هوازدگی

هوازدگی

اسلاید 1: هوازدگیپژوهشگر: محمد مهدی نجفینام دبیر: آقای حامیانکلاس: 803سال آموزشی: 94-1393

اسلاید 2: پیشگفتارهوازدگی، روند در هم شکستن سنگ ها، خاک و کانی ها است. مواد مصنوعی نیز به خوبی این موارد به وسیله تماس با هواکره، زیوگان (همه زندگان یک جا که زیست کره را می سازند) و آب ها دچار هوازدگی می شوند. فرآیند هوازدگی«بدون حرکت» است و به هیچ وجه نباید با فرسایش اشتباه گرفته شود؛ زیرا در فرسایش ، سنگ ها و کانی ها به وسیله عواملی همچون آب، یخ، برف، باد، امواج و گرانش جا به جا شده و در جایی دیگر نشست میکنند.دو بخشبندی مهم برای فرآیند های هوازدگی هست: فیزیکی (مکانیکی) و شیمیایی . نکته مهم این است که هر کدام گاهی دارای اجزاء زیستی نیز هستند. در هوازدگی فیزیکی، سنگ ها و خاک در طی تماس مستقیم با شرایط هواکره ای، در هم می شکنند؛ همانند گرما، آب، یخ و فشار. در هوازدگی شیمیایی، مواد شیمیایی هوا کره یا مواد شیمیایی زیستی ( که به هوازدگی زیستی نیز آشنا است)، به طور مستقیم بر روی سنگ ها، خاک ها و کانی ها تأثیر می گذارند.

اسلاید 3: «بیستی بدلندز» به دلیل هوازدگی فیزیکی در چند میلیون سال«کمان طبیعی» (88 متر) به دلیل هوازدگی و فرسایش

اسلاید 4: «سنگ موجی»، صخره ای گرانیتی با ابعاد 100×15 متر به دلیل هوازدگی و فرسایش آباکسید شدن و زنگ زدن به دلیل هوازدگی شیمیایی

اسلاید 5: «کارست»؛ خوردگی و فرسایش سنگ های کربناته از جمله آهک که 27% پوسته زمین اینگونه است.این «کارست» 270 میلیون سال پیش ساخته شده.تندیس بودا با درازای 70 متر که پیشرفت های صنعتی و سیل گردشگران، مواد شیمیایی را به هوا و آب آنجا انتقال داده و رویه تندیس را از میان برده است.

اسلاید 6: در حالی که هوازدگی فیزیکی در جاهای بسیار سرد و بسیار گرم برجسته می شود، هوازدگی شیمیایی در جاهای مرطوب و داغ شدید است. با این حال، هر دو گونه با هم نیز رخ داده و به دیگری شتاب می دهند. برای مثال، ساییدن (مالش به یکدیگر) اندازه ذرات را کاهش می دهد و در همین حال سطح تماس را افزایش، این باعث افزایش فروگیری آن ذرات به واکنش های شیمیایی می شود.عوامل گوناگونی با هم کار می کنند تا کانی های اولیه ( فلدسپار ها و میکا ها) را به کانی های ثانویه (کربنات ها و رس ها) تبدیل کنند و عناصر غذایی گیاهان را به صورت محلول آزاد کنند.موادی که پس از در هم شکستن سنگ ها باقی می مانند، با مواد آلی ترکیب شده و خاک را درست می کنند. محتویات خاک، به مواد مادرشان وابسته است؛ بنابراین، خاکی که از یک گونه سنگ پدید آمده، معمولاً در چند کانی کمبود دارد اما خاکی که از هوازدگی چند گونه سنگ پدید آمده، بسیار حاصلخیز است. علاوه بر این، بسیاری از مناظر زمین، نتیجه فرآیند های هوازدگی همراه با فرسایش و رسوبگذاری دوباره هستند.

