أكثر

1.7: 7. التجوية والتعرية - علوم الأرض


تأتي الرواسب من تكسر الصخور إلى مكونات أصغر قابلة للنقل. يحدث هذا من خلال عمليتين: التجوية الفيزيائية و التجوية الكيميائية. تتكون التجوية الفيزيائية من تكسير الصخور والبلورات. نتائج التجوية الفيزيائية هي مكونات أصغر من نفس المادة التي يتم التجوية. لا يوجد تغيير في التكوين. في المقابل ، تتكون التجوية الكيميائية من تغيير تكوين بعض مكونات الصخور التي تتعرض للعوامل الجوية على الأقل. لا تحتوي الرواسب على نفس تكوين الصخور الأصلية.

التجوية الفيزيائية

تحدث التجوية الفيزيائية عن طريق:

  1. تجميد الذوبان. يتمدد الماء في الشقوق عندما يتجمد ، مما يؤدي إلى قوة الشقوق. تنمو الشقوق ، وفي النهاية تنقسم البلورات وقطع الصخور إلى مكونات أصغر. من الواضح أن هذه العملية هي الأكثر أهمية في البيئات التي تدور فيها درجات الحرارة عبر نقطة تجمد الماء.
  2. نمو بلورات الملح. عندما يتبخر الماء ، تترسب الأملاح. إذا حدث هذا في الكسور في الصخور ، فإن نمو بلورات الملح يمكن أن يضغط على الشقوق ، مما يؤدي إلى نموها. هذه العملية هي الأكثر أهمية بالقرب من المحيطات حيث تتعرض الصخور للكثير من رذاذ الماء المالح وفي البيئات القاحلة حيث يتبخر الماء بسرعة.
  3. تغيرات درجة الحرارة. تتقلص المعادن وتتمدد مع انخفاض درجة الحرارة وتزايدها ، على التوالي ، ويتم تسخين أجزاء مختلفة من الصخر بكميات مختلفة. أولئك الذين يتعرضون لأشعة الشمس المباشرة يتمددون أثناء تسخينهم ، بينما لا يتمدد المناطق الداخلية والمظللة. ينتج عن التمدد والانكماش التفاضلي ضغوط يمكن أن تؤدي إلى تشققات وتجوية فيزيائية. تكون هذه العملية أكثر أهمية عندما تتغير درجات الحرارة بشكل كبير من النهار إلى الليل ، وهي سمة من سمات العديد من البيئات الصحراوية.

تميل التجوية الفيزيائية إلى إنتاج رواسب بحجم الرمال وحبوب أكبر لأن معظم التصدع يحدث على طول الحدود المعدنية. يمكن أن ينتج عن التجوية الفيزيائية للصخور ذات الحبيبات الدقيقة أو البلورية الدقيقة حبيبات دقيقة وفيرة للغاية ، لكن معظم الرواسب من هذه الأنواع الصخرية تتكون من شظايا صخرية (تسمى الصخور الصخرية).

صورة الصخور التي تعرضت للعوامل الجوية في نيوزيلندا:

التجوية الكيميائية

تحدث التجوية الكيميائية عن طريق:

  1. تحلل من المعادن. تذوب بعض المعادن مثل الهاليت والمبخرات الأخرى بسهولة شديدة في الماء. المعادن الأخرى ، وخاصة السيليكات ، لا تذوب بسهولة. توجد الكربونات بينهما وتذوب في المياه الحمضية. (تحتوي مياه الأمطار على درجة حموضة تبلغ 5.7 ~ بسبب ذوبان ثاني أكسيد الكربون2، حتى بدون تلوث "المطر الحمضي".) نتائج الذوبان هي الأيونات في الماء التي يتم نقلها في اتجاه مجرى النهر. لا تترسب الأيونات حتى يتبخر الماء ، أو تتفاعل مع المعادن الأخرى ، أو تستخدمها الكائنات الحية لصنع القذائف. في كثير من الأحيان ، يذوب جزء فقط من الصخر ، تاركًا حبيبات متغيرة يمكن نقلها بواسطة الرياح والمياه وما إلى ذلك.
  2. تغيير من المعادن. لا تذوب معادن السيليكات بسهولة ، لكنها تتفاعل مع الماء لتكوين معادن جديدة. يتفاعل الفلسبار مع الماء لتكوين المعادن والأيونات الطينية ، ويتفاعل الزبرجد الزيتوني مع الماء والأكسجين2 لتكوين أكاسيد ومعادن طينية وأيونات ، يتفاعل البيريت مع الماء و O2 لتكوين الأكاسيد والحموضة وأيونات الكبريتات. عادة ما تكون أكاسيد الحديد ، مثل الهيماتيت ، حمراء اللون ، مما يعطي الصخور المتآكلة صبغة صدئة. يعد تعديل المعادن أحد المصادر الرئيسية للمعادن الطينية والحبوب الطينية.

