Ayrışma - Weathering

Bir doğal kemer diferansiyel erozyon tarafından üretilen Jebel Kharaz (de kaya ayrışmış Ürdün ).

Ayrışma , su, atmosferik gazlar ve biyolojik organizmalar ile temas yoluyla kayaların , toprakların ve minerallerin yanı sıra ahşap ve yapay malzemelerin parçalanmasıdır . Ayrışma yerinde (yerinde, çok az hareketle veya hiç hareket olmadan) meydana gelir ve kayaların ve minerallerin su , buz , kar , rüzgar , dalgalar ve yerçekimi gibi etkenlerle taşınmasını içeren erozyonla karıştırılmamalıdır .

Ayrışma süreçleri fiziksel ve kimyasal ayrışma olarak ikiye ayrılır . Fiziksel ayrışma, ısı, su, buz veya diğer maddelerin mekanik etkileri yoluyla kayaların ve toprağın parçalanmasını içerir. Kimyasal ayrışma, suyun, atmosferik gazların ve biyolojik olarak üretilen kimyasalların kayalar ve topraklarla kimyasal reaksiyonunu içerir. Atmosferik oksijen ve karbon dioksit ve biyolojik organizmaların aktiviteleri de önemli olsa da, su hem fiziksel hem de kimyasal ayrışmanın arkasındaki ana ajandır. Biyolojik etki ile kimyasal ayrışma biyolojik ayrışma olarak da bilinir.

Kayanın parçalanmasından sonra kalan maddeler organik maddelerle birleşerek toprağı oluşturur . Dünya'nın yer şekillerinin ve manzaralarının çoğu, erozyon ve yeniden tortulaşma ile birleşen hava koşullarının sonucudur. Ayrışma, kaya döngüsünün önemli bir parçasıdır ve daha eski kayaların ayrışma ürünlerinden oluşan tortul kaya , Dünya kıtalarının %66'sını ve okyanus tabanının çoğunu kaplar .

Fiziksel ayrışma

Fiziksel ayrışma da adlandırılan, mekanik ayrışma veya parçalanma , kimyasal değişiklik olmadan kayaların parçalanmasına neden olan süreçlerin sınıftır. Genellikle kimyasal ayrışmadan çok daha az önemlidir, ancak yarı arktik veya alpin ortamlarda önemli olabilir. Ayrıca, kimyasal ve fiziksel ayrışma çoğu zaman el ele gider. Örneğin, fiziksel yıpranma ile yayılan çatlaklar, kimyasal etkiye maruz kalan yüzey alanını artıracak ve böylece parçalanma oranını yükseltecektir.

Frost ayrışma, fiziksel ayrışmanın en önemli şeklidir. Bir sonraki önem, bazen kayalardaki çatlaklara giren ve onları birbirinden ayıran bitki köklerinin sıkışmasıdır. Likenler tarafından "yolma" gibi solucanların veya diğer hayvanların yuvalanması da kayaların parçalanmasına yardımcı olabilir.

donma

İsveç , Abisko'da bir kaya, muhtemelen donma etkisi veya termal stres nedeniyle mevcut derzler boyunca kırıldı .

Donlu ayrışma , kaya çıkıntıları içinde buz oluşumunun neden olduğu fiziksel ayrışma biçimlerinin ortak adıdır. Bunlardan en önemlisi, donma sırasında gözenek suyunun genişlemesinden kaynaklanan donma kaması olduğuna uzun zamandır inanılıyordu . Ancak, teorik ve deneysel çalışmalar büyüyen bir düşündürmektedir buz segregasyon kaya içinde oluşan buz lenslerin su göç yapan aşırı soğutulmuş olan, daha önemli bir mekanizmadır.