اسلاید 7: دیوار ماسه سنگ «پرمین» که هوازده شدهو به شکل خانه سنگی درامده

اسلاید 8: هوازدگی فیزیکیهوازدگی فیزیکی که به هوازدگی مکانیکی و «جداسازی» نیز معروف است، شامل یک سری از فرآیند ها است که از هم پاشیدن سنگ ها را بدون تغییر شیمیایی در پی دارد. اصلی ترین فرآیند در این هوازدگی، «شست و ساب» است (فرآیند کاهش اندازه ذرات توسط آب، یخ، امواج و...). این هوازدگی می تواند به دلیل دما، فشار، یخ و غیره رخ دهد. ساییدگی به وسیله فرآیند های آب، یخ و باد، می توانند توان برش بسیاری داشته باشند؛ به گونه ای که در دره ها، تنگه ها و آبکند ها به خوبی دیده می شود. در نواحی یخبندان، اجرام یخی بزرگ متحرک، خاک و سنگ ها را به سوی مناطق پایین تر خرد می کنند و می سابند. گاهی ریشه گیاهان درون شکاف سنگ ها شده و آن ها را از هم می پاشانند؛ حیوانات حفار نیز به خرد شدن سنگ ها در طی کارکرد فیزیکی شان کمک می کنند اما بسیار کم اهمیت اند و تأثیر کمی دارند.

اسلاید 9:

اسلاید 10: تنش گرماییهوازدگی «تنش گرمایی» یا «خورشید دهی»، به دلیل انقباض و انبساط سنگ ها در تغییرات دما رخ می دهد. برخی کانی ها بیشتر از دیگران انبساط می کنند و هنگامی که گرما تنش های گوناگونی را در کانی های یک سنگ می سازد، آن سنگ از هم می پاشد. به علت اینکه سطح بیرونی سنگ ها معمولاً با درون آن اختلاف گرمایی دارند، برخی از سنگ ها ممکن است به خاطر «ورقه ورقه» یا همان «پوست پوست شدن»، هوازده شوند. اگر در شکاف های سنگ یخ شکل بگیرد، این فرآیند ها بسیار سریع تر می شوند. این رویداد نیز به خاطر افزایش چشمگیر گنجایش آب پس از یخ زدن است. خود تنش گرمایی نیز دو دسته می شود: «شوک گرمایی» (هوازدگی اصلی در بیابان ها و در تکه های سرامیکی و شیشه ای نیز می بینیم) و «خستگی» (که بیشتر در مصالح صنعتی روی می دهد) است.

اسلاید 11: شوک گرماییخستگی

اسلاید 12: هوازدگی یخ (سرمایی)هوازدگی سرمایی، مجموعه ای از نام ها برای فرآیند های هوازدگی است که یخ در آن ها حضور دارد و در اصطلاح مانند «گُوه» کار می کنند. این فرآیند ها شامل هوازدگی های خُرد شدن، شکستن و تعلیق در گرم شدن است. خُرد شدن شدید، توده های بزرگی از قطعات سنگ را می سازد که به «اسکری» معروف است. این توده ها در دامنه کوه ها و یا در زمین های شیب دار هستند. هوازدگی سرمایی بیشتر در نواحی کوهستانی به دلیل نزدیکی دما به صفر درجه روی می دهد. هنگام یخ زدن آب، نزدیک 10% به گنجایشش افزوده می شود.

اسلاید 13: سنگی که به دلیل تنش گرمایی و یا هوازدگی یخ ترک خورده است

اسلاید 14: امواج دریا و اقیانوسجغرافیای ساحلی مناطق گوناگون به دلیل هوازدگی حرکات امواج در طی ادوار زمین شناسی شکل گرفته است. همچنین اینگونه جغرافیا می تواند بسیار ناگهانی در طی هوازدگی نمکی نیز رخ دهد.

اسلاید 15: حرکات امواج و شیمی آب باعث هوازدگی می شود

اسلاید 16: آزاد شدن فشارهوازدگی آزاد شدن فشار یا «تخلیه»، فرآیندی است که مواد پوشاننده (لزوماً سنگ ها نیستند) به وسیله فرآیند هایی چون فرسایش، برداشته می شوند. این باعث گسترش یافتن (انبساط) مواد زیرین و شکستگی موازی با سطح زمین می شود.سنگ های آذرین درونی مانند گرانیت تحت فشار لایه های بالایی هستند. پس از آزاد شدن فشار، بخش های بیرونی سنگ ها منبسط می شوند و این انبساط باعث تنش هایی می شود که در طی زمان سنگ ها لایه لایه می شوند.