صورة الصخور المجوية كيميائيا في نيوزيلندا. كان لهذا النتوء في الأصل نفس تركيبة الصخور الموضحة في الصورة السابقة ، لكنه تعرض لمزيد من المياه وكذلك عمليات التربة بمساعدة النبات.

علم المعادن من الصخور المتجمدة

تحتوي الرواسب التي تعرضت بشكل أساسي للعوامل الجوية الفيزيائية على معادن مشابهة لتلك الموجودة في الصخور الأم. إذا كانت الرواسب قد تعرضت لعوامل التجوية الكيميائية المكثفة ، فسيكون من الأصعب بكثير توصيف صخور المصدر لأن التركيب قد تغير على نطاق واسع. بشكل عام ، يعتمد تكوين الرواسب على معادن الصخور الأصلية ، وكيفية نقلها ، وبيئة التجوية.

بعض المعادن تتغير بسرعة أكبر من غيرها. من الصعب إذابة الكوارتز وهو صعب ، لذلك فهو يدوم عادة من خلال التجوية الكيميائية والفيزيائية وهو أكثر المعادن شيوعًا في الرمال على الأرض. في المقابل ، تتفاعل المعادن مثل Ca-feldspar و olivine لتشكيل معادن جديدة بسرعة. هم أقل شيوعًا في الرواسب. وهكذا ، فإن صخور المافيك (التي تحتوي على الكالسيوم الفلسبار والزبرجد الزيتوني والبيروكسين) تميل إلى التغيير إلى المعادن الطينية بسهولة شديدة وتنتج القليل من الرمال والطين الوفير. في المقابل ، تحتوي الجرانيت (الكوارتز ، الفلسبار ، الصوديوم الفلسبار ، الميكا) على معادن تتفاعل بشكل أبطأ وتميل إلى إنتاج حبيبات بحجم الرمل ، وخاصة الكوارتز.

تتضمن القائمة التالية المعادن من أكثر المعادن تفاعلية (نادرًا ما توجد في الرواسب) إلى الأقل تفاعلًا (شائع في الرواسب): أوليفين ، Ca-feldspar ، Pyroxene ، Amphibole ، Na-feldspar ، Biotite ، K-feldspar ، Muscovite ، والكوارتز

التحكم الرئيسي الآخر في معادن الرواسب هو صلابة الحبوب. أثناء النقل ، تضرب الحبوب بعضها البعض. تميل الحبيبات اللينة إلى التلف عندما تصطدم بالحبوب الأكثر صلابة ، وهذا الضرر يمكن أن يتسبب في تكسيرها إلى حبيبات أصغر. وبالتالي ، تصبح الحبوب اللينة أصغر بسرعة كبيرة عندما يتم نقلها مع الحبوب الصلبة. الكوارتز هو أكثر المعادن شيوعًا في الحجر الرملي لأنه صلب وغير متفاعل. تعتبر معادن الطين أيضًا شائعة جدًا لأنها صغيرة جدًا بحيث لا تتلف كثيرًا أثناء الاصطدامات وهي نتاج تغير معادن أخرى.

