Αποσάθρωση, διάβρωση, απόθεση

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

Διαδικασίες και διεργασίες αποσάθρωσης των πετρωμάτων, μεταφοράς και απόθεσης των ιζημάτων.

Comments

Presentation Transcript

Αποσάθρωση, διάβρωση, απόθεση:

1 Αποσάθρωση, διάβρωση, απόθεση Αλέξανδρος Χατζηπέτρος users.auth.gr/ac

Slide 2:

2

Αποσάθρωση:

3 Αποσάθρωση Τα πετρώματα στην επιφάνεια της Γης υπόκεινται στις δυνάμεις της αποσάθρωσης (εξωγενής δύναμη). Πρόκειται για τη χημική εξαλλοίωση και τη μηχανική θραύση των πετρωμάτων, όταν εκτίθενται στον αέρα, την υγρασία και οργανικό υλικό. Η αποσάθρωση είναι πολύ σημαντικό μέρος του γεωλογικού κύκλου. Η αποσάθρωση μετατρέπει το πέτρωμα σε ρεγκόλιθο.

Slide 4:

4

Μηχανική αποσάθρωση:

5 Μηχανική αποσάθρωση Τα πετρώματα σπαν σε ασθενή σημεία όταν υπόκεινται σε τεκτονικές τάσεις. Σχηματίζονται ρωγμώσεις και διακλάσεις. Εάν απομακρυνθούν τα υπερκείμενα πετρώματα, άρα μειωθεί η λιθοστατική πίεση, απελευθερώνεται τάση, με αποτέλεσμα οι διακλάσεις να ανοίγουν και να επιτρέπουν την κυκλοφορία νερού, αέρα και μικροοργανισμών.

Slide 6:

6

Διακλάσεις:

7 Διακλάσεις Οι διακλάσεις είναι ένα ή περισσότερα συστήματα από παράλληλες διαρρήξεις που δεν παρουσιάζουν μετακίνηση στα εκατέρωθεν τεμάχη τους. Εκτός από τεκτονικές αιτίες, οι διακλάσεις μπορούν να προκληθούν και από την ψύξη ηφαιστειακών πετρωμάτων, στα οποία παρατηρούνται στηλοειδείς διακλάσεις.

Κρυστάλλωση αλάτων:

8 Κρυστάλλωση αλάτων Το νερό που κινείται μέσω των διακλάσεων περιέχει διαλυμένες ουσίες. Οι ουσίες αυτές μπορεί να απομακρυνθούν από το διάλυμα και να σχηματίσουν άλατα. Οι τάσεις που ασκούνται από την ανάπτυξη των κρυστάλλων των αλάτων μπορεί να είναι πολύ μεγάλες, με αποτέλεσμα την μηχανική καταπόνηση του πετρώματος. Τέτοιου είδους αποσάθρωση συναντάται π.χ. σε βραχώδεις ακτές, στα κοιλώματα των οποίων καθιζάνουν άλατα μετά την εξάτμιση του νερού.

Παγετώδης αποσφήνωση:

9 Παγετώδης αποσφήνωση Όταν οι θερμοκρασίες κυμαίνονται γύρω από το σημείο πήξης του νερού, το νερό στο υπέδαφος ή μέσα σε διαρρήξεις παγώνει και λιώνει διαδοχικά. Καθώς το νερό σχηματίζει πάγο, ο όγκος του αυξάνει περίπου κατά 9%. Η διαδικασία αυτή οδηγεί σε ένα πολύ αποτελεσματικό τύπο μηχανικής αποσάθρωσης που ονομάζεται παγετώδης αποσφήνωση. Οι ρωγμές διευρύνονται και το πέτρωμα γίνεται πιο χαλαρό με αποτέλεσμα το θρυμματισμό του.

Slide 10:

10

Θερμική διαστολή και συστολή:

11 Θερμική διαστολή και συστολή Εκτεθιμένα πετρώματα σε ερήμους παρουσιάζουν επιφανειακές θερμοκρασίες έως και 80 ο , ενώ έχουν παρατηρηθεί ημερήσιες διακυμάνσεις έως και 40 ο . Τα διάφορα ορυκτά ενός πετρώματος διαστέλλονται σε διαφορετικό βαθμό (π.χ. ο χαλαζίας διαστέλλεται τρεις φορές περισσότερο από ότι οι άστριοι σε ένα γρανίτη). Πειραματικές παρατηρήσεις δείχνουν ότι αυτός ο παράγοντας είναι υπερεκτιμημένος.

Μηχανική αποφλοίωση και ρίζες φυτών:

12 Μηχανική αποφλοίωση και ρίζες φυτών Η ψύξη ενός μαγματικού σώματος ή η φωτιά στο εξωτερικό οποιουδήποτε πετρώματος μπορεί να προκαλέσει αποφλοίωση. Επειδή τα πετρώματα είναι σχετικά κακοί αγωγοί της θερμότητας, το εξωτερικό μέρος του πετρώματος συμπεριφέρεται διαφορετικά και αποχωρίζεται με τη μορφή αποφλοιώματος. Όταν τα φυτά αναπτύσσονται, οι ρίζες τους διεισδύουν όλο και βαθύτερα μέσα στις διαρρήξεις, με αποτέλεσμα την άσκηση ισχυρών πιέσεων.

Χημική αποσάθρωση:

13 Χημική αποσάθρωση Στη χημική αποσάθρωση οι χημικές αντιδράσεις μετατρέπουν τα πετρώματα και τα ορυκτά σε νέους χημικούς συνδυασμούς (εξαλλοίωση). Υπάρχουν τέσσερεις τρόποι χημικής αποσάθρωσης: Διάλυση. Υδρόλυση. Απόπλυση. Οξείδωση.

Διάλυση :

14 Διάλυση Χημικές ουσίες των πετρωμάτων διαλύονται σε νερό. Ο αλίτης (NaCl) π.χ. είναι ένα ορυκτό το οποίο μπορεί να απομακρυνθεί εντελώς από ένα μέτρωμα με διάλυση. Η παρουσία έστω και μικρής ποσότητας οξέος στο νερό αυξάνει πάρα πολύ τη διαλυτική του ικανότητα. Το ανθρακικό οξύ ( H 2 CO 3 ) παράγεται με τη διάλυση του ατμοσφαιρικού CO 2 στη βροχή. Στη συνέχεια αντιδρά με τον ασβεστόλιθο και τον διαλύει (καρστική διάβρωση).

Slide 15:

15

Υδρόλυση :

16 Υδρόλυση Κάθε αντίδραση που οδηγεί στην αποσύνθεση μίας ένωσης με συμμετοχή νερού ονομάζεται υδρολυτική αντίδραση. Θετικά ιόντα του πλέγματος ορισμένων ορυκτών αντικαθίστανται από ελεύθερα ιόντα υδρογόνου του νερού (ιοντοανταλλαγή) με αποτέλεσμα την αποσύνθεσή τους. Οι άστριοι, όπως και τα πλούσια σε αργίλιο ορυκτά, είναι πολύ επιρρεπείς σε υδρόλυση με πιο σημαντικό προϊόν τον καολινίτη, ένα ορυκτό της αργίλου. Τα ορυκτά της αργίλου είναι πολύ ανθεκτικά σε επιφανειακές συνθήκες και είναι τα κύρια συστατικά των εδαφών.

Απόπλυση :

17 Απόπλυση Η απόπλυση είναι η συνεχής απομάκρυνση διαλυτού υλικού με νερό από υπόβαθρο ή ρεγκόλιθο. Οι διαλυτές ουσίες που αποπλένονται από τα πετρώματα κατά τη διάρκεια της αποσάθρωσης βρίσκονται σε όλα τα επιφανειακά ή υπόγεια ύδατα. Ορισμένες φορές η περιεκτικότητα είναι αρκετά μεγάλη ώστε να δίνει χαρακτηριστική γεύση στο νερό και να δυσκολεύει τον καθαρισμό του για υδρευτική χρήση.

Οξείδωση :

18 Οξείδωση Οξείδωση είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα ιόν χάνει ένα ηλεκτρόνιο. Η συνηθέστερη αντίδραση είναι ο σχηματισμός αιματίτη: 4 Fe 2+ + 3O 2  2Fe 2 O 3 . Συμβαίνει μόνο όταν ο σίδηρος έχει απελευθερωθεί από το πλέγμα των πυριτικών ορυκτών με υδρόλυση. Άλλη σημαντική αντίδραση είναι η οξείδωση σουλφιδίων (π.χ. σιδηροπυρίτη): 4 FeS 2 + 8H 2 O + 15 O 2  2Fe 2 O 3 +16H + + 8SO 4 - . Στην αντίδραση αυτή οφείλονται τα όξινα απόβλητα των ορυχείων.

Συνδυασμένες αντιδράσεις:

19 Συνδυασμένες αντιδράσεις Σχεδόν όλες οι περιπτώσεις χημικής αποσάθρωσης περιλαμβάνουν περισσότερους από ένα τύπο αποσάθρωσης. Η διάλυση παίζει ρόλο σχεδόν σε όλες τις διαδικασίες αποσάθρωσης, και συνήθως συνοδεύεται από υδρόλυση και απόπλυση.

Χημική αποσάθρωση σε γρανίτη:

20 Χημική αποσάθρωση σε γρανίτη Ο γρανίτης αποσυντίθεται με συνδυασμένη δράση της διάλυσης, της υδρόλυσης και της οξείδωσης. Οι άστριοι, οι μαρμαρυγίες και τα σιδηρομαγνησιούχα ορυκτά αποσαθρώνονται και σχηματίζουν ορυκτά της αργίλου και διαλυτά ιόντα Na 1+ , K 1+ και Mg 2+ . Οι κόκκοι του χαλαζία, λόγω του ότι δεν αντιδρούν εύκολα, παραμένουν αναλλοίωτοι.

Χημική αποσάθρωση σε βασάλτη:

21 Χημική αποσάθρωση σε βασάλτη Όταν αποσαθρώνεται ο βασάλτης, τα πλαγιόκλαστα και τα σιδηρομαγνησιούχα ορυκτά σχηματίζουν ορυκτά της αργίλου και διαλυτά ιόντα Na 1+ , Ca 2+ και Mg 2+ . Ο σίδηρος από τα σιδηρομαγνησιούχα ορυκτά, μαζί με σίδηρο του μαγνητίτη, σχηματίζουν γκαιτίτη.

Χημική αποσάθρωση σε ασβεστόλιθο:

22 Χημική αποσάθρωση σε ασβεστόλιθο Ο ασβεστόλιθος είναι το πιο κοινό ιζηματογενές πέτρωμα. Όταν αποσαθρώνεται, υφίσταται διάλυση και υδρόλυση. Ο ασβεστίτης διαλύεται σχεδόν εντελώς, αφήνοντας μόνο τις αδιάλυτες προσμίξεις (κυρίως άργιλο και χαλαζία) που βρίσκονται πάντα σε μικρές ποσότητες στο πέτρωμα. Τα βαριά ορυκτά (π.χ. χρυσός, λευκόχρυσος κλπ) συνήθως αντιστέκονται στη χημικής διάβρωση.

Σφαιροειδής αποσάθρωση:

23 Σφαιροειδής αποσάθρωση Συγκεντρικά κελύφη στην εξωτερική επιφάνεια του πετρώματος μπορεί να σχηματιστούν κατά τη διάρκεια της αποσάθρωσης λόγω διαφορικών τάσεων μέσα στο πέτρωμα. Αυτές οι διαφορικές τάσεις οφείλονται κυρίως στη χημική αποσάθρωση του πετρώματος. Η σφαιροειδής αποσάθρωση και αποφλοίωση παράγει αποστρογγυλωμένους βράχους.

Slide 24:

24

Επιφάνεια:

25 Επιφάνεια Η αποτελεσματικότητα της χημικής αποσάθρωσης αυξάνεται όσο αυξάνεται και η επιφάνεια του πετρώματος που υπόκειται σε αποσάθρωση. Η αύξηση της επιφάνειας συμβαίνει απλά με την κατάτμηση μεγάλων τεμαχών σε μικρότερα.

Slide 26:

26

Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (1):

27 Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (1) Ορυκτολογία . Η αντίσταση ενός πυριτικού ορυκτού στην αποσάθρωση είναι μία συνάρτηση τριών παραγόντων: Η χημική σύσταση του ορυκτού. Ο βαθμός πολυμερισμού των πυριτικών τετράεδρων. Τη οξύτητα του νερού με το οποίο αντιδρά το ορυκτό.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (2):

28 Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (2) Τα πιο σταθερά ορυκτά είναι: Οξείδια και υδροξείδια του σιδήρου. Οξείδια και υδροξείδια του αργιλίου. Χαλαζίας. Ορυκτά της αργίλου. Μοσχοβίτης. Καλιούχοι άστριοι. Βιοτίτης. Αλβιτικά πλαγιόκλαστα. Αμφίβολος.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (3):

29 Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (3) Τα λιγότερο σταθερά ορυκτά είναι: Πυρόξενος. Ανορθιτικά πλαγιόκλαστα. Ολιβίνης. Ασβεστίτης. Τύπος και δομή του πετρώματος. Οι διαφορές στη δομή και τη σύσταση γειτονικών πετρωμάτων μπορεί να οδηγήσει σε διαφορικούς ρυθμούς αποσάθρωσης, με αποτέλεσμα διαφορετικές απιφανειακές μορφολογίες.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (4):

30 Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (4) Γωνία κλίσης της μορφολογίας. Σε ένα απότομο πρανές, τα στερεά προϊόντα της αποσάθρωσης απομακρύνονται γρήγορα, με αποτέλεσμα την αποκάλυψη συνεχώς νέου υποβάθρου. Σε ένα ομαλό πρανές, τα προϊόντα της αποσάθρωσης δε απομακρύνονται εύκολα και σε ορισμένες θέσεις μπορεί να φτάσουν σε βάθος τα 50 m ή και περισσότερο.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (5):

31 Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (5) Κλίμα . Η υγρασία και η θερμοκρασία ευνοούν τις χημικές αντιδράσεις. Έτσι, η αποσάθρωση είναι πιο έντονη και γενικά φτάνει σε μεγαλύτερα βάθη σε θερμά και υγρά κλίματα, από ότι σε ψυχρά και ξηρά. Σε υγρές τροπικές περιοχές, όπως η κεντρική Αμερική ή η ΝΑ Ασία, τα αποτελέσματα της χημικής διάβρωσης είναι ορατά σε βάθος 100 m ή και περισσότερο.

Slide 32:

32

Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (6):

33 Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (6) Πετρώματα όπως οι ασβεστόλιθοι ή τα μάρμαρα είναι πολύ επιρρεπή σε χημική διάβρωση σε υγρά κλίματα και συνήθως σχηματίζουν χαμηλή και ομαλή μορφολογία. Σε ξηρά κλίματα, τα ίδια πετρώματα σχηματίζουν λόφους, επειδή δεν υπάρχει αρκετό ανθρακικό οξύ για τη διάλυση των ανθρακικών ορυκτών.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (7):

34 Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (7) Πανίδα. Πολλά ζώα που σκάβουν σήραγγες φέρνουν μερικώς αποσαθρωμένο υλικό στην επιφάνεια της γης. Αν και τα ζώα αυτά δεν προκαλούν την άμεση θραύση του πετρώματος, η συνεισφορά τους στη μετακίνηση των επιφανειακών υλικών μπορεί να είναι σημαντική.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (8):

35 Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσάθρωση (8) Χρόνος . Απαιτούνται εκατοντάδες ή και χιλιάδες χρόνια για να αποσυντεθεί ένα σκληρό πυριγενές πέτρωμα. Οι διαδικασίες της αποσάθρωσης επιταχύνονται από τη θερμοκρασία, το διαθέσιμο νερό και το μειούμενο μέγεθος των κόκκων. Ο ρυθμός αποσάθρωσης μειώνεται με το χρόνο, καθώς ο μανδύας αποσάθρωσης αυξάνεται σε πάχος.

Εδάφη: Προέλευση:

36 Εδάφη: Προέλευση Τα εδάφη δημιουργούνται από: Τη μηχανική και χημική αποσάθρωση των πετρωμάτων. Το οργανικό υλικό που προέρχεται από την αποσύνθεση νεκρών ζώων και φυτών.