اسلاید 17: تکه شدن سنگ های گرانیت بر اثر آزاد شدن فشار

اسلاید 18:

اسلاید 19: رشد بلور نمکهنگامی که محلول های دارای نمک به درون شکاف سنگ ها نفوذ می کند، تبلور نمک باعث انبساط می شود و در همین زمان گرما نیز افزایش یافته و فشار بسیاری به سنگ می آورد. نمک هایی که بیشترین تأثیر بر از هم پاشیدگی سنگ ها را دارند عبارتند از سدیم سولفات، منیزیم سولفات و کلسیم کلرید. این نمک ها در طی زمان تا سه برابر نیز منبسط می شوند.بیشترین جاهایی که این گونه هوازدگی رخ می دهد مناطق بایر هستند که در آن ها گرما باعث تبخیر شدید می شود. همچنین در سواحل نیز بسیار روی می دهد. مثالی از آن ها نیز در سنگ هایی می بینیم که همانند موم عسل روزنه های فراوان دارند و در دیواره ساحلی شکل می گیرنند.

اسلاید 20: هوازدگی نمک در ساختمان سنگیهوازدگی نمک بر ماسه سنگ

اسلاید 21: سنگ موم عسلی در ساحل

اسلاید 22: تأثیرات زیستی بر هوازدگی مکانیکیموجودات زنده ممکن است در هوازدگی مکانیکی نقش داشته باشند (همانگونه که در شیمیایی نیز نقش دارند). گلسنگ ها و خزه ها بر روی سنگ های مسطح رشد می کنند و محیط شیمیایی را مرطوب تر می کنند. پیوند چنین موجودات زنده ای به سطح سنگ، شکست و از هم پاشیدگی سطح سنگ را فراهم می کند. همچنین این حرکات، راه را برای آب و مواد شیمیایی باز می کند.

اسلاید 23: هوازدگی زیستی-زمینی-شیمیاییهوازدگی شیمیایی ترکیب سنگ ها را تغییر می دهد. هوازدگی شیمیایی تدریجی و مداوم است. در طی تبدیل کانی های نخستین یا «کهن» به کانی های دومین یا «نو»، فرآیند های اکسید شدن و هیدرو لیز بسیار مهم هستند. این هوازدگی به وسیله عوامل زمینی همچون مجاورت با آب و اکسیژن و عوامل زیستی همچون اسید سازی میکروبی و سوخت و ساز گیاهان افزایش می یابد و شتاب داده می شود. فرآیند بالا رفتن ورقه های کوه، هنگام در معرض هواکره قرار گرفتن و رطوبت گذاشتن قشر های سنگ های دومین، باعث انجام هوازدگی های شیمیایی مهمی می شود. این، باعث آزاد شدن بارز یون هایی همچون 𝐶𝑎 2+ درون آب می شود.

اسلاید 24: از هم پاشیدگی و کربنی شدنپس از انحلال کربن دی اکسید در آب باران، اسید ضعیف کربنیک ساخته می شود. در محیط های پاک، پی ایچ اب نزدیک به 5.6 است. باران اسیدی نیز هنگام حضور سولفور دی اکسید و نیتروژن اکسید در هوا کره روی می دهد. این گاز ها پی ایچ را تا 3 پایین می آورند. سولفور دی اکسید که از سوی سنگ واره ها و آتشفشان ها می آید، سولفوریک اسید را می سازد. کانی هایی همچون پیریت نیز پتانسیل اکسید کردن را دارند و بدون باران اسیدی، می توانند از هم بپاشانند.کربنی شدن فرآیندی است که کربن دی اکسید هواکره منجر به هوازدگی شیمیایی می شود. این عمل بر روی سنگ هایی رخ می دهد که کلسیم کربنات دارند؛ همچون سنگ آهک و سنگ گچ. این عمل هنگامی روی می دهد که باران با کربن دی اکسید و اسید های زیستی ترکیب شده تا کربنیک اسیدی ضعیف بسازد. این اسید با کلسیم کربنات واکنش می دهد و کلسیم بی کربنات را می سازد. دما تأثیر وارونه با این واکنش دارد زیرا آب سردتر، گاز کربن دی اکسید محلول بیشتری را نگاه می دارد. 𝐶𝑂 2 + 𝐻 2 𝑂→ 𝐻 2 𝐶𝑂 3 𝐻 2 𝐶𝑂 3 + 𝐶𝑎𝐶𝑂 3 → 𝐶𝑎(𝐻𝐶𝑂 3 ) 2