ضوابط التجوية

يتحكم المناخ بشكل أساسي في مدى وأسلوب التجوية. ماء مهم للغاية ، حتى بالنسبة للعوامل الجوية المادية. كلما زاد وجود الماء ، حدث التجوية بشكل أسرع. درجة حرارة مهم أيضًا. تعزز درجات الحرارة الأكثر دفئًا تفاعلات أسرع ، لذا فإن التجوية الكيميائية تكون أكثر فاعلية في المناخات الدافئة. وبالتالي ، فإن المناخات الدافئة والرطبة تميل إلى أن يكون لها أسرع عوامل التجوية (وظهور نتوء ضعيف). أخيرا، الغطاء النباتي له تأثير قوي على التجوية. تميل النباتات إلى زيادة مدى التجوية الكيميائية عن طريق إنتاج الأحماض العضوية التي تساعد في تكسير الصخور إلى التربة من خلال الانحلال والتغيير. كما أنها تساعد التربة على الاحتفاظ بالرطوبة ، مما يزيد من توافر المياه للتجوية. يمكن أن تساعد جذورها في توسيع الشقوق وزيادة التجوية الجسدية.

بعض الأسئلة الكبيرة التي لدينا حول المريخ الآن تتعلق بمدى وتوقيت التجوية الكيميائية. لا يوجد نباتات. في الوقت الحالي ، المناخ بارد جدًا وجاف جدًا ، لذا فإن معدل التجوية الكيميائية الآن منخفض للغاية. ومع ذلك ، فإن معظم الصخور الموجودة على سطح المريخ (التي وصفناها) هي بازلت ، والتي تحتوي على معادن زجاجية ومافيك والتي يجب أن تتغير "بسرعة" إذا تلامست مع الماء. (الصورة على اليمين عبارة عن رمال تهب بالرياح في Gale Crater ، المريخ.)

ماذا تتوقع أن ينتج البازلت المجوى كيميائيًا؟ ما الذي يجب أن نبحث عنه كدليل على التجوية الكيميائية السابقة على المريخ؟ كيف يمكن أن تبدو المنتجات من التجوية البازلتية مختلفة إذا نظر المرء إلى البازلت نفسه أو الرواسب التي تآكلت من البازلت المتآكل؟ (البازلت هو في الغالب بلاجيوجلاز (الفلسبار الكالسيوم) والبيروكسين ، مع أو بدون الزبرجد الزيتوني ، وكذلك الزجاج. يحتوي على أقل من 20٪ كوارتز.)

بمجرد إنتاج الرواسب عن طريق التجوية ، فإنها تكون متاحة للنقل. القوتان الرئيسيتان في التآكل هما تدفق السوائل والجاذبية. تدفق السوائل هو أكثر ما نتحدث عنه ، على سبيل المثال التعرية الجليدية للرواسب ، والرواسب التي تهب عليها الرياح ، والنقل المائي في الغالب. المياه المتدفقة هي التأثير الأكبر في التعرية على الأرض لأنها شائعة جدًا وفعالة في نقل الرواسب.

سعة النقل

يحدث التآكل بواسطة الماء عندما يتدفق الماء عبر سطح ، ويكون التدفق قادرًا على نقل رواسب أكثر مما يتحرك حاليًا كحمل قاع. وهذا ما يسمى "قدرة" نقل الرواسب. يمكن التقاط عدد معين من الحبوب بحجم معين بواسطة تأثير برنولي لتدفق معين. إذا كان هناك الكثير من الحبوب ، فإنها تبدأ في الاصطدام وتتغير خصائص نقل الرواسب. يتم توجيه الحبوب مرة أخرى نحو السرير وأعلى في التدفق. في النهاية ، يعود المزيد إلى السرير أكثر مما يتم رفعه في التدفق ، وتتراكم الرواسب. يمكن أن تترسب الرواسب حتى بسرعات تدفق عالية عندما يكون هناك حبيبات أكثر من قدرة النقل للتدفق. * على النقيض من ذلك ، إذا كان هناك نقص في الحبوب الصغيرة بما يكفي ليتم نقلها بواسطة التدفق ، على سبيل المثال يعمل التدفق على تحريك جميع الحبوب الموجودة ، وسيتم تآكل أي حبيبات جديدة من السرير بمجرد توفرها. عندئذ يكون للتدفق سعة نقل زائدة.

* فكر في إلقاء حمولة شاحنة من الرمل الناعم في نهر سريع الحركة ، يستغرق الأمر وقتًا لنقل كل تلك الرواسب حتى لو كانت سرعة التدفق من الناحية النظرية سريعة بما يكفي لتآكل الرمال الناعمة.

