet + water ⇌ brusiet + kielsuur
Die meeste hidrolise tydens verwering van minerale is suurhydrolise , waarin protone (waterstofione), wat in suur water voorkom, chemiese bindings in minerale kristalle aanval. [30] Die bande tussen verskillende katione en suurstofione in minerale verskil in sterkte, en die swakste sal eers aangeval word. Die gevolg is dat minerale in stollingsgesteentes ongeveer dieselfde volgorde het as waarin dit oorspronklik gevorm is ( Bowen's Reaction Series ). [31] Relatiewe bindingssterkte word in die volgende tabel getoon: [25]
| Verband | Relatiewe sterkte |
|---|---|
| Si – O | 2.4 |
| Ti – O | 1.8 |
| Al – O | 1.65 |
| Fe +3 –O | 1.4 |
| Mg – O | 0.9 |
| Fe +2 –O | 0,85 |
| Mn – O | 0,8 |
| Ca – O | 0.7 |
| Na – O | 0,35 |
| K – O | 0,25 |
Hierdie tabel is slegs 'n rowwe riglyn vir die verweringsvolgorde. Sommige minerale, soos illiet , is buitengewoon stabiel, terwyl silika buitengewoon onstabiel is, gegewe die sterkte van die silikon-suurstofbinding. [32]
Koolstofdioksied wat in water oplos om koolsuur te vorm, is die belangrikste bron van protone, maar organiese sure is ook belangrike natuurlike bronne van suur. [33] Suurhydrolise uit opgeloste koolstofdioksied word soms beskryf as koolzuur , en kan lei tot verwering van die primêre minerale tot sekondêre karbonaatminerale. [34] Byvoorbeeld, verwering van forsteriet kan magnesiet produseer in plaas van bruciet via die reaksie:
- Mg 2 SiO 4 + 2 CO 2 + 2 H 2 O ⇌ 2 MgCO 3 + H 4 SiO 4
- forsteriet + koolstofdioksied + water ⇌ magnesiet + kielsuur in oplossing
Koolsuur word deur silikaatsverwering verbruik , wat meer alkaliese oplossings tot gevolg het as gevolg van die bikarbonaat . Dit is 'n belangrike reaksie om die hoeveelheid CO 2 in die atmosfeer te beheer en kan die klimaat beïnvloed. [35]
Aluminosilikate wat hoogs oplosbare katione bevat, soos natrium- of kaliumione, sal die katione tydens die suurhydrolise as opgeloste bikarbonate vrystel:
- 2 KAlSi 3 O 8 + 2 H 2 CO 3 + 9 H 2 O ⇌ Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4 H 4 SiO 4 + 2 K + + 2 HCO 3 -
- ortoklas (aluminosilikaat veldspaat) + koolsuur + water ⇌ kaoliniet (kleiminerale) + kielsuur in oplossing + kalium- en bikarbonaatione in oplossing
Oksidasie
Binne die verweringsomgewing vind chemiese oksidasie van verskillende metale plaas. Die mees algemene waarneming is die oksidasie van Fe 2+ ( yster ) deur suurstof en water om Fe 3+ oksiede en hidroksiede soos goetiet , limoniet en hematiet te vorm . Dit gee die aangetaste gesteentes 'n rooibruin kleur op die oppervlak wat maklik verkrummel en die rots verswak. Baie ander metaal erts en minerale oksideer en hidreer om gekleurde deposito produseer, net soos swael tydens die verwering van sulfied minerale soos chalcopyrites of CuFeS 2 oksiderende om koper hidroksied en ysteroksiede . [36]
Hidrasie
Minerale hidrasie is 'n vorm van chemiese verwering wat die rigiede aanhegting van watermolekules of H + en OH-ione aan die atome en molekules van 'n mineraal behels. Geen noemenswaardige ontbinding vind plaas nie. Ysteroksiede word byvoorbeeld in ysterhidroksiede omgeskakel en die hidrasie van anhidriet vorm gips . [37]