Su donduğunda hacmi %9,2 artar. Bu genişleme teorik olarak 200 megapaskaldan (29.000 psi) daha büyük basınçlar üretebilir, ancak daha gerçekçi bir üst sınır 14 megapaskal (2.000 psi) olsa da. Bu, yaklaşık 4 megapaskal (580 psi) olan granitin çekme mukavemetinden hala çok daha fazladır. Bu, boşluk suyunun donduğu ve hacimsel genişlemesinin çevreleyen kayayı kırdığı donma kamasını, donma aşınması için makul bir mekanizma olarak gösterir. Bununla birlikte, buz, önemli bir basınç oluşturmadan önce düz, açık bir kırıktan genişleyecektir. Bu nedenle donma sadece küçük, kıvrımlı kırıklarda gerçekleşebilir. Kaya aynı zamanda suya neredeyse tamamen doymuş olmalıdır, yoksa buz doymamış kayadaki hava boşluklarına fazla basınç oluşturmadan genişleyecektir. Bu koşullar o kadar olağandışıdır ki, donma olayının donla aşınmanın baskın süreci olması pek olası değildir. Frost kama, suya doymuş kayaların günlük erime ve donma döngülerinin olduğu yerlerde en etkilidir, bu nedenle tropik bölgelerde, kutup bölgelerinde veya kurak iklimlerde önemli olması pek olası değildir.

Buz ayrışması, daha az iyi karakterize edilmiş bir fiziksel ayrışma mekanizmasıdır. Bu, buz tanelerinin her zaman, donma noktasının çok altındaki sıcaklıklarda bile, katı buzdan çok sıvı suya benzeyen, genellikle sadece birkaç molekül kalınlığında bir yüzey tabakasına sahip olması nedeniyle gerçekleşir. Bu önceden eritilmiş sıvı tabaka , kayanın daha sıcak kısımlarından kılcal hareketle su çekme eğilimi de dahil olmak üzere olağandışı özelliklere sahiptir . Bu, çevredeki kayaya önemli ölçüde baskı uygulayan buz tanesinin büyümesiyle sonuçlanır; bu, donma kaması ile muhtemel olandan on kat daha fazladır. Bu mekanizma, sıcaklığı ortalamaları -4 ila -15 °C (25 ila 5 °F) olan donma noktasının hemen altında olan kayalarda en etkilidir. Buz ayrışması , kayadaki çatlaklar içinde ve kaya yüzeyine paralel olarak kayayı yavaş yavaş ayıran buz iğnelerinin ve buz merceklerinin büyümesine neden olur .

Termal stres

Termal stres ayrışması , sıcaklık değişimlerinden dolayı kayanın genleşmesi ve büzülmesinden kaynaklanır. Termal stres ayrışması, kayanın ısıtılan kısmı çevreleyen kaya tarafından desteklendiğinde en etkilidir, böylece sadece bir yönde genişlemekte serbesttir.

Termal stres ayrışması, termal şok ve termal yorulma olmak üzere iki ana tipten oluşur . Termal şok, gerilmeler o kadar büyük olduğunda meydana gelir ki, kaya hemen çatlar, ancak bu nadirdir. Daha tipik olan, gerilmelerin hemen kaya kırılmasına neden olacak kadar büyük olmadığı, ancak tekrarlanan stres ve serbest bırakma döngülerinin kayayı yavaş yavaş zayıflattığı termal yorulmadır.

Termal stres ayrışması, gündüzleri sıcak ve geceleri soğuk olan geniş bir günlük sıcaklık aralığının olduğu çöllerde önemli bir mekanizmadır . Sonuç olarak, termal stres ayrışmasına bazen güneşlenme ayrışması denir , ancak bu yanıltıcıdır. Termal stres ayrışmasına, sadece yoğun güneş ısıtması değil, herhangi bir büyük sıcaklık değişikliği neden olabilir. Soğuk iklimlerde, sıcak ve kurak iklimlerde olduğu kadar önemlidir. Orman yangınları ayrıca hızlı termal stres ayrışmasının önemli bir nedeni olabilir.

Termal stres ayrışmasının önemi, 20. yüzyılın başlarında, etkilerinin önemsiz olduğunu gösteren deneylere dayanarak, jeologlar tarafından uzun süredir göz ardı edilmiştir. Bu deneyler o zamandan beri gerçekçi olmadığı için eleştirildi, çünkü kaya örnekleri küçüktü, cilalandı (bu da kırıkların çekirdeklenmesini azaltır) ve payandalı değildi. Bu küçük numuneler, deney fırınlarında ısıtıldıklarında, doğal ortamlarda olası stres türlerini üretmede başarısız olduklarında, böylece her yöne serbestçe genişleyebildiler. Deneyler ayrıca termal şoka karşı termal yorulmadan daha hassastı, ancak termal yorulma muhtemelen doğada daha önemli mekanizmadır. Jeomorfologlar , özellikle soğuk iklimlerde termal stres ayrışmasının önemini yeniden vurgulamaya başladılar.