واحدة من أكثر الأوقات شيوعًا التي يكون فيها التدفق لديه سعة نقل زائدة هي عندما يتم تسريع التدفق. نعلم من مخطط Hjulstrom أن التدفقات الأسرع تنقل الحبيبات الأكبر. يمكنهم أيضًا نقل المزيد من الحبوب. وبالتالي ، فإن المياه المتدفقة من منحدر ضحل إلى منحدر أكثر حدة تتسارع عادة ، ولها سعة زائدة وتؤدي إلى تآكل الرواسب. عندما يتباطأ ، تقل قدرة النقل ، وتتراكم الرواسب. في الفيضانات ، تزداد المياه عمقًا وتتسارع وتؤدي إلى تآكل الرواسب وتنقلها. عندما ينتهي الفيضان أو تمتد مياه الفيضان على مساحات أكبر ، يتباطأ الماء ويترسب الرواسب الزائدة. بشكل عام ، يحدث التآكل عندما تتسارع التدفقات أو عندما تنتقل المياه من بيئة منخفضة الرواسب (مثل مجرى السد) إلى بيئة بها المزيد من الرواسب (مثل قاع النهر).

النقل بالجاذبية للرواسب

تسحب الجاذبية الرواسب إلى أسفل المنحدرات الشديدة من خلال الزحف أو الصخور أو الحطام المتساقط والانهيارات الأرضية والانهيارات. هذه العمليات مهمة حقًا للتلال في كاليفورنيا الساحلية حيث يوجد ما يكفي من المياه للعوامل الجوية على نطاق واسع ، ولكن هناك القليل من الجريان السطحي للمياه في معظم الأوقات.

فيما يلي بعض مقاطع الفيديو للرواسب المنقولة بالجاذبية:

عادةً ما يكون تركيز الرواسب مرتفعًا جدًا في هذه التدفقات ، مما يعني أن الحبيبات تتصادم مع بعضها بشكل متكرر. يمكن أن تساعد تصادمات الحبوب في الحفاظ على حركة التدفق ولكن الحبوب تزيد من لزوجة التدفق (تقليل عدد رينولدز). تمنع هذه الاصطدامات واللزوجة العالية أحجام الحبوب المختلفة من الفرز ، ومعظم رواسب تدفق الجاذبية يتم فرزها بشكل سيئ. في حالة وجود الكثير من الرواسب بحجم الطين ، تكون لزوجة التدفق عالية ، ويمكن أن تكون التدفقات صفائحية (رقم رينولدز <500) ، مما ينتج رواسب مرتبة بشكل سيئ للغاية. غالبًا ما تسمى هذه التدفقات الطينية أو تدفقات الحطام. شاهد مقاطع الفيديو مرة أخرى ، وتوقع خصائص الرواسب التي ستترسب بواسطة العمليات المختلفة.


سوبر ستار

التعرف على كيفية تشكل التضاريس مثل الدلتا والأودية والكثبان الرملية نتيجة للتغيرات التي تطرأ على سطح الأرض ورسكووس بفعل الرياح والمياه والجليد.

الفهم الأساسي

يعرف الطالب أن سطح الأرض يتغير باستمرار ويتكون من موارد مفيدة.

خلفية علمية

التجوية والتآكل: السيد SciGuy (موقع الويب) - تلخص الصور والرسوم التوضيحية الرائعة العمليات المختلفة للعوامل الجوية والتعرية.

تآكل: Geography4Kids (موقع الويب) - نظرة عامة أساسية على عمليات التعرية. انقر فوق علامات التبويب اليمنى للتعرف على التعرية العميقة والعوامل الجوية.

درس التوقيع

التجوية والتآكل: متحف الجيولوجيا بولاية إلينوي على الإنترنت (PDF) - يكمل الطلاب المحطات حول الفصل الدراسي للتعرف على أنواع مختلفة من التجوية والتعرية. (استخدم الجزء الأول ، & ldquo محطات الطقس. & rdquo)

الدروس الداعمة

التجوية والتعرية: شبكة التعليم في ولاية يوتا (موقع إلكتروني) - يتعرف الطلاب على عملية التجوية من خلال فحص الرواسب من الصخور.