Grootmaat-hidrasie van minerale is belangrik vir ontbinding, hidrolise en oksidasie, [36] maar hidrasie van die kristaloppervlak is die belangrike eerste stap in hidrolise. 'N Vars oppervlak van 'n minerale kristal ontbloot ione waarvan die elektriese lading watermolekules aantrek. Sommige van hierdie molekules breek in H + wat bind aan blootgestelde anione (gewoonlik suurstof) en OH- wat bind aan blootgestelde katione. Dit versteur die oppervlak verder, wat vatbaar is vir verskillende hidrolise-reaksies. Bykomende protone vervang katione wat in die oppervlak blootgestel is, wat die katione as opgeloste stowwe bevry. Namate katione verwyder word, word silikon-suurstof- en silikon-aluminium-bindings vatbaarder vir hidrolise, wat siliksuur en aluminiumhidroksiede bevry om uit te lek of kleiminerale te vorm. [32] [38] Laboratoriumeksperimente toon dat verwering van veldspatkristalle begin met ontwrigtings of ander defekte op die oppervlak van die kristal, en dat die verweringslaag slegs enkele atome dik is. Diffusie binne die mineraalgraan blyk nie betekenisvol te wees nie. [39]
Biologiese verwering
Minerale verwering kan ook begin of versnel word deur mikro-organismes in die grond. Grondorganismes make-up ongeveer 10 mg / cm 3 van tipiese grond, en laboratorium eksperimente het getoon dat albeit en muskoviet weer twee keer so vinnig in lewendige versus steriele grond. Ligvisse op rotse is een van die doeltreffendste biologiese middels van chemiese verwering. [33] Byvoorbeeld, 'n eksperimentele studie oor hornblende graniet in New Jersey, VSA, toon 'n 3x - 4x toename in verweringstempo onder korstmosbedekte oppervlaktes in vergelyking met onlangs blootgestelde kaal rotsoppervlaktes. [40]
Die mees algemene vorme van biologiese verwering is die gevolg van die vrystelling van chelaatvormende verbindings (soos sekere organiese sure en siderofore ) en van koolstofdioksied en organiese sure deur plante. Wortels kan die koolstofdioksiedvlak tot 30% van alle grondgasse opbou, aangehelp deur adsorpsie van CO2 op kleiminerale en die baie stadige verspreiding van CO2 uit die grond. [41] Die CO2 en organiese sure help om aluminium - en ysterhoudende verbindings in die gronde daaronder af te breek . Wortels het 'n negatiewe elektriese lading wat deur protone in die grond langs die wortels gebalanseer word, en dit kan verruil word vir noodsaaklike voedingskatione soos kalium. [42] Rottende oorblyfsels van dooie plante in die grond kan organiese sure vorm wat, wanneer dit in water opgelos word, chemiese verwering veroorsaak. [43] Chelaatvormende verbindings, meestal organiese sure met 'n lae molekulêre gewig, kan metaalione van kaal rotsoppervlaktes verwyder, met veral aluminium en silikon. [44] Die vermoë om kaal rots af te breek, maak dat korstmosse die eerste koloniseerders van droëland kan wees. [45] Die ophoping van chelaatvormende verbindings kan die omliggende gesteentes en gronde maklik beïnvloed, en kan lei tot die bodemsolisering van gronde. [46] [47]
Die simbiotiese mikorrisiese swamme wat verband hou met boomwortelsisteme kan anorganiese voedingstowwe vrystel van minerale soos apatiet of biotiet en hierdie voedingsstowwe na die bome oordra en sodoende bydra tot voeding van die boom. [48] Daar is ook onlangs bewys dat bakteriële gemeenskappe minerale stabiliteit kan beïnvloed wat lei tot die vrystelling van anorganiese voedingstowwe. [49] Daar is berig dat 'n groot verskeidenheid bakteriestamme of gemeenskappe uit verskillende genera in staat is om minerale oppervlaktes te koloniseer of minerale te verweer, en vir sommige daarvan is 'n bewys van die groei van plante bevorder. [50] Die gedemonstreerde of veronderstelde meganismes wat deur bakterieë gebruik word om minerale te verweer, sluit in verskeie oksidaseduksie- en oplossingsreaksies, asook die produksie van verweringsmiddels, soos protone, organiese sure en chelaatvormende molekules.
Verwering op die seebodem
Verwering van basale oseaniese kors verskil in belangrike opsigte van verwering in die atmosfeer. Die verwering is relatief stadig, met basalt wat minder dig word, teen ongeveer 15% per 100 miljoen jaar. Die basalt word gehidreer en word verryk in totaal yster, magnesium en natrium ten koste van silika, titaan, aluminium, yster en kalsium. [51]
Bou verwering
Geboue van enige klip, baksteen of beton is vatbaar vir dieselfde verweringsmiddels as enige blootgestelde rotsoppervlak. Ook standbeelde , monumente en siersteenwerk kan erg beskadig word deur natuurlike verweringsprosesse. Dit word versnel in gebiede wat erg deur suurreën geraak word . [52]
Eienskappe van goed verweerde gronde
Granietgesteente, wat die meeste kristalagtige gesteente is wat aan die aardoppervlak blootgestel word, begin verwering met die vernietiging van hornblende . Biotiet verweer dan tot vermikuliet , en uiteindelik word oligoklas en mikrokline vernietig. Almal word omgeskakel in 'n mengsel van kleiminerale en ysteroksiede. [31] Die gevolglike grond word in kalsium, natrium en yster yster uitgeput in vergelyking met die rots, en magnesium word met 40% verminder en silikon met 15%. Terselfdertyd word die grond met minstens 50% verryk in aluminium en kalium; deur titanium, waarvan die oorvloed verdriedubbel; en met ysteryster, waarvan die oorvloed met 'n orde van grootte toeneem in vergelyking met die rots. [53]
Basaltgesteente word makliker verweer as granietgesteente as gevolg van die vorming daarvan by hoër temperature en droër toestande. Die fyn korrelgrootte en die teenwoordigheid van vulkaniese glas bespoedig ook die verwering. In tropiese omgewing verweer dit vinnig kleiminerale, aluminiumhidroksiede en ysteroksiede wat met titaan verryk word. Omdat die meeste basalt relatief arm aan kalium bevat, verweer die basalt direk aan kaliumarm montmorilloniet , dan tot kaoliniet . Waar loging aanhoudend en intens is, soos in reënwoude, is die finale verweringsproduk bauxiet , die vernaamste erts van aluminium. Waar reënval intens, maar seisoenaal is, soos in reënklimate, is die finale verweringsproduk yster- en titaanryke lateriet . [54] Omskakeling van kaoliniet in bauxiet vind slegs plaas met intense loging, aangesien gewone rivierwater in ewewig is met kaoliniet. [55]
Grondvorming benodig tussen 100 en 1000 jaar, 'n baie kort interval in geologiese tyd. As gevolg hiervan vertoon sommige formasies talle paleosol (fossielgrond) beddings. Die Willwood-formasie van Wyoming bevat byvoorbeeld meer as 1000 paleosollae in 'n gedeelte van 770 meter (2,530 voet) wat 3,5 miljoen jaar geologiese tyd verteenwoordig. Paleosole is geïdentifiseer in formasies so oud soos Archean (meer as 2,5 miljard jaar oud). Dit is egter moeilik om paleosole in die geologiese rekord te herken. [56] Aanduidings dat 'n sedimentêre bed 'n paleosol is, sluit in 'n gradatiewe ondergrens en skerp boonste grens, die aanwesigheid van baie klei, swak sorteer met min sedimentêre strukture, rip-up-klaste in oorliggende beddens, en uitdroogskeure wat materiaal uit hoër beddens bevat . [57]
Die verweringsgraad van 'n grond kan uitgedruk word as die chemiese indeks van verandering , gedefinieer as 100 Al
2O
3/ (Al
2O
3 + CaO + Na
2O + K
2O) . Dit wissel van 47 vir onweerde boonste korsrots tot 100 vir volledig verweerde materiaal. [58]
Verwering van nie-geologiese materiale
Hout kan fisies en chemies verweer word deur hidrolise en ander prosesse wat relevant is vir minerale, maar boonop is hout baie vatbaar vir verwering wat deur ultravioletstraling deur sonlig veroorsaak word. Dit veroorsaak fotochemiese reaksies wat die houtoppervlak verneder. [59] Fotochemiese reaksies is ook belangrik in die verwering van verf [60] en plastiek. [61]
Galery
Soutverwering van bousteen op die eiland Gozo , Malta .
Soutverwering van sandsteen naby Qobustan , Azerbeidjan .
Hierdie Permiese sandsteenmuur naby Sedona, Arizona , Verenigde State, het in 'n klein alkoof verweer .