Basınç çıkışı

Basınç tahliyesi, resimde gösterilen pul pul dökülmüş granit tabakalara neden olmuş olabilir.

Basınç tahliyesi veya boşaltma , derinlere gömülü kayalar çıkarıldığında görülen bir fiziksel ayrışma şeklidir . Granit gibi müdahaleci magmatik kayaçlar, Dünya yüzeyinin derinliklerinde oluşur. Üstlerindeki kaya malzemesi nedeniyle muazzam bir baskı altındadırlar . Erozyon, üstteki kaya malzemesini kaldırdığında, bu müdahaleci kayaçlar açığa çıkar ve üzerlerindeki basınç serbest kalır. Kayaların dış kısımları daha sonra genişleme eğilimindedir. Genleşme, kaya yüzeyine paralel kırıkların oluşmasına neden olan gerilmeler oluşturur. Zamanla, kaya tabakaları, eksfoliasyon olarak bilinen bir süreç olan, çatlaklar boyunca açıkta kalan kayalardan kopar . Basınç salınımına bağlı pul pul dökülme, "örtüleme" olarak da bilinir.

Termal ayrışmada olduğu gibi, basınç tahliyesi en çok payandalı kayada etkilidir. Burada, desteksiz yüzeye yönlendirilen diferansiyel stres, kayayı kolayca parçalamaya yetecek kadar 35 megapaskal (5,100 psi) kadar yüksek olabilir. Bu mekanizma aynı zamanda madenlerde ve taş ocaklarında parçalanmadan ve kaya çıkıntılarında eklem oluşumundan da sorumludur .

Üzerindeki bir buzulun geri çekilmesi, basınç salınımı nedeniyle pul pul dökülmeye de yol açabilir. Bu, diğer fiziksel aşınma mekanizmalarıyla geliştirilebilir.

Tuz kristali büyümesi

Tuz kristalleşmesi ( tuz ayrışması , tuz kaması veya haloklasti olarak da bilinir ), tuzlu çözeltiler kayalardaki çatlaklara ve eklemlere sızdığında ve buharlaşarak geride tuz kristalleri bıraktığında kayaların parçalanmasına neden olur . Buz ayrışmasında olduğu gibi, tuz tanelerinin yüzeyleri, kılcal hareket yoluyla ilave çözünmüş tuzları çekerek, çevreleyen kaya üzerinde yüksek basınç uygulayan tuz merceklerinin büyümesine neden olur. Sodyum ve magnezyum tuzları, tuz ayrışması üretmede en etkili olanlardır. Tuz ayrışması, tortul kayaçtaki pirit kimyasal olarak demir(II) sülfat ve alçıtaşına yıprandığında da gerçekleşebilir , bu da daha sonra tuz mercekleri olarak kristalleşir.

Tuz kristalizasyonu, tuzların buharlaşma yoluyla yoğunlaştığı her yerde gerçekleşebilir. Bu nedenle , güçlü ısıtmanın güçlü buharlaşmaya neden olduğu kurak iklimlerde ve kıyılar boyunca en yaygın olanıdır . Tuz ayrışması, kavernöz kaya ayrışma yapılarının bir sınıfı olan tafoninin oluşumunda muhtemelen önemlidir .

Mekanik ayrışma üzerindeki biyolojik etkiler

Canlı organizmalar, mekanik ayrışmanın yanı sıra kimyasal ayrışmaya da katkıda bulunabilir (aşağıdaki § Biyolojik ayrışmaya bakın). Likenler ve yosunlar , esasen çıplak kaya yüzeylerinde büyür ve daha nemli bir kimyasal mikro ortam yaratır. Bu organizmaların kaya yüzeyine bağlanması, kayanın yüzey mikro tabakasının fiziksel ve kimyasal parçalanmasını arttırır. Likenlerin bunların çıplak şeyl gevşek kaldıraç mineral tanecikleri gözlenmiştir hif (rootlike bağlanma yapıları) olarak tarif edilen bir süreç yolma ve parçalar sindirim farklı kimyasal ayrışma için bir yöntem olup maruz vücut içine fragmanları çekin. Daha büyük ölçekte, bir aralıkta filizlenen fideler ve bitki kökleri, su ve kimyasal sızma için bir yol sağlamanın yanı sıra fiziksel baskı uygular.

kimyasal ayrışma

Ayrışmamış (solda) ve ayrışmış (sağda) kireçtaşının karşılaştırılması.

