Il meteorismo è uno dei processi geologici più fondamentali che modellano la superficie terrestre su entrambi i tempi brevi e immensi. Descrive la ripartizione in-situ di rocce, minerali e suoli attraverso interazioni fisiche, chimiche e biologiche con l'atmosfera, l'idrosfera e la biosfera. A differenza dell'erosione, che comporta il trasporto di materiale rotto, il meteorologia prepara rocce per la rimozione e la deposizione, rendendolo un precursore critico del paesaggio pendio.

Tipi di Meteo

Il meteorismo è diviso in tre categorie: fisico (o meccanico), chimico e biologico. In natura questi processi raramente si verificano in isolamento; invece, lavorano sinergicamente per abbattere i materiali rocciosi.

Meteorologia fisica

Il clima fisico comporta la disintegrazione meