Wietrzenie obejmuje zespół procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych prowadzących do powstania zwietrzeliny czyli zniszczonego materiału skalnego, który podlega następnie transportowi.
Spis tematów (kliknij, aby przejść do wyboru tematów)
Procesy egzogeniczne
Wśród procesów kształtujących powierzchnię ziemi wyróżnia się:
- erozję – niszczenie
- transport – przemieszczanie
- akumulację – osadzanie (budowanie)
I Wietrzenie skał
Jest to proces erozji skał, zachodzący na skutek czynników zewnętrznych. Efektem wietrzenia jest powstanie luźnego materiału skalnego czyli zwietrzeliny, która może być następnie transportowana i akumulowana. W wyniku procesów wietrzenia mogą też powstawać określone formy terenu. Procesom wietrzenia poddają się zarówno skały i krajobraz naturalny, jak i formy utworzone przez człowieka. Często mylnie wiąże się proces wietrzenia ze zjawiskiem wiatru, choć ten nie ma w istocie większego znaczenia w przypadku tego procesu.
1. Rodzaje i intensywność wietrzenia
Rodzajami wietrzenia są:
- Wietrzenie fizyczne (mechaniczne)
- Wietrzenie chemiczne
- Wietrzenie biologiczne
Intensywność różnych rodzajów wietrzenia w zależności od klimatu
Źródło: Własna edycja na podstawie: https://zpe.gov.pl/a/przeczytaj/D15WySh1h
Wietrzenie fizyczne (mechaniczne) związane jest wyłącznie ze zmianą struktury połączeń w skałach i ich rozpadem (bez zmiany składu chemicznego). Z tego powodu najintensywniej zachodzić będzie w klimatach o zmiennych warunkach termicznych, gdyż zmienne warunki cieplne w największym stopniu poddają próbie wytrzymałość materiału. Klimaty okołobiegunowe, umiarkowane i zwrotnikowe – gdzie amplitudy temperatur są wysokie i panuje duży mróz lub upał – to doskonałe miejsce dla wietrzenia fizycznego. Z kolei bardzo stabilny klimat równikowy będzie miejscem, gdzie wietrzenie takie prawie nie występuje.
Tymczasem wietrzenie chemiczne silnie związane jest z obecnością wody ciekłej, co umożliwia procesy rozpuszczania skał. Z tego powodu ten rodzaj wietrzenia będzie najintensywniej zachodził w klimatach deszczowych i z dużą ilością rzek oraz z płytko zalegającymi wodami podziemnymi (czyli w klimatach równikowych i umiarkowanych). W klimatach suchych lub mroźnych, wietrzenie takie będzie rzadkością.
Wietrzenie biologiczne jest bezpośrednio uzależnione od obecności roślin i zwierząt. Będzie więc zachodzić w takich klimatach, gdzie organizmów tych jest wiele, czyli w klimatach ciepłych i z duża obecnością wody (przede wszystkim w klimatach równikowych, w dalszej kolejności w klimatach umiarkowanych). Na pustyniach (zarówno gorących jak i lodowych) tego typu wietrzenie będzie bardzo słabo widoczne.
2. Wietrzenie fizyczne (mechaniczne)
Ten rodzaj wietrzenia polega na zniszczeniu połączeń między warstwami materiału (np. w skale), prowadząc do jej rozpadu. Najważniejszym czynnikiem tego rodzaju wietrzenia jest temperatura (i jej zmienność), w dalszej kolejności obecność wilgoci w materiale.
Rodzajami wietrzenia fizycznego (mechanicznego) są:
- Wietrzenie mrozowe (zamróz) – zachodzi w warunkach temperatury wahającej się w okolicach 0°C. W temperaturze dodatniej woda (np. z opadu) wypełnia szczeliny w materiale (skałach). Gdy temperatura spada, woda zamarza i przeistacza się w lód, którego objętość jest o około 10% większa od wody. Dochodzi więc do intensywnego rozpierania materiału (skał) i jego pękania. Gdy temperatura ponownie wzrośnie, lód się topi, a wypływająca woda wypłukuje spękany materiał skalny – zwietrzelinę oraz większe fragmenty skał – rumosz skalny (rozpad blokowy). W takim procesie mogą powstawać zarówno drobne jak i większe oderwane bloki materiału (skał).
Przebieg wietrzenia mrozowego (zamrozu)
Źródło: Opracowanie własne – Krzysztof Grabias.
Wietrzenie mrozowe może niszczyć zarówno skały, jak i wytwory działalności człowieka. Szczególnie narażone na ten proces są drogi asfaltowe. Niewielkie dziury, mogą w okresie jesienno-zimowym i zimowo-wiosennym przeistaczać się w prawdziwe wyrwy. W procesie wietrzenia mogą powstawać gołoborza czyli wielkie rumowiska skalne utworzone ze zwietrzałych fragmentów gór. W Polsce obserwujemy to min. w Górach Świętokrzyskich.
Gołoborza w Świętokrzyskim Parku Narodowym (z lewej) i dziurawa droga (z prawej)
Źródło: https://www.swietokrzyskipn.org.pl/wp/wp-content/uploads/2010/03/4goloborze_swKrzyz2004_ps.jpg i https://exeo.pl/wp-content/uploads/2017/10/dziura-w-drodze-auto-zast%C4%99pcze.jpg
- Wietrzenie słoneczne (insolacja) – zachodzi w wyniku silnych wahań temperatury na powierzchni skał wynikających ze zmiany ekspozycji na słońce (najczęściej w cyklu dzień-noc). Dodatkowym czynnikiem wzmacniającym jest zróżnicowanie koloru skał. Zgodnie z albedo – skały ciemne pochłaniają więcej energii niż skały jasne. W cyklu zmiennej dostawy energii słonecznej, dochodzi do ciągłych zmian objętości powierzchni skał, a w konsekwencji – utraty spoistości. W przebiegu zjawiska zachodzą dwa rozpady – ziarnisty (rozsypywanie się skały na pojedyncze minerały) oraz łuszczenia (eksfoliacji) czyli oddzielania się i odpadania przypowierzchniowych fragmentów skał. Ze względu na słabe przewodnictwo cieplne – niszczeniu ulega wyłącznie warstwa powierzchniowa skał. W ostatecznym rozrachunku prowadzi to do powstawania owalnych (okrągłych) bloków skalnych. Idealne miejsce dla występowania zjawiska to obszary o dużej amplitudzie temperatury – gorące pustynie, stoki górskie i stepy.
Przebieg wietrzenia słonecznego (insolacji)
Źródło: Opracowanie własne – Krzysztof Grabias.
Charakterystycznym efektem insolacji są okrągłe bloki skalne (Australia)
Źródło: https://cdn.pixabay.com/photo/2013/03/22/19/29/devil-stones-95903_960_720.jpg
- Wietrzenie ilaste (pęcznienie) – polega na pęcznieniu i kurczeniu się skał ilastych pod wpływem obecnej w nich wody. W czasie dostawy wody (opad), objętość skał rośnie (pęcznieją), a wraz z ubytkiem wody (parowanie) skały kruszą się i powierzchnia pęka na mniejszy materiał. Zjawisko to często zachodzi na pustyniach zwanych również ilastymi.
Przebieg wietrzenia ilastego (pęcznienia)
Źródło: Opracowanie własne – Krzysztof Grabias.
Charakterystyczny obraz pustyni ilastej
Źródło: https://i.pinimg.com/originals/d5/69/37/d5693717fe975dc967ff1cd4136826fb.jpg
- Wietrzenie solne (krystalizacja) – choć dotyczy obecności w skałach soli, nie prowadzi do zmiany składu chemicznego i zaliczane jest do wietrzenia fizycznego. Spowodowane jest powiększaniem objętości kryształków soli w procesie ich krystalizacji. Jest wynikiem wytrącania wody i wahań temperatury, przez co objętość kryształków zmienia się. Zwiększony nacisk na otaczająca skały prowadzi do ich rozpadu. Oprócz soli proces tego wietrzenia może dotyczyć także innych minerałów.
3. Wietrzenie chemiczne
W tym rodzaju wietrzenia, oprócz zmiany spoistości skał i ich rozpadu dochodzi także do przekształcenia ich składu chemicznego i tym samym – zmiany ich właściwości zarówno fizycznych jak i chemicznych. Kluczowa w procesie wietrzenia chemicznego jest obecność wody i minerałów.
Rodzajami wietrzenia chemicznego są:
- Rozpuszczanie (solucja) – minerały z udziałem wody przekształcają się w roztwór. Niektóre minerały (np. chlorki) takie sól, węglan wapnia czy gips, są szczególnie podatne na to wietrzenie.
- Utlenianie (oksydacja) – proces reakcji niektórych minerałów z tlenem, zwłaszcza związków żelaza. W wyniku procesu powstają nowe minerały albo w istotny sposób zmieniają się ich właściwości np. barwa, która najczęściej zmienia się na czerwoną.
Gleba niektórych pustyń jest czerwona właśnie za sprawą utleniania
Źródło: https://www.rp.pl/apps/pbcsi.dll/storyimage/RP/20130207/KULTURA/302079674/AR/0/AR-302079674.jpg?imageversion=Artykul&lastModified=
- Hydroliza – proces rozpadu minerałów pod wpływem wody na część kwaśną i zasadową. Dotyczy głównie krzemianów i skaleni.
- Uwodnienie (hydratacja) – proces łączenia się minerałów z wodą, prowadzący do ich przeobrażenia (z bezwodnego minerału w uwodniony). Przykładami jest przejście anhydrytu w gips czy hematytu w żółty limonit.
W wyniku uwodnienia (hydratacji) hematyt przekształca się w limonit
Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ae/Hematite.jpg/1200px-Hematite.jpg i https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2e/LimoniteUSGOV.jpg
- Uwęglanowienie (karbonatyzacja) – obejmuje skały wapienne, które w wyniku rozpuszczania dwutlenku węgla w wodzie (kwas węglanowy) są niszczone. Szczególnie istotnym przykładem tego rodzaju wietrzenia jest krasowienie czyli rozpuszczanie skał wapiennych prowadzące do powstawania specyficznych form terenu (omówione w osobnym temacie).
Jaskinie krasowe to jeden z podstawowych skutków procesu rozpuszczania skał w wyniku uwęglanowienia
Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/df/2015_Jaskinia_Nied%C5%BAwiedzia_w_Kletnie%2C_szata_naciekowa_18.JPG/1920px-2015_Jaskinia_Nied%C5%BAwiedzia_w_Kletnie%2C_szata_naciekowa_18.JPG
3. Wietrzenie biologiczne
Trzeci rodzaj wietrzenia, obejmuje zarówno wietrzenie fizyczne (mechaniczne) jak i chemiczne, którego źródłem są organizmy żywe (rośliny i zwierzęta). Rycie w ziemi czy kopce utworzone przez krety, są przykładami fizycznego niszczenia skał. Z kolei kwasy wydzielane przez niektóre organizmy, a nawet ich odchody – mogą skutkować zmianą składu chemicznego skał (wietrzenie chemiczne).
Przykłady wietrzenia biologicznego (fizycznego) niszczenie skał przez korzenie i dzika
Czy nie ma pomyłki w wietrzeniu chemicznym punkt 2? Czytamy później, że (WIETRZENIE FIZYCZNE mechaniczne) rodzaje to np. oksydacja?
Tak, wkradł się błąd, dziękuję za zwrócenie uwagi. Już poprawiony.
Dziękuje bardzo z temat, bardzo fajne opracowane i jako uczeń zrozumiałem. Miłego życie Panu.