هل تدوم الصخور إلى الأبد؟ Kids GeoZone (موقع الويب) - يحدد هذا الدرس ، من هيئة المسح الجيولوجي في كاليفورنيا ، أربع تجارب توضح تأثيرات التجوية الميكانيكية والكيميائية.

دروس تفصيلية وملحقات

إظهار الفرق بين التعرية والتجوية: Alabama Learning Exchange (موقع الويب) - يقوم الطلاب بالتحقيق في التجوية والتآكل ، ويرون أمثلة لكل عملية ، ويتعلمون الفرق بينهما.

أفكار التقييم

1. اطلب من الطلاب تحديد أمثلة التجوية حول أحيائهم ومراقبتها والإبلاغ عنها. يجب أن تصف تقاريرهم التجوية التي لاحظوها ، ويجب أن تجيب على الأسئلة ، "ما العامل الذي يسبب التجوية؟" و "ما الذي يمكن فعله للحد من التجوية؟"

2. قم بطي ورقة أفقية (طي النقانق) وقم بقص منتصف قسم واحد. قم بتسمية الجزء الأمامي من أحد الأقسام & ldquoweathering & rdquo والآخر & ldquoerosion. & rdquo أسفل اللوحة المناسبة ، اطلب من الطلاب كتابة أو رسم مثال لكل عملية.

وصلات الأدب

التجوية والتآكل: اهتراء الصخور. هوفمان ، ستيفن م. (ISBN 10: 1448827116)

التعرف على الصخور ، والتجوية ، والتآكل باستخدام منظمي الرسوم. إستيجاريبيا ، ديانا (ISBN 10: 1404250425)

الجبل المختفي وألغاز الأرض الأخرى: التعرية والعوامل الجوية. سبيلسبري ، ريتشارد ولينجارد ، دارين (ISBN 10: 1410919552)

التجوية والتآكل (النظر إلى المناظر الطبيعية). جيفورد ، كلايف (ISBN-10: 1583407316)

العلوم ذات الصلة TEKS

(5.7 أ) تكوين الصخور والوقود الأحفوري
من المتوقع أن يستكشف الطالب العمليات التي أدت إلى تكوين الصخور الرسوبية والوقود الأحفوري.

(5.7 د) الحفريات
يتوقع من الطالب تحديد الحفريات كدليل على الكائنات الحية السابقة وطبيعة البيئة في ذلك الوقت باستخدام النماذج.

الرياضيات ذات الصلة TEKS

5.12 ب يتوقع من الطالب استخدام النتائج التجريبية لعمل تنبؤات.


أنواع وأمثلة التجوية

حسنًا ، لقد ناقشنا حتى الآن أن الظاهرة الطبيعية التي تساعد في التحلل المستمر للصخور والتربة والمعادن لتغيير هيكلها تُعرف باسم التجوية. ولكن هناك العديد من العوامل مثل النشاط البيولوجي والطقس المتطرف والماء والرياح والجليد والأسباب البيئية الأخرى التي تؤدي أيضًا إلى إرخاء الصخور والتربة من خلال عملية التجوية.

دعونا الآن نحاول فهم الأنواع المختلفة من التجوية بأمثلة مناسبة.

1. التجوية الفيزيائية أو الميكانيكية

يُعرف تفكك الصخور إلى قطع أصغر بالتجوية الفيزيائية. عندما تدخل المياه إلى مسام الصخور وتتشقق ثم تتجمد ، فإنها تضطر إلى الانهيار ، والذي يحدث عمومًا بسبب التجوية الميكانيكية. تعتبر التجوية الصقيعية ، وتكتل الصقيع ، وتكتل الجليد ، والتكسير بالتبريد من الأسباب الشائعة للعوامل الجوية الميكانيكية.

تتوسع المياه بمجرد تجميدها داخل الصخور بنسبة 10٪ ، مما يجبر الصخور على الانهيار. الضغط على الصخور إلى جانب تغير المناخ هو السبب في تكسر الصخور إلى شظايا.

2. التجوية البيولوجية

تشير التجوية العضوية أو البيولوجية إلى تفكك الصخور بفعل الكائنات الحية. تزحف الأشجار والنباتات إلى الصخور أثناء نموها في الحجم ، وبالتالي تمارس الضغط على الصخور. نتيجة لذلك ، تفتح الشقوق الصخور بقوة وتوسع الشقوق.