Εδαφικό προφίλ (1):

37 Εδαφικό προφίλ (1) Καθώς ένα έδαφος σχηματίζεται, δημιουργείται μία σειρά εδαφικών οριζόντων. Ο ανώτερος ορίζοντας είναι συνήθως μία επιφανειακή συγκέντρωση οργανικού υλικού (ορίζοντας Ο). Ο ορίζοντας Α είναι είτε κάτω από τον ορίζοντα Ο, είτε επιφανειακά, εφόσον ο ορίζοντας Ο απουσιάζει. Ο ορίζοντας Α είναι σκούρος λόγω παρουσίας χούμου (αποσυντιθέμενα υπολείμματα φυτικών και ζωικών ιστών, αναμεμιγμένα με ανόργανο υλικό). Ο ορίζοντας B είναι εμπλουτισμένος σε ορυκτά της αργίλου και / ή σε υδροξείδια του σιδήρου και του αργιλίου λόγω της αποσάθρωσης των ορυκτών στον ορίζοντα. Ο ορίζοντας C είναι ο βαθύτερος ορίζοντας και αποτελείται από πέτρωμα σε διάφορα στάδια αποσάθρωσης.

Slide 38:

38

Τύποι εδάφους:

39 Τύποι εδάφους Διάφορα εδάφη δημιουργούνται από την επίδραση έξι διαφορετικών παραγόντων: Κλίμα. Βλάστηση. Μικροοργανισμοί. Σύσταση του μητρικού υλικού. Τοπογραφία. Χρόνος.

Slide 40:

40

Διάβρωση των εδαφών:

41 Διάβρωση των εδαφών Ένα ανεπτυγμένο έδαφος μπορεί να χρειαστεί πολλές δεκάδες χρόνια για να σχηματιστεί, αλλά μπορεί να καταστραφεί πολύ σύντομα. Ο ρυθμός διάβρωσης του εδάφους εξαρτάται από: Την τοπογραφία. Το κλίμα. Τη φυτοκάλυψη. Τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες.

Μετακίνηση ιζημάτων από τον αέρα:

42 Μετακίνηση ιζημάτων από τον αέρα Το μέγεθος των ιζημάτων που μετακινούνται από τον άνεμο εξαρτώνται από την ταχύτητά του: Σε πολύ δυνατές ανεμοθύελλες, μπορεί να ανυψωθούν τεμάχη των 10 cm έως και 1 m επάνω από την επιφάνεια . Σε συνήθεις ισχυρούς ανέμους (50 km/h) , το μεγαλύτερο μέγεθος ιζήματος που αιωρείται είναι η άμμος. Σε χαμηλότερες ταχύτητες, η άμμος κινείται κοντά στο έδαφος και αιωρούνται ιζήματα μεγέθους αργίλου ή ιλύος.

Slide 43:

43

Slide 44:

44

Slide 45:

45

Slide 46:

46 Κύριες διευθύνσεις μετακίνησης λεπτόκοκκης σκόνης.

Slide 47:

47

Slide 48:

48

Αιολική διάβρωση:

49 Αιολική διάβρωση Η διάβρωση είναι σημαντική όπου οι άνεμοι είναι ισχυροί και διαρκούν αρκετό χρόνο. Ο άνεμος διαβρώνει με δύο τρόπους: Μεταφορά υλικού από τον άνεμο. Πρόσκρουση του υλικού σε υγιές πέτρωμα.

Slide 50:

50 Μετακίνηση υλικού Μετακίνηση υλικού Πλήρης απομάκρυνση υλικού

Slide 51:

51

Slide 52:

52

Slide 53:

53

Αιολικές αποθέσεις:

54 Αιολικές αποθέσεις Τα ιζήματα που αποτίθενται από τον άνεμο λέγονται αιολικές αποθέσεις. Τα κύρια είδη αιολικών αποθέσεων είναι: Θίνες. Λέσσιος. Σκόνη στους ωκεανούς. Σκόνη σε παγετώνες. Αποθέσεις ηφαιστειακής σποδούς.

Slide 55:

55

Slide 56:

56 Μηνοειδής. Εγκάρσια. Γραμμική. Αστεροειδής. Παραβολική.

Slide 57:

57

Slide 58:

58

Slide 59:

59

authorStream Live Help