Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Φυσική αποσάθρωση: Αλλοίωση πετρώματος ως προς τις μηχανικές ιδιότητες – μέγεθος (οφείλεται σε άσκηση ανομοιότροπων τάσεων)

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Φυσική αποσάθρωση: Αλλοίωση πετρώματος ως προς τις μηχανικές ιδιότητες – μέγεθος (οφείλεται σε άσκηση ανομοιότροπων τάσεων)"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Φυσική αποσάθρωση: Αλλοίωση πετρώματος ως προς τις μηχανικές ιδιότητες – μέγεθος (οφείλεται σε άσκηση ανομοιότροπων τάσεων)

2 Αποτέλεσμα του κατατεμαχισμού είναι η αύξηση της ειδικής επιφάνειας Δρα το νερό αποτελεσματικότερα για χημική αλλοίωση (αποσάθρωση) Ας υποθέσουμε ότι ο κύβος έχει πλευρά 1 m και βάρος 1 g. Επιφάνεια πλευράς=1 m 2 x 6 πλευρέςΕπιφάνεια = 6 m 2 ss = 6 m 2 g -1 /βάρος (1 g) Κατατεμαχισμός 1000 x σε κάθε πλευρά Πλευρά=1 mm Επιφάνεια πλευράς=1 mm 2 x6 πλευρές συνολική επιφ=6 mm 2 Πόσα έχουμε; 1000x1000 =10 9 Άρα συνολική επιφάνεια για 10 9 =10 9 x 6 mm 2 = 6 x 10 3 m 2 /βάρος (1 g) = ss = 6 x 10 3 m 2 g -1 Φυσική αποσάθρωση = μηχανική αλλοίωση πρωτογενών ορυκτών, και κατατεμαχισμός τους.

3 Χαρακτηριστική «γλυπτική» αιολικής διάβρωσης σε τοπίο με χαμηλή βλάστηση Θερμοκρασία Νερό Άνεμοι Παγετός Παγετώνας Φυσική αποσάθρωση Διαφορές θερμοκρασίες φέρουν άνισες πιέσεις Διαφορά εσωτερικό-εξωτερικό πετρώματος (αποφλοίωση) Διαφορά ηλιοφάνειας-σκίασης Διαφορά πρωί-μεσημέρι Διαφορά χρώματος ορυκτών Μηχανική τριβή, μεταφορά, απόθεση τεμαχίων πετρωμάτων Πάγος: μεγαλύτερος όγκοςΚύκλοι τήξης-πήξης: σφήνες Τεράστιες δυνάμεις εκτριβής και μεταφορικές ικανότητες Λείανση του τοπίου με εκτριβή και μεταφορά τεμαχίων

4 Ιζηματογενές πέτρωμα αποφλοιωμένο, Ν.Τρικάλων Ιζηματογενές πέτρωμα, Ν.Τρικάλων Η λευκή στρώση έχει αρχίσει να απολεπίζεται ως αποτέλεσμα φυσικής αποσάθρωσης (αποτέλεσμα θερμοκρασίας) Το πέτρωμα αποτελείται από λευκές (πιθανόν ασβεστίτης) και ερυθρές διαδοχικές στρώσεις

5 Η τομή για διάνοιξη δρόμου «αποκάλυψε» φλύσχη με πολύχρωμες στρώσεις (πιθανόν επικαλύψεις οξειδίων Fe) Πίνδος, Ν. Ιωαννίνων Η διαστολή νερού όταν παγώνει τεμάχισε το βράχο σε πολλά μικρά «πλακάκια». Λόγω μικρού μεγέθους και μεγαλύτερης επιφάνειας έκθεσης, η μεταφορά τους και χημική αποσάθρωσή τους είναι πλέον ευχερής.