الكائنات الدقيقة مثل الطحالب والطحالب والأشنات تنمو فوق الصخور وتنتج مواد كيميائية لديها القدرة على كسر الجزء الخارجي من الصخور. علاوة على ذلك ، يمكن للحيوانات المختبئة مثل الشامات والسناجب والأرانب تسريع عملية تطور الشقوق وتؤدي في النهاية إلى انهيار الصخور والأسطح.

3. التجوية الكيميائية

تحدث التجوية الكيميائية عندما يتم تكسير الصخور بواسطة عوامل كيميائية. هذه العملية تدريجية ومستمرة ، مما يغير المعادن في الصخور ويجعلها تتفكك وتذوب في النهاية.

عندما يتفاعل الماء والأكسجين مع المعادن ، يحدث تفاعل كيميائي ، وتتغير الصخور في التركيب بمرور الوقت. يحدث التحلل المائي والأكسدة ، والنتيجة هي أنها تؤدي إلى تكوين مركب جديد.

يؤدي المطر الحمضي إلى تفكك الصخور وتذويب حبيبات الصخور. ومع ذلك ، فإن التجوية الكيميائية تعتمد على نسيج الصخور. على سبيل المثال ، الحجر الجيري أكثر عرضة للتفكك الكيميائي مقارنة بالصخور المتحولة.


التجوية الميكانيكية

التجوية الميكانيكية (وتسمى أيضًا التجوية الفيزيائية) تكسر الصخور إلى قطع أصغر. هذه القطع الصغيرة تشبه الصخور الكبيرة ، لكنها أصغر. هذا يعني أن الصخرة قد تغيرت جسديًا دون تغيير تكوينها. القطع الأصغر لها نفس المعادن ، بنفس نسب الصخر الأصلي.

هناك العديد من الطرق التي يمكن من خلالها تقسيم الصخور إلى قطع أصغر. آسفين الجليد هو الشكل الرئيسي للتجوية الميكانيكية في أي مناخ يدور بانتظام فوق وتحت نقطة التجمد (الشكل 2). تعمل عملية تدعيم الجليد بسرعة ، مما يؤدي إلى تفتيت الصخور في المناطق ذات درجات الحرارة التي تزيد وتحت درجة التجمد في النهار والليل ، وأيضًا تلك الدورة فوق وتحت درجة التجمد مع المواسم.

يكسر الجليد الوتد الكثير من الصخور لدرجة أن أكوامًا كبيرة من الصخور المكسورة تُرى عند قاعدة أحد التلال ، حيث تنفصل شظايا الصخور وتتساقط. يعد انحناء الجليد أمرًا شائعًا في المناطق القطبية للأرض وخطوط العرض الوسطى ، وكذلك في الارتفاعات العالية ، مثل الجبال. تآكل هو شكل آخر من أشكال التجوية الميكانيكية. في حالة التآكل ، تصطدم إحدى الصخور بحجر آخر

الشكل 3. تتآكل الصخور الموجودة على الشاطئ بفعل التآكل حيث تؤدي الموجات العابرة إلى اصطدامها ببعضها البعض.

  • تسبب الجاذبية تآكلًا عندما تتساقط الصخور على سفح الجبل أو الجرف.
  • يتسبب تحرك المياه في حدوث تآكل حيث تتصادم الجزيئات الموجودة في الماء وتتصادم مع بعضها البعض.
  • يمكن للرياح القوية التي تحمل قطعًا من الرمال أن تنفجر الأسطح.
  • يحمل الجليد في الأنهار الجليدية العديد من أجزاء وقطع الصخور. الصخور الموجودة في الجزء السفلي من النهر الجليدي تتخلص من الصخور الموجودة بالأسفل.

يجعل التآكل الصخور ذات الحواف الحادة أو الخشنة ناعمة ودائرية. إذا كنت قد جمعت زجاج الشاطئ أو الحصى من مجرى مائي ، فقد شاهدت عمل الكشط (الشكل 3).