Çoğu kaya, yüksek sıcaklık ve basınçta oluşur ve kayayı oluşturan mineraller, Dünya yüzeyinin tipik özelliği olan nispeten soğuk, ıslak ve oksitleyici koşullarda genellikle kimyasal olarak kararsızdır. Kimyasal ayrışma, su, oksijen, karbon dioksit ve diğer kimyasal maddeler, bileşimini değiştirmek için kaya ile reaksiyona girdiğinde gerçekleşir. Bu reaksiyonlar , kayadaki bazı orijinal birincil mineralleri ikincil minerallere dönüştürür, diğer maddeleri çözünen olarak uzaklaştırır ve en kararlı mineralleri kimyasal olarak değişmemiş bir direnç olarak bırakır . Aslında, kimyasal ayrışma, kayadaki orijinal mineral setini, yüzey koşulları ile daha yakın dengede olan yeni bir mineral setine dönüştürür. Bununla birlikte, gerçek dengeye nadiren ulaşılır, çünkü ayrışma yavaş bir süreçtir ve liç, ayrışma reaksiyonları tarafından üretilen çözünen maddeleri denge seviyelerine birikmeden önce taşır. Bu özellikle tropikal ortamlarda geçerlidir.

Su, birçok birincil minerali topluca hidroliz olarak tanımlanan reaksiyonlar yoluyla kil minerallerine veya hidratlı oksitlere dönüştüren kimyasal ayrışmanın ana maddesidir . Oksijen de önemlidir, birçok minerali okside eder , tıpkı hava koşullarına maruz kalma reaksiyonları karbonatlaşma olarak tanımlanan karbondioksit gibi .

Dağ bloğu yükselme süreci, yeni kaya katmanlarını atmosfere ve neme maruz bırakmada önemlidir ve önemli kimyasal ayrışmanın meydana gelmesini sağlar; Ca 2+ ve diğer iyonların yüzey sularına önemli ölçüde salınması meydana gelir .

çözünme

Kimyasal ayrışmanın farklı aşamalarında ( tropik yağmur ve yeraltı suyu nedeniyle ), sığ derinliklerde çok yüksekten (altta) daha büyük derinliklerde çok alçakta (üstte) kireçtaşı çekirdek örnekleri . Hafif yıpranmış kireçtaşı kahverengimsi lekeler gösterirken, çok yıpranmış kireçtaşı karbonat mineral içeriğinin çoğunu kaybederek kil bırakır. İçinde karbonat Batı Congolian mevduat Yeraltı kireçtaşı Kimpese , Demokratik Kongo Cumhuriyeti .

Çözünme ( basit çözelti veya uyumlu çözünme olarak da adlandırılır ), bir mineralin herhangi bir yeni katı madde üretmeden tamamen çözündüğü süreçtir. Yağmur suyu, halit veya alçıtaşı gibi çözünür mineralleri kolayca çözer , ancak yeterli süre verildiğinde kuvars gibi oldukça dirençli mineralleri de çözebilir . Su, kristaldeki atomlar arasındaki bağları koparır:

Silika mineralinin hidrolizi

Kuvarsın çözünmesi için genel reaksiyon

SiO
2
+ 2H
2
O → H
4
SiO
4

Çözünmüş kuvars silisik asit şeklini alır .