6 Τα υλικά των πετρωμάτων αλλοιώνονται (αποσαθρώνονται) για να παράξουν άλλα πιο ανθεκτικά. Σταθερότητα πετρωμάτωνΓενική πορεία σχηματισμού: από τα βασικά στα όξινα, πχ. γάββρος γρανίτης Στα ίδια πετρώματα: εξαρτάται από μέγεθος κρυστάλλων των ορυκτών Στα ιζηματογενή: εξαρτάται εκτός των ορυκτών, και από το συγκολλητικό υλικό (πχ. Si 2 O > CaCO 3 ) Εξαρτάται από σταθερότητα επιμέρους ορυκτών Σταθερότητα ορυκτών Εξαρτάται από λόγο Si/O: Si/O σταθερότητα ορυκτού Μέσα στην ίδια ομάδα (με παρόμοιο Si/O): εξαρτάται από περιεκτικότητα σε κατιόντα. Συνήθως: Fe σταθερότητα ορυκτού Πχ. φορστερίτης (Mg 2 SiO 4 ) > φαϋαλίτης (Fe 2 SiO 4 ) Μοσχοβίτης K(Si 3 AlO 10 )Al 2 (OH) 2 > Βιοτίτης K(Si 3 AlO 10 )Fe 3 (OH) 2

7 Δευτερογενή ορυκτά: Θειικά και ανθρακικά ορυκτά: πολύ ευδιάλυτα (με Θ > Α) Ακολουθούν τα πυριτικά ορυκτά της αργίλου 1:1 > 2:1 > 2:1:1 Πχ. καολινίτης > μοντμοριλλονίτης > χλωρίτης Πιο ανθεκτικά από όλα είναι τα οξείδια Fe και Al Κυριαρχούν σε εδάφη προχωρημένης αποσάθρωσης (δείκτες ηλικίας) Σειρά σταθερότητας

8 Και η βιολογική αποσάθρωση: συνδυασμός φυσικής και χημικής Δάσος μαύρης πεύκης, Μέτσοβο

9 Χημική αποσάθρωση: Χημική αλλοίωση πρωτογενών ορυκτών Έλλειψη χημικής ισορροπίας νερού-ορυκτού Η ικανότητα του νερού να διαλυτοποιεί ορυκτά φαίνεται παρακάτω: Νερό βροχής (σε mmol L -1 ) Νερό ποταμών Αύξηση Na + K+K+ Mg 2+ Ca 2+ Cl - HCO 3 - SO ,086 0,273 0,008 0,067 0,011 0,1715 0,002 0,3819 0,107 0,222 0,002 0, ,006 0,1220 Η αύξηση αυτή προέρχεται από ιόντα που πριν ανήκαν σε ορυκτά. Το νερό τα «διαλυτοποίησε» αποσαθρώνοντας τα ορυκτά.

10 1. Ενυδάτωση 2. Διαλυτοποίηση 3. Υδρόλυση NaCl 360 (g L -1 ) CaSO 4.2H 2 O 0.26 CaCO Προσκόλληση H 2 O σε ορυκτό και αλλοίωση της υφής και δομής του: 5Fe 2 O 3 + 9H 2 O Fe 10 O 15.9H 2 O ΑιματίτηςΦερριϋδρίτης CaSO 4 + 2H 2 O CaSO 4.2H 2 O ΑνυδρίτηςΓύψος CaSO 4.2Η 2 Ο + 2H 2 O Ca 2+ + SO H 2 O Γύψος(στ) (δ/μα) (δ/μα) Αντίδραση με Η + του Η 2 Ο (με οξύτητα) (ορυκτό) Α + H + + Η +.ΟΗ - = (ορυκτό) B + (κατιόν) n+ + ασθενές οξύ Δεν θα υπάρξει Η +, αν δεν υπάρχει κατιόν στο δεξί μέρος Μπορεί να μην παραχθεί αν το (ορυκτό) Α δεν περιέχει Si ή αν είναι πολύ ευαποσάθρωτο H 4 SiO 4 (πυριτικό οξύ) αν το (ορυκτό) Α περιέχει Si

11 Εξαρτάται από κλιματικές συνθήκες: Θερμοκρασία, βροχόπτωση (ορυκτό) Α + H + + Η +.ΟΗ - CaCO H + = (ορυκτό) B + (κατιόν) n+ + ασθενές οξύ = Ca 2+ + H 2 CO 3 Δεν υπήρξε γιατί το (ορυκτό) Α δεν ήταν Si 2ΚAlSi 3 O 8 + 2Η + + 9H +.OH - = (Si 2 O 5 )Al 2 (OH) 4 + 2K + + 4H 4 SiO 4 Μικροκλινής Καολινίτης Το Κ + ανήκει στο εδαφικό διάλυμα: θα προσληφθεί ή θα εκπλυθεί Το H 4 SiO 4 είναι ευδιάλυτο: θα εκπλυθεί Αν έχουμε βροχερά κλίματα Κατιόντα και πυριτικό οξύ θα εκπλένονται Το δεξί μέρος της ισορροπίας θα είναι συνεχώς ελλειμματικό Το (ορυκτό) Α αποσαθρώνεται ταχέως Η αντίδραση θα χωρεί συνεχώς δεξιάΆρα σε βροχερά κλίματα η υδρόλυση (αποσάθρωση) ταχεία Θ αντίδραση χωρεί δεξιά Άρα σε θερμά κλίματα αποσάθρωση

12 Καιρικές συνθήκες και υδρόλυση ορυκτών  Θ +  Βροχόπτωση  έντονη υδρόλυση Γιατί είναι χημική αντίδραση και επιταχύνεται με  Θ και … Γιατί η βροχή απομακρύνει συνεχώς τα παραγόμενα κατιόντα  Η αντίδραση χωρεί συνεχώς δεξιά (συνεχής υδρόλυση) Κάτω από διαφορετικές κλιματικές συνθήκες ίδια ορυκτά θα ακολουθήσουν διαφορετική πορεία αποσάθρωσης

13 4. Οξείδωση Οξείδωση στοιχείου   + σθένους  αποβολή κατιόντος για εξισορρόπηση φορτίου Συρρίκνωση και αλλοίωση κρυστάλλου ή άνοιγμα διόδου για προσβολή από Η + (υδρόλυση) Fe 2+ 2 SiO 4 + 0,5O 2 + 5H 2 O 2Fe 3+ (OH) 3 + H 4 SiO 4 Fe 2+ Fe 3+ 4Fe 2+ S O H 2 O 4Fe 3+ OOH + 8H 2 SO 4 Σιδηροπυρίτης (σιδηρομετάλλευμα) ΓκετίτηςΘειικό οξύ Σε περιοχές εξόρυξης σιδήρου η οξείδωση του ορυκτού εκλύει μεγάλες ποσότητες οξέος, με επικίνδυνες συνέπειες για το περιβάλλον Χαρακτηριστικά χημικής αποσάθρωσης Απώλεια 4-έδρου Al και γενικά απελευθέρωση Al Κατανάλωση Η + (χρειάζεται οξύτητα για να γίνει χημική αποσάθρωση) Οξείδωση Fe 2+ (πλέγμα των Si-ορυκτών) σε Fe 3+ (πλέγμα οξειδίων Fe) Απελευθέρωση βάσεων (Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+ ) και Η 4 SiO 4 στο διάλυμα (αν δεν εκπλυθούν θα ανακρυσταλλωθούν ως ορυκτά (πυριτικά ή μη) Τυπική αντίδραση αποσάθρωσης Si-ορυκτού που περιέχει Fe προς οξείδια Fe Φαϋαλίτης Πυριτικό οξύ Μετατροπή πρωτογενών ορυκτών σε δευτερογενή

14 H ορυκτολογία της αργίλου αντικατοπτρίζει την αποσάθρωση Νεαρά εδάφη, χωρίς προχωρημένη αποσάθρωση: χαμηλή οργανική ουσία, αναγωγικό περιβάλλον Ενδιάμεσο στάδιο αποσάθρωσης: συγκράτηση Na, K, Ca, Mg, Fe 2+, Si μικρή έκπλυση, αλκαλικό pH Ισχυρή αποσάθρωση: απομάκρυνση Na, K, Ca, Mg, Fe 2+, Si Μεγάλη έκπλυση, όξινο pH = μη πυριτικά ορυκτά (γύψος, ανθρακικά), ολιβίνες, πυρόξενοι, αμφίβολοι, βιοτίτης, άστριοι =χαλαζίας, μοσχοβίτης, ιλλίτης, βερμικουλίτης, σμεκτίτες, χλωρίτης =καολινίτης, γιββσίτης, υδροξυ-οξείδια Al και Fe

15 Γενική πορεία αποσάθρωσης Ολιβίνες Μοντμοριλλονίτης Καολινίτης Οξείδια Fe και Al ΠυρόξενοιΑμφίβολοιΜοσχοβίτηςΒιοτίτηςK-Na-άστριοι Χαλαζίας Ιλλίτης Βερμικουλίτης -Κ +Κ -βάσεις -βάσεις, -Si -Si Ca-άστριοι Χλωρίτης Αλλοφανή -βάσεις Από όλα τα πρωτογενή ορυκτά -Si -βάσεις κανονικός Ρυθμός αποσάθρωσης: ταχύς ραγδαίος

16 Στοιχεία που υπάρχουν στα ορυκτά του ΜΥ, θα εμπλουτίσουν και το έδαφος Για να καλοσχηματιστεί έδαφος πρέπει να έχουμε έντονη υδρόλυση, έκπλυση βάσεων και δημιουργία οριζόντων Βλάστηση που «θέλει» βάσεις (χαμηλή, θάμνοι, φυλλοβόλα) Εδαφογένεση Εξαρτάται από: Μητρικό υλικό, κλίμα, βλάστηση, ανάγλυφο, χρόνο 1. Μητρικό υλικό Φύση ΜΥ Παράδειγμα 2:  μικροκλινής ή ορυκτά ομάδας μοσχοβίτη   Κ + Τρόπος απόθεσης ΜΥ Βασικά πυριγενή: έδαφος μέσο προς λεπτόκοκκο Βιοκύκλωση: οι βάσεις παραμένουν Άρα: αργή οξίνιση, αργή εξέλιξη, αργή εδαφογένεση Όξινα πυριγενή: έδαφος χονδρόκοκκο, επιρρεπές στην οξίνιση Προσέλκυση βλάστησης που ανέχεται οξύτητα (κωνοφόρα) Γρηγορότερη δημιουργία εδάφους Ιζηματογενή (στην Ελλάδα κυρίως CaCO 3 ): όπως βασικά πυριγενή Λιμναίες αποθέσεις: οργανικά εδάφη Παράδειγμα 1:  Σερπεντίνης   Mg 2+  Ca 2+ Παράδειγμα 3:  τουρμαλίνης  επάρκεια B

17 Στα ψηλά του αναγλύφου το νερό έχει Ταχύτητα μεταφορική ικανότητα αποκόπτει και μεταφέρει βαριά αντικείμενα με κύλιση Αργιθέα, Ν. Καρδίτσας Πορταϊκός, Ν.Τρικάλων Αλλουβιακές αποθέσεις

18 Αχελώος, Ν. Τρικάλων Ροή ποταμού Τις κροκάλες της αριστερής όχθης τις έχει μεταφέρει ήδη λόγω ροής Τις κροκάλες της δεξιάς όχθης θα τις έχει παρασύρει κάποια φορά που θα έχει πιο ορμητική ροή (μεγαλύτερη ταχύτητα)

19 Παράδειγμα αλλουβιακών αποθέσεων Κοντά στο ποτάμι: χονδρόκοκκα υλικά Πιο μακριά: Αργιλώδεις αποθέσεις Δημιουργία πεδιάδων σε 100x έτη (Θεσσαλονίκης, Έβρου, Νέστου, Σπερχειού, Αχελώου κτλ) Κοντά στα δέλτα αποτίθενται τα διαλυτά άλατα: πιθανός κίνδυνος αλάτωσης Επειδή η αλλουβίωση είναι ταχύτερη της εδαφογένεσης, τα εδάφη αυτά έχουν μικρό βαθμό εξέλιξης (θεωρούνται νεαρά), χωρίς ABC ορίζοντες.

20 Παράδειγμα κολλουβιακών αποθέσεων από κορύματα του φλύσχη. Έναρξη βλάστησης από πρωτοπόρα είδη. Το νεαρό της ηλικίας τους φανερώνει ότι οι κολλουβιακές αποθέσεις είναι πρόσφατες. Κολλουβιακές αποθέσεις

21 Αργιθέα, Ν. Καρδίτσας Κολλούβια λίγο μεγαλύτερης ηλικίας με εποικισμούς πεύκων ετών