الآن بعد أن عرفت ما هي التجوية الميكانيكية ، هل يمكنك التفكير في طرق أخرى يمكن أن تحدث؟ يمكن للنباتات والحيوانات القيام بأعمال التجوية الميكانيكية (الشكل 4). يمكن أن يحدث هذا ببطء حيث تنمو جذور النبات إلى صدع أو كسر في الصخور وتنمو تدريجيًا بشكل أكبر ، مما يؤدي إلى فتح الشق. يمكن للحيوانات التي تختبئ أيضًا أن تكسر الصخور أثناء قيامها بالحفر بحثًا عن الطعام أو لتكوين مساحات معيشية لأنفسهم.

الشكل 4. (أ) الأنشطة البشرية هي المسؤولة عن كميات هائلة من التجوية الميكانيكية ، عن طريق الحفر أو التفجير في الصخور لبناء المنازل والطرق ومترو الأنفاق أو المحاجر. (ب) التجوية الملحية لأحجار البناء في جزيرة جوزو ، مالطا.

تزيد التجوية الميكانيكية من معدل التجوية الكيميائية. عندما تتكسر الصخور إلى قطع أصغر ، تزداد مساحة سطح القطع في الشكل 5. مع تعرض المزيد من الأسطح ، هناك المزيد من الأسطح التي يمكن أن تحدث التجوية الكيميائية عليها.

الشكل 5. التجوية الميكانيكية قد تزيد من معدل التجوية الكيميائية.


تتحكم التجوية الكيميائية في معدلات التآكل في الأنهار

منظر لمنابع Waianaia Gulch على الجانب المبلل ، والذي ينتهي عند مخروط جمرة ، معروف في هاواي باسم pu’u. بريندان ميرفي.

أظهرت دراسة جديدة أن التجوية الكيميائية يمكن أن تتحكم في مدى تأثر الصخور الأساسية في مجاري الأنهار بالتآكل. بالإضافة إلى شرح كيف يمكن أن يؤثر المناخ على معدلات تآكل المناظر الطبيعية ، قد تحسن النتائج أيضًا قدرة العلماء على تفسير وتوقع ردود الفعل بين التعرية وتكتونية الصفائح ومناخ الأرض.

نُشر البحث ، الذي قادته جامعة تكساس في أوستن ، في مجلة Nature في 14 أبريل.

المؤلف الرئيسي بريندان ميرفي (يسار) ودكتوراه. المستشار جويل جونسون (يمين) يتنزه إلى منابع الأنهار على الجانب الجاف من شبه جزيرة كوهالا. كوري كيرشنر.

قال بريندان ميرفي ، دكتوراه: "يقدم بحثنا آلية محددة قائمة على العمليات لشرح كيف ولماذا يعتمد تآكل النهر على المناخ ، وربما أيضًا لماذا وجدت الدراسات السابقة حساسيات متضاربة للمناخ في المناظر الطبيعية المختلفة". طالب في كلية علوم الأرض بجامعة تكساس جاكسون الذي قاد البحث.

أجرى مورفي البحث مع جويل جونسون ، الأستاذ في قسم العلوم الجيولوجية بكلية جاكسون ، ونيكول جاسباريني من جامعة تولين وليونارد سكلار من جامعة ولاية سان فرانسيسكو.

تحدث التجوية الكيميائية عندما تتفاعل المعادن الموجودة في الصخور مع الماء. هذه التفاعلات الكيميائية تضعف الصخور جسديًا عن طريق تغيير هيكلها. ثم تصبح الصخور في مجاري الأنهار أكثر عرضة للتآكل من خلال العمليات الفيزيائية ، مثل آثار الرواسب المحمولة في المياه المتدفقة.

قال مورفي إنه ثبت أن التجوية الكيميائية تؤثر على قوة الصخور. لكن العلماء يفتقرون إلى البيانات حول مدى تأثير التجوية الكيميائية على تآكل الأنهار. لاستكشاف المشكلة ، سافر الفريق إلى جزيرة هاواي الكبيرة ، حيث يتكون حجر الأساس بالكامل من البازلت البركاني ، لجمع البيانات حول التجوية الكيميائية ، وقوة الصخور ، ومعدلات التعرية في الجداول عبر المناطق الرطبة والجافة من الجزيرة.