Özellikle önemli bir çözünme şekli, atmosferik karbon dioksitin çözeltinin aşınmasını arttırdığı karbonat çözünmesidir . Karbonat çözünmesi kireçtaşı ve tebeşir gibi kalsiyum karbonat içeren kayaları etkiler . Yağmur suyu birleştiren zaman gerçekleşir , karbon dioksit oluşturmak üzere karbonik asit , bir zayıf bir asit , kalsiyum karbonat (kireçtaşı) ve formları çözünür çözer kalsiyum bikarbonat . Daha yavaş bir reaksiyon kinetiğine rağmen , bu işlem termodinamik olarak düşük sıcaklıkta tercih edilir, çünkü daha soğuk su daha fazla çözünmüş karbon dioksit gazı tutar (gazların geriye dönük çözünürlüğü nedeniyle ). Karbonat çözünmesi bu nedenle buzul ayrışmasının önemli bir özelliğidir.

Karbonat çözünmesi aşağıdaki adımları içerir:

CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
karbondioksit + su → karbonik asit
H 2 CO 3 + CaCO 3 → Ca(HCO 3 ) 2
karbonik asit + kalsiyum karbonat → kalsiyum bikarbonat

İyi eklemli kireçtaşı yüzeyindeki karbonat çözünmesi, disseke kireçtaşı kaplama üretir . Bu işlem en çok eklemler boyunca etkilidir, onları genişletir ve derinleştirir.

Kirlenmemiş ortamlarda, çözünmüş karbondioksit nedeniyle yağmur suyunun pH'ı 5,6 civarındadır. Asit yağmuru , atmosferde kükürt dioksit ve azot oksitler gibi gazlar bulunduğunda meydana gelir. Bu oksitler, daha güçlü asitler üretmek için yağmur suyunda reaksiyona girer ve pH'ı 4,5 hatta 3,0'a düşürebilir. Kükürt dioksit , SO 2 , volkanik patlamalardan veya fosil yakıtlardan gelir, yağmur suyu içinde sülfürik asit haline gelebilir ve bu da üzerine düştüğü kayalarda çözelti ayrışmasına neden olabilir.

Hidroliz ve karbonatlaşma

Hidroliz ( uyumsuz çözünme olarak da adlandırılır ), bir mineralin yalnızca bir kısmının çözeltiye alındığı bir kimyasal ayrışma şeklidir. Mineralin geri kalanı, kil minerali gibi yeni bir katı malzemeye dönüştürülür . Örneğin, forsterit (magnezyum olivin ) katı brusite ve çözünmüş silisik aside hidrolize edilir :

Mg 2 SiO 4 + 4 H 2 O ⇌ 2 Mg(OH) 2 + H 4 SiO 4
forsterit + su ⇌ brusit + silisik asit

Minerallerin ayrışması sırasındaki çoğu hidroliz , asidik suda bulunan protonların (hidrojen iyonları) mineral kristallerindeki kimyasal bağlara saldırdığı asit hidrolizidir . Minerallerdeki farklı katyonlar ve oksijen iyonları arasındaki bağların gücü farklıdır ve önce en zayıf olana saldırılacaktır. Sonuç, magmatik kayaçtaki minerallerin, başlangıçta oluştukları sırayla kabaca aynı sırada olmasıdır ( Bowen's Reaction Series ). Bağıl bağ gücü aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:

Bağlamak göreceli güç
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

Bu tablo, ayrışma düzeni için yalnızca kaba bir kılavuzdur. İllit gibi bazı mineraller olağandışı bir şekilde kararlıyken, silisyum-oksijen bağının gücü göz önüne alındığında, silika alışılmadık biçimde kararsızdır.

Suda çözünerek karbonik asit oluşturan karbondioksit en önemli proton kaynağıdır, ancak organik asitler de önemli doğal asit kaynaklarıdır. Çözünmüş karbon dioksitten asit hidrolizi bazen karbonatlaşma olarak tanımlanır ve birincil minerallerin ikincil karbonat minerallerine ayrışmasına neden olabilir. Örneğin, forsteritin ayrışması , reaksiyon yoluyla brusit yerine manyezit üretebilir :

Mg 2 SiO 4 + 2 CO 2 + 2 H 2 O ⇌ 2 MgCO 3 + H 4 SiO 4
forsterit + karbondioksit + su ⇌ manyezit + solüsyonda silisik asit

Karbonik asit , silikat ayrışması ile tüketilir , bu da bikarbonat nedeniyle daha alkali çözeltilere neden olur . Bu CO miktarının kontrol edilmesinde önemli bir reaksiyondur 2 atmosferinde ve iklimi etkileyebilir.