Verwering op 'n sandsteenpilaar in Bayreuth .
Verweringseffek van suurreën op standbeelde.
Verweringseffek op 'n sandsteenbeeld in Dresden, Duitsland.
Sien ook
- Eoliese prosesse - Prosesse as gevolg van windaktiwiteit
- Biorhexistasy
- Saakverharding van rotse
- Ontbinding - Die proses waarin organiese stowwe in eenvoudiger organiese materiaal opgebreek word
- Omgewingskamer
- Eluvium
- Afskilferende graniet - Granietvel skil soos 'n ui (ontwrigting) weens verwering
- Faktore van polimeerverwering
- Meteorietverwering
- Pedogenese - Proses van grondvorming
- Omgekeerde verwering
- Grondproduksiefunksie
- Ruimteverwering
- Sferoïedale verwering
- Weerstoetsing van polimere
- Verweringsstaal - Groep staallegerings wat ontwerp is om 'n roesagtige afwerking te vorm wanneer dit blootgestel word aan weer
Verwysings
- ^ a b Leeder, MR (2011). Sedimentologie en sedimentêre wasbakke: van onstuimigheid tot tektoniek (2de uitg.). Chichester, West Sussex, Verenigde Koninkryk: Wiley-Blackwell. bl. 4. ISBN 9781405177832.
- ^ Blatt, Harvey; Middleton, Gerard; Murray, Raymond (1980). Oorsprong van sedimentêre gesteentes (2de uitg.). Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. bl. 245–246. ISBN 0136427103.
- ^ Gore, Pamela JW "Verwering" . Georgia Perimeter College . Gearchiveer vanaf die oorspronklike op 10-05-2013.
- ^ Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrologie: stollings, sedimentêr en metamorfies (2de uitg.). New York: WH Freeman. bl. 217. ISBN 0716724383.
- ^ a b c d Blatt, Middleton & Murray 1980 , p. 247.
- ^ Leeder 2011 , p. 3.
- ^ a b Blatt, Middleton & Murray 1980 , pp. 249-250.
- ^ a b Murton, JB; Peterson, R .; Ozouf, J.-C. (17 November 2006). "Grondsteenfraktuur deur yssegregasie in koue streke". Wetenskap . 314 (5802): 1127–1129. Bibcode : 2006Sci ... 314.1127M . doi : 10.1126 / science.1132127 . PMID 17110573 . S2CID 37639112 .
- ^ a b c d e Leeder 2011 , p. 18.
- ^ Matsuoka, Norikazu; Murton, Julian (April 2008). "Vorstverwering: onlangse vooruitgang en toekomstige aanwysings". Permafrost en Periglacial prosesse . 19 (2): 195–210. doi : 10.1002 / ppp.620 .
- ^ Dash, JG; Rempel, AW; Wettlaufer, JS (12 Julie 2006). "Die fisika van voorafgesmelte ys en die geofisiese gevolge daarvan". Resensies van moderne fisika . 78 (3): 695–741. Bibcode : 2006RvMP ... 78..695D . doi : 10.1103 / RevModPhys.78.695 .
- ^ a b c d Hall, Kevin (1999), "The role of thermal stress fatigue in the breakdown of rock in cold regions", Geomorphology , 31 (1–4): 47–63, Bibcode : 1999Geomo..31 ... 47H , doi : 10.1016 / S0169-555X (99) 00072-0
- ^ Paradise, TR (2005). "Petra herbesoek: 'n ondersoek na sandsteenverweringsnavorsing in Petra, Jordanië". Spesiale referaat 390: Steenverval in die argitektoniese omgewing . 390 . bl. 39–49. doi : 10.1130 / 0-8137-2390-6.39 . ISBN 0-8137-2390-6.
- ^ Shtober-Zisu, Nurit; Wittenberg, Lea (Maart 2021). "Langtermyn gevolge van veldbrand op rotsverwering en grondklipperigheid in die Mediterreense landskappe". Wetenskap van die totale omgewing . 762 : 143125. Bibcode : 2021ScTEn.762n3125S . doi : 10.1016 / j.scitotenv.2020.143125 . PMID 33172645 .
- ^ a b Blatt, Middleton & Murray 1980 , p. 249.
- ^ Leeder 2011 , p. 19.
- ^ Harland, WB (1957). "Afskilferingsgewrigte en ysaksie" . Tydskrif vir Glaciologie . 3 (21): 8–10. doi : 10.3189 / S002214300002462X .
- ^ Turkington, Alice V .; Paradise, Thomas R. (April 2005). "Sandsteen-verwering: 'n eeu van navorsing en innovasie". Geomorfologie . 67 (1–2): 229–253. Bibcode : 2005Geomo..67..229T . doi : 10.1016 / j.geomorph.2004.09.028 .
- ^ Fry, E. Jennie (Julie 1927). "Die meganiese optrede van korsagtige ligusse op ondergrond van skalie, skeef, gneis, kalksteen en obsidiaan". Annale van Plantkunde . os-41 (3): 437–460. doi : 10.1093 / oxfordjournals.aob.a090084 .
- ^ Blatt, Middleton & Murray 1980 , pp. 245-246.
- ^ Blatt, Middleton & Murray 1980 , pp. 246.
- ^ Hogan, C. Michael (2010) "Calcium" , in A. Jorgenson en C. Cleveland (reds.) Encyclopedia of Earth , National Council for Science and the Environment, Washington DC
- ^ Birkeland, Peter W. (1999). Grond en geomorfologie (3de uitg.). New York: Oxford University Press. bl. 59. ISBN 978-0195078862.
- ^ Boggs, Sam (2006). Beginsels van sedimentologie en stratigrafie (4de uitg.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. bl. 7. ISBN 0131547283.
- ^ a b Nicholls, GD (1963). "Omgewingstudies in sedimentêre geochemie". Science Progress (1933-) . 51 (201): 12–31. JSTOR 43418626 .
- ^ Plan, Lukas (Junie 2005). "Faktore wat die oplossing van karbonaatoplossings beheer, word in 'n veldtoets in die Oostenrykse Alpe gekwantifiseer". Geomorfologie . 68 (3–4): 201–212. Bibcode : 2005Geomo..68..201P . doi : 10.1016 / j.geomorph.2004.11.014 .
- ^ Anon. "Geologie en geomorfologie" . Kalksteenplaveiselbewaring . Stuurgroep Verenigde Koninkryk en Ierland se biodiversiteitsaksie. Gearchiveer vanaf die oorspronklike op 7 Augustus 2011 . Besoek op 30 Mei 2011 .
- ^ Charlson, RJ; Rodhe, H. (Februarie 1982). "Faktore wat die suurheid van natuurlike reënwater beheer". Natuur . 295 (5851): 683–685. Bibcode : 1982Natur.295..683C . doi : 10.1038 / 295683a0 . S2CID 4368102 .
- ^ Boggs 2006 , pp. 7-8.
- ^ Leeder 2011 , p. 4.
- ^ a b Blatt, Middleton & Murray 1980 , p. 252.
- ^ a b Blatt, Middleton & Murray 1980 , p. 258.
- ^ a b Blatt, Middleton & Murray 1980 , p. 250.
- ^ Thornbury, William D. (1969). Beginsels van geomorfologie (2de uitg.). New York: Wiley. bl. 303–344. ISBN 0471861979.
- ^ Berner, Robert A. (31 Desember 1995). White, Arthur F; Brantley, Susan L (reds.). "Hoofstuk 13. CHEMIESE VERWEER EN SY UITWERKING OP ATMOSFERIESE CO2 EN KLIMAAT". Chemiese verweringstariewe van silikaatminerale : 565–584. doi : 10.1515 / 9781501509650-015 . ISBN 9781501509650.
- ^ a b Boggs 2006 , p. 9.
- ^ Boggs 1996 , p. 8.
- ^ Leeder 2011 , pp. 653-655.
- ^ Berner, Robert A .; Holdren, George R. (1 Junie 1977). "Meganisme van veldverwering: sommige waarnemingsbewyse". Geologie . 5 (6): 369–372. Bibcode : 1977Geo ..... 5..369B . doi : 10.1130 / 0091-7613 (1977) 5 <369: MOFWSO> 2.0.CO; 2 .
- ^ Zambell, CB; Adams, JM; Gorring, ML; Schwartzman, DW (2012). "Effek van korstmoskolonisasie op chemiese verwering van hornblende graniet soos geskat deur waterige elementêre vloed". Chemiese geologie . 291 : 166–174. Bibcode : 2012ChGeo.291..166Z . doi : 10.1016 / j.chemgeo.2011.10.009 .