اسلاید 25: هیدراتاسیونهیدراتاسیون کانی ها یک شکل از هوازدگی شیمیایی است که شامل پیوند سخت یون های H+ و OH- به اتم ها و مولکول های آن کانی می شود. هنگامی که کانی های سنگ آب را می گیرند، حجم و گنجایش افزایش یافته، تنش های فیزیکی را درون سنگ می سازد. برای مثال آهن اکسید ها، به آهن هیدروکسید ها تبدیل شده و آنیدریت به سنگ گچ بدل می شود.

اسلاید 26: هیدرولیز بر سیلیکات ها و کربنات هاهیدرولیز فرآیندی در هوازدگی شیمیایی است که بر روی سیلیکات ها و کربنات ها تأثیر می گذارد. در چنین واکنش هایی، آب خالص به آرامی یونیزه می شود و با کانی های سیلیکاتی واکنش می دهد. 𝑀𝑔 2 𝑆𝑖𝑂 4 + 4𝐻 + + 4𝑂𝐻 − ⇌ 2𝑀𝑔 2+ + 4𝑂𝐻 − + 𝐻 4 𝑆𝑖𝑂 4 اولیوین+چهار مولکول یونی آب ⇌یون های مایع+سیلیسیک اسید مایع

اسلاید 27: اکسید شدنمعمول ترین اکسید شدن، اکسید شدن آهن به آهن 3+ هیدروکسید است؛ مانند گوتیت، لیمونیت و هماتیت.این عمل، رنگ قهوه ای مایل به سرخ را می سازد که به سادگی کنده می شود و سنگ را ضعیف می کند.

اسلاید 28: پیریت اکسید شده

اسلاید 29: هوازدگی زیستیشماری از گیاهان و حیوانات می توانند در طی آزاد سازی ترکیبات اسیدی، باعث هوازدگی شیمیایی شوند؛ همانند رشد گیاهانی همچون خزه. هوازدگی کانی ها همچنین می تواند آغاز شود و/یا به وسیله موجودات ریز، شتاب داده شود. گلسنگ های روی سنگ ها نرخ هوازدگی شیمیایی را افزایش می دهد. برای مثال در پژوهشی بر روی گرانیت، 3 تا 4 برابر در افزایش نرخ هوازدگی دیده شد در حالی که گلسنگ روی سنگ را پوشانده بود. از رایج ترین فرم های هوازدگی زیستی، آزاد شدن ترکیبات «کی لِیت»(مانند اسید های زیستی و آهن بَر ها) و مولکول های اسید کننده به وسیله گیاهان است؛ تا آنجایی که آلومینیم و آهن را زیر خود می گیرند.به تازگی دریافت شده که اجتماع های باکتریایی، می توانند بر پایداری کانی ها تأثیر گذاشته که این باعث آزاد شدن مواد مغذی غیر آلی می شود.

اسلاید 30: هوازدگی ساختمانیساختمان های ساخته شده از هر گونه آجر، سنگ یا بتن و سیمان در معرض همان هوازدگی ها هستند که گفته شد. همچنین تندیس ها، یادبود ها و سنگ کاری های زینتی نیز به وسیله عوامل طبیعی و فرآیند های هوازدگی بسیار بد آسیب می بینند. این عوامل در کنار باران اسیدی بسیار شتاب داده می شوند.

اسلاید 31: خواص خاک های به خوبی هوازده شدهسه گروه از سنگ ها معمولاً در این خاک ها باقی می مانند: رس های سیلیکاتی، رس های دارای مواد بسیار مقاوم شامل آهن و آلومینیم و کانی های نخست بسیار مقاوم مانند کوارتز.در خاک های بسیار هوازده ی شرجی استوایی و شرجی نیمه استوایی، اکسید های آهن و آلومینیم و رس های سیلیکاتی مشخصی غالب می شوند زیرا دیگر مواد از میان رفته و یا تخریب شده اند.

اسلاید 32: تأثیر باران اسیدی بر تندیستأثیر هوازدگی شیمیایی بر تندیس

اسلاید 33: پایان