Alüminosilikatlar , örneğin sodyum ya da potasyum iyonları gibi yüksek ölçüde çözünür katyonları içeren, asit hidrolizi sırasında çözünmüş bikarbonatlar gibi katyonlar yayınlayacak:

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
ortoklaz (alüminosilikat feldispat) + karbonik asit + su ⇌ kaolinit (bir kil minerali) + solüsyonda silisik asit + solüsyonda potasyum ve bikarbonat iyonları

Oksidasyon

Bir pirit küpü, ana kayadan uzaklaştı ve altın parçacıkları geride bıraktı.
Oksitlenmiş pirit küpleri.

Ayrışma ortamında, çeşitli metallerin kimyasal oksidasyonu meydana gelir. Yaygın olarak gözlenen en Fe oksitlenmesidir 2 + ( demir Fe oluşturmak üzere oksijen ve su ile yapılmaktadır) 3+ gibi oksitleri ve hidroksitleri , goetit , limonit ve hematit . Bu, etkilenen kayalara yüzeyde kolayca parçalanan ve kayayı zayıflatan kırmızımsı-kahverengi bir renk verir. Hava etkisiyle aşınması sırasmda sülfür olduğu gibi bir çok diğer metalik cevherler ve mineraller, renkli dolgular üretmek için hidrat okside ve sülfid mineralleri gibi kalkopirit ve CuFeS 2 oksitleme için bakır hidroksit ve demir oksitler .

hidrasyon

Mineral hidrasyon , su moleküllerinin veya H+ ve OH- iyonlarının bir mineralin atomlarına ve moleküllerine katı şekilde bağlanmasını içeren bir kimyasal ayrışma şeklidir. Önemli bir çözünme gerçekleşmez. Örneğin, demir oksitler dönüştürülür demir hidroksitler ve hidrasyonu anhidrit formları, alçı .

Minerallerin toplu hidrasyonu, çözünme, hidroliz ve oksidasyon için ikincil öneme sahiptir, ancak kristal yüzeyinin hidrasyonu hidrolizde çok önemli ilk adımdır. Bir mineral kristalinin taze bir yüzeyi, elektrik yükü su moleküllerini çeken iyonları açığa çıkarır. Bu moleküllerin bazıları, açıkta kalan anyonlara (genellikle oksijen) bağlanan H+ ve açıkta kalan katyonlara bağlanan OH-'ye ayrılır. Bu, yüzeyi daha da bozarak çeşitli hidroliz reaksiyonlarına duyarlı hale getirir. Ek protonlar, yüzeyde açığa çıkan katyonların yerini alarak katyonları çözünen olarak serbest bırakır. Katyonlar uzaklaştırıldıkça, silikon-oksijen ve silikon-alüminyum bağları hidrolize daha duyarlı hale gelir, silisik asit ve alüminyum hidroksitleri serbest bırakır veya kil mineralleri oluşturur. Laboratuvar deneyleri, feldspat kristallerinin ayrışmasının kristal yüzeyindeki dislokasyonlarda veya diğer kusurlarda başladığını ve ayrışma tabakasının sadece birkaç atom kalınlığında olduğunu göstermektedir. Mineral tane içindeki difüzyon önemli görünmemektedir.

Yeni kırılmış bir kaya, içe doğru ilerleyen farklı kimyasal ayrışma (muhtemelen çoğunlukla oksidasyon) gösterir. Bu kumtaşı parçası , New York, Angelica yakınlarındaki buzul sürüklenmesinde bulundu .

biyolojik ayrışma

Mineral ayrışma, toprak mikroorganizmaları tarafından da başlatılabilir veya hızlandırılabilir. Toprak organizmalar, 10 mg / cm 'hakkında oluşturan 3 tipik kirlerin ve laboratuar deneyleri göstermiştir ki albit ve muskovit iki kat daha hızlı steril toprak karşı canlı hava durumu. Kayalardaki likenler , kimyasal ayrışmanın en etkili biyolojik ajanları arasındadır. Örneğin, New Jersey, ABD'de hornblend granit üzerinde yapılan deneysel bir çalışma, yakın zamanda açığa çıkan çıplak kaya yüzeylerine kıyasla liken kaplı yüzeyler altında bozunma oranında 3 kat - 4 kat artış olduğunu göstermiştir.