- ^ Fripiat, JJ (1974). "Interlamellêre adsorpsie van koolstofdioksied deur smektiete". Kleie en kleiminerale . 22 (1): 23–30. Bibcode : 1974CCM .... 22 ... 23F . doi : 10.1346 / CCMN.1974.0220105 . S2CID 53610319 .
- ^ Blatt, Middleton & Murray 1980 , pp. 251.
- ^ Chapin III, F. Stuart; Pamela A. Matson; Harold A. Mooney (2002). Beginsels van terrestriële ekosisteem-ekologie ([Nachdr.] Red.). New York: Springer. bl. 54–55. ISBN 9780387954431.
- ^ Blatt & Tracy 1996 , p. 233.
- ^ Blatt, Middleton & Murray 1980 , pp. 250-251.
- ^ Lundström, VS; van Breemen, N .; Bain, DC; van Hees, PAW; Giesler, R .; Gustafsson, JP; Ilvesniemi, H .; Karltun, E .; Melkerud, P. -A .; Olsson, M .; Riise, G. (2000-02-01). "Vordering met die begrip van die podzoliseringsproses as gevolg van 'n multidissiplinêre studie van drie naaldbosbos in die Nordiese lande" . Geoderma . 94 (2): 335–353. Bibcode : 2000Geode..94..335L . doi : 10.1016 / S0016-7061 (99) 00077-4 . ISSN 0016-7061 .
- ^ Waugh, David (2000). Aardrykskunde: 'n geïntegreerde benadering (3de uitg.). Gloucester, Verenigde Koninkryk: Nelson Thornes . bl. 272. ISBN 9780174447061.
- ^ Landeweert, R .; Hoffland, E .; Finlay, RD; Kuyper, TW; van Breemen, N. (2001). "Koppeling van plante aan gesteentes: ektomikorrhisiese swamme mobiliseer voedingstowwe uit minerale". Tendense in ekologie en evolusie . 16 (5): 248–254. doi : 10.1016 / S0169-5347 (01) 02122-X . PMID 11301154 .
- ^ Calvaruso, C .; Turpault, M.-P .; Frey-Klett, P. (2006). "Wortelgeassosieerde bakterieë dra by tot minerale verwering en minerale voeding in bome: 'n begrotingsanalise" . Toegepaste en Omgewingsmikrobiologie . 72 (2): 1258–66. doi : 10.1128 / AEM.72.2.1258-1266.2006 . PMC 1392890 . PMID 16461674 .
- ^ Uroz, S .; Calvaruso, C .; Turpault, M.-P .; Frey-Klett, P. (2009). "Minerale verwering deur bakterieë: ekologie, akteurs en meganismes". Tendense Microbiol . 17 (8): 378–87. doi : 10.1016 / j.tim.2009.05.004 . PMID 19660952 .
- ^ Blatt, Middleton & Murray 1960 , p. 256.
- ^ Schaffer, RJ (2016). Verwering van natuurlike boustene . Taylor en Francis. ISBN 9781317742524.
- ^ Blatt, Middleton & Murray , p. 253.
- ^ Blatt, Middleton & Murray , p. 254.
- ^ Blatt, Middleton & Murray , p. 262.
- ^ Blatt, Middleton & Murray , p. 233.
- ^ Blatt & Tracy 1996 , p. 236.
- ^ Leeder, 2011 & 11 .
- ^ Williams, RS (2005). "7". In Rowell, Roger M. (red.). Handboek vir houtchemie en houtkomposiet . Boca Raton: Taylor en Francis. bl. 139–185. ISBN 9780203492437.
- ^ Nichols, ME; Gerlock, JL; Smith, CA; Darr, CA (Augustus 1999). "Die gevolge van verwering op die meganiese werkverrigting van motorverfstelsels". Vordering met organiese bedekkings . 35 (1–4): 153–159. doi : 10.1016 / S0300-9440 (98) 00060-5 .
- ^ Verwering van plastiek: toets om werklike lewensprestasie te weerspieël . [Brookfield, Conn.]: Vereniging van plastiese ingenieurs. 1999. ISBN 9781884207754.