قال مورفي: "تعد هاواي معملًا طبيعيًا بسيطًا لدراسة كيفية التحكم في تآكل الأنهار لأنها تحتوي على صخور موحدة وتدرج شديد للغاية في هطول الأمطار". "ذهبنا للتحقق مما إذا كان معدل هطول الأمطار المحلي يغير قوة الصخور في الأنهار ثم بحثنا عن آلية لشرح ذلك."

قلب من البازلت مأخوذ من مجرى نهر بوانوي جولش على الجانب الجاف لشبه جزيرة كوهالا.كوري كيرشنر.

قاموا بقياس قوة الصخور باستخدام مطرقة شميدت ، وهو جهاز يقيس صلابة السطح في الحقل ، كما قاموا أيضًا بتحليل كيمياء وكثافة عينات الصخور في المختبر لتحديد تأثير التجوية الكيميائية.

تمشيا مع فرضيتهم ، وجدوا أن حجر الأساس كان أكثر تجوية كيميائيًا وأضعف جسديًا حيث كانت معدلات هطول الأمطار المحلية أكبر. وقال مورفي إن الأهم من ذلك هو اكتشافهم أن مواقع هطول الأمطار العالية يمكن أن تحافظ على معدلات تآكل عالية على الرغم من التعريض المستمر "للصخور الطازجة" - الصخور التي كانت في السابق تحت السطح المتآكل ولم يتم تغييرها كيميائيًا.

وجد الباحثون أن صخور الأساس الجديدة تتساقط بسرعة عند تعرضها على السطح ، مما يضعف الصخور ويسمح لها بالتآكل بكفاءة عن طريق النهر.

قال مورفي: "يقدم هذا ردود فعل إيجابية تسمح لمجاري الأنهار بالحفاظ على معدلات تجوية عالية ، وصخور أضعف ، ومعدلات تآكل عالية".

استنادًا إلى النتائج التي توصلوا إليها ، قام الباحثون بتعديل نموذج رقمي يصف كيف تقطع الأنهار المناظر الطبيعية ، كما قال جونسون ، ووجدوا أن بيانات التجوية الكيميائية حسنت بشكل كبير من قدرتهم على التنبؤ بأنماط شق النهر.

"بمجرد تضمين تأثير المناخ الذي يوضح أن التجوية الكيميائية تضعف القاعدة الصخرية وتجعلها أكثر قابلية للتآكل ، يمكننا القيام بعمل أفضل بكثير لمطابقة نمط ومعدلات الشق الذي يحدث عبر هذا المشهد." قال جونسون.

على الرغم من أن الباحثين فحصوا نوعًا واحدًا فقط من الصخور ، إلا أن مورفي قال إن الآلية التي تربط التجوية الكيميائية بقوة الصخور والتآكل يجب أن تنطبق على جميع أنواع الصخور. قال مورفي إن فهم العلاقة بين التعرية والتجوية الكيميائية يمكن أن يساعد في تحديد الدور الذي يلعبه المناخ في نحت المناظر الطبيعية والتأثير على الدورات العالمية.

مجرى ذو أرضية صخرية قاسية بعد حدث تدفق حديث في شبه جزيرة كوهالا. بريندان ميرفي.

قال مورفي: "إن القدرة على فهم كيفية تآكل المناظر الطبيعية بشكل أفضل أمر مهم ، لأن تآكل الصخور يؤثر على التجوية الكيميائية ، والتي تعد مكونًا رئيسيًا في دورة الكربون العالمية ويمكن أن تؤثر على المناخ العالمي من خلال إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي". "إن القدرة على نمذجة تطور المناظر الطبيعية وكيف يلعب المناخ فيها أمر مهم لربط هذه الدورات العالمية الأكبر معًا."

تم تمويل البحث من قبل National Science Foundation ومنحة Tulane Research Enhancement.

للمزيد من المعلومات الرجاء الاتصال: أنطون كابوتو ، مدير الاتصالات في مدرسة UT Jackson لعلوم الأرض ، 512-232-9623 أو مونيكا كورتشا ، مسؤول الشؤون العامة في كلية UT Jackson لعلوم الأرض ، 512-471-2241


شاهد الفيديو: التجويه وأنواعها (شهر اكتوبر 2021).