Bazaltın liken tarafından biyolojik ayrışması , La Palma .

Biyolojik ayrışmanın en yaygın biçimleri, bitkiler tarafından şelatlayıcı bileşiklerin (belirli organik asitler ve sideroforlar gibi ) ve karbondioksit ve organik asitlerin salınmasından kaynaklanır . Kökler adsorpsiyonuyla destekli tüm toprak gazların% 30 karbon dioksit seviyesi, birikebilir CO
2
kil mineralleri ve CO'nun çok yavaş difüzyon hızı üzerinde
2
toprağın dışında. CO
2
ve organik asitler , altlarındaki topraklarda alüminyum ve demir içeren bileşiklerin parçalanmasına yardımcı olur. Kökler, köklerin yanındaki topraktaki protonlarla dengelenen negatif bir elektrik yüküne sahiptir ve bunlar potasyum gibi temel besin katyonları ile değiştirilebilir. Ölü bitkilerin toprakta çürüyen kalıntıları, suda çözündüklerinde kimyasal yıpranmaya neden olan organik asitler oluşturabilir. Çoğunlukla düşük moleküler ağırlıklı organik asitler olan şelatlama bileşikleri, alüminyum ve silikonun özellikle hassas olduğu çıplak kaya yüzeylerinden metal iyonlarını uzaklaştırabilir. Çıplak kayayı parçalama yeteneği, likenlerin kuru arazinin ilk sömürgecileri arasında olmasını sağlar. Şelatlayıcı bileşiklerin birikmesi, çevredeki kayaları ve toprakları kolayca etkileyebilir ve toprakların
podsolizasyonuna neden olabilir .

Ağaç kök sistemleriyle ilişkili simbiyotik mikorizal mantarlar , apatit veya biyotit gibi minerallerden inorganik besinleri serbest bırakabilir ve bu besinleri ağaçlara aktararak ağaç beslenmesine katkıda bulunabilir. Ayrıca yakın zamanda, bakteri topluluklarının, inorganik besinlerin salınmasına yol açan mineral stabilitesini etkileyebileceği kanıtlanmıştır. Çok çeşitli bakteri suşlarının veya çeşitli cinslerden toplulukların mineral yüzeyleri kolonize edebildiği veya mineralleri havalandırabildiği rapor edilmiştir ve bazıları için bir bitki büyümesini teşvik edici etki gösterilmiştir. Bakteriler tarafından mineralleri havalandırmak için kullanılan kanıtlanmış veya varsayımsal mekanizmalar, protonlar, organik asitler ve şelatlama molekülleri gibi hava aşındırıcı ajanların üretiminin yanı sıra çeşitli oksitlenme indirgeme ve çözünme reaksiyonlarını içerir.

Okyanus tabanında ayrışma

Bazaltik okyanus kabuğunun ayrışması, atmosferdeki ayrışmadan önemli açılardan farklıdır. Ayrışma nispeten yavaştır ve bazalt 100 milyon yılda yaklaşık %15 oranında daha az yoğun hale gelir. Bazalt hidratlanır ve silika, titanyum, alüminyum, demirli demir ve kalsiyum pahasına toplam ve demir demir, magnezyum ve sodyum bakımından zenginleşir.

Bina ayrışması

Asit yağmuru nedeniyle beton hasar gördü .

Herhangi bir taş, tuğla veya betondan yapılmış binalar, açıkta kalan herhangi bir kaya yüzeyi ile aynı ayrışma maddelerine karşı hassastır. Ayrıca heykeller , anıtlar ve dekoratif taş işçiliği, doğal hava koşullarına maruz kalma süreçlerinden ciddi şekilde zarar görebilir. Bu, asit yağmurlarından ciddi şekilde etkilenen bölgelerde hızlanır .

Hızlandırılmış bina aşınması çevre ve bina sakinlerinin güvenliği için bir tehdit olabilir. Tasarım stratejileri, basınç kontrollü yağmur perdesi kullanmak, HVAC sisteminin nem birikimini etkin bir şekilde kontrol edebilmesini sağlamak ve donma-çözülme döngülerinin etkisini en aza indirmek için azaltılmış su içeriğine sahip beton karışımları seçmek gibi çevresel etkilerin etkisini azaltabilir.

İyi havalandırılmış toprakların özellikleri

Dünya yüzeyinde açığa çıkan en bol kristalli kaya olan granit kaya, hornblend yıkımı ile ayrışmaya başlar . Biyotit daha sonra vermikülite dönüşür ve sonunda oligoklaz ve mikroklin yok edilir. Hepsi kil mineralleri ve demir oksitlerin bir karışımına dönüştürülür. Ortaya çıkan toprak, ana kayaya kıyasla kalsiyum, sodyum ve demirli demir bakımından tükenir ve magnezyum %40 ve silikon %15 oranında azalır. Aynı zamanda toprak en az %50 oranında alüminyum ve potasyum açısından zenginleşir; bolluğu üç katına çıkan titanyum; ve bolluğu anakayaya kıyasla büyüklük sırasına göre artan ferrik demir.

Bazaltik kayaç, daha yüksek sıcaklıklarda ve daha kuru koşullarda oluşması nedeniyle granitik kayaya göre daha kolay aşınır. İnce tane boyutu ve volkanik camın varlığı da ayrışmayı hızlandırır. Tropik ortamlarda hızla kil minerallerine, alüminyum hidroksitlere ve titanyumla zenginleştirilmiş demir oksitlere dönüşür. Çoğu bazalt potasyum açısından nispeten fakir olduğundan, bazalt doğrudan potasyumca fakir montmorillonite , ardından kaolinite dönüşür . Süzdürme yağmur orman gibi, sürekli ve yoğun olduğu zaman, son ayrışma ürünüdür boksit , alüminyum ana cevher. Muson iklimlerinde olduğu gibi yağışın yoğun ancak mevsimsel olduğu yerlerde, nihai bozunma ürünü demir ve titanyum açısından zengin laterittir . Sıradan nehir suyu kaolinit ile dengede olduğundan, kaolinitin boksite dönüşümü yalnızca yoğun liç ile gerçekleşir.

Toprak oluşumu 100 ile 1000 yıl arasında, jeolojik zamanda çok kısa bir zaman aralığı gerektirir. Sonuç olarak, bazı oluşumlar çok sayıda paleosol (fosil toprak) yatağı gösterir. Örneğin, Wyoming'deki Willwood Formasyonu , 3.5 milyon yıllık jeolojik zamanı temsil eden 770 metrelik (2.530 ft) bir bölümde 1000'den fazla paleosol tabakası içerir. Paleosols kadar eski oluşumlar tespit edilmiştir Arkeyana (yaş üzerinde 2.5 milyar yıl). Ancak paleosolleri jeolojik kayıtlarda tanımak zordur. Bir tortul yatağın paleosol olduğuna dair göstergeler, dereceli bir alt sınır ve keskin bir üst sınır, çok fazla kil varlığı, az sayıda tortul yapıya sahip zayıf sıralama, üstteki yataklarda yırtılma kırıntıları ve daha yüksek yataklardan malzeme içeren kuruma çatlaklarını içerir.

Bir toprağın ayrışma derecesi, 100 Al olarak tanımlanan kimyasal değişim indeksi olarak ifade edilebilir.
2
Ö
3
/(Al
2
Ö
3
+ CaO + Na
2
O + K
2
O)
. Bu, ayrışmamış üst kabuk kaya için 47'den tamamen ayrışmış malzeme için 100'e kadar değişir.

Jeolojik olmayan malzemelerin ayrışması

Ahşap, hidroliz ve minerallerle ilgili diğer işlemlerle fiziksel ve kimyasal olarak yıpranabilir, ancak buna ek olarak ahşap, güneş ışığından gelen ultraviyole radyasyonun neden olduğu hava koşullarına karşı oldukça hassastır . Bu, ahşap yüzeyini bozan fotokimyasal reaksiyonlara neden olur. Fotokimyasal reaksiyonlar, boya ve plastiklerin ayrışmasında da önemlidir.

Galeri

Ayrıca bakınız

Referanslar

Diğer bağlantılar