22 2. Κλίμα Αρνητικό υδατικό ισοζύγιο (ΕΤ>βροχή): ήπιες εδαφογενετικές διεργασίες, παραμονή βάσεων και πυριτικού οξέος στη ζώνη αποσάθρωσης, ήπιες υδρολύσεις με περίσσεια βάσεων, άρα δημιουργία 2:1:1 και 2:1 Απόθεση αλάτων ίσως και στην επιφάνεια Προϊόντα χημικής αποσάθρωσης: βάσεις, πυριτικό οξύ, υδροξυ-οξείδια Fe και Al Έντονη βροχή σε πολύ όξινα pH (πχ. κωνοφόρα δάση Σκανδιναβίας): έκπλυση βάσεων, έκπλυση οξειδίων Fe και Al (ευδιάλυτα σε τέτοια pH), παραμονή πυριτικού οξέος (αδιάλυτο σε τέτοια pH) δημιουργία χαρακτηριστικού λευκού Ε ορίζοντα. Έντονη βροχή σε λιγότερο όξινα pH (πχ. τροπική ζώνη): έκπλυση βάσεων, έκπλυση πυριτικού οξέος (ευδιάλυτο σε τέτοια pH), παραμονή οξειδίων Fe και Al (αδιάλυτα σε τέτοια pH) Δημιουργία εδαφών με έντονη κόκκινη χρώση. Αποτέλεσμα των έντονων διεργασιών υδρόλυσης: δημιουργία ανθεκτικών 1:1 ορυκτών (μη ενεργής αργίλου)

23 3. Βλάστηση - ζώντες οργανισμοί Δάσος: Συγκέντρωση οργανικής ουσίας, αλλά αργή χουμοποίηση Λιβάδι: λιγότερη συγκέντρωση SOM, αλλά ταχεία χουμοποίηση Όξινος υποόροφος μικροοργανισμοί Οι ρίζες κωνοφόρων παράγουν οξύτητα υδρολύονται ορυκτά στο ριζόστρωμα δημιουργούν αργιλικό ορίζοντα (εξέλιξη εδαφών) Ζωικοί οργανισμοί: Ανθρώπινος παράγοντας: πυρκαγιές (ταχεία ανακύκλωση θρεπτικών και επιτάχυνση διαδοχής Ο/Σ) Άρδευση: εναπόθεση αλάτων (επιβράδυνση εδαφογένεσης) Δραστηριότητες: διάβρωση (επιβράδυνση εδαφογένεσης) Τεχνικές δραστηριότητες: αναμόχλευση εδαφικών οριζόντων («μηδενισμός» ηλικίας εδάφους, έναρξη εδαφογένεσης από την αρχή) διάβρωση εδαφογένεση Βλάστηση διήθηση νερού έκπλυση βάσεων εδαφογένεση για εδαφογένεση χρειάζεται σταθερότητα τοπίου, το οποίο με τη διάβρωση αλλάζει ταχέως Μικροοργανισμοί: αποικοδομούν SOM Μυρμήγκια, σκουλήκια: αναμοχλεύουν το έδαφος βελτιώνουν πορώδες διήθηση βοηθούν εδαφογένεση

24 Χρονοσειρά: εδάφη στα οποία έχουν δράσει οι ίδιοι εδαφογενετικοί παράγοντες, αλλά διαφέρουν ως προς την ηλικία Ισχύει ό,τι είπαμε για γεωγραφικά ύψη (με την αύξηση υψομέτρου συμβαίνει περίπου ό,τι με την αύξηση γεωγραφικού πλάτους) 4. Ανάγλυφο Υψόμετρο Έκθεση Κλίση   Νότια έκθεση:  ΕΤ  Αραιή βλάστηση   διάβρωση   κλίση   διάβρωση Γεωγραφική ακολουθία ή κατένα: διαδοχή εδαφών που διαφοροποιούνται κατά μήκος μιας πλαγιάς, αλλά προέρχονται από το ίδιο μητρικό υλικό Α Β Γ Α: πολύ μεγάλη κλίση, απορροή>διήθηση διάβρωση: παρεμπόδιση εδαφογενετικών διεργασιών Β: μέτρια ή καθόλου κλίση, απορροή<διήθηση εξέλιξη εδάφους και δημιουργία οριζόντων Β: κοιλότητα αναγλύφου που δέχεται απορρέοντα νερά και στραγγίζει ανεπαρκώς Δημιουργία gley ορίζοντα (από ανηγμένο Fe). H περίσσεια νερού παρεμποδίζει την εδαφογένεση. 5. Χρόνος Χρόνος σχηματισμού εδάφους: 100x έτη για κάθε cm


Κατέβασμα ppt "Φυσική αποσάθρωση: Αλλοίωση πετρώματος ως προς τις μηχανικές ιδιότητες – μέγεθος (οφείλεται σε άσκηση ανομοιότροπων τάσεων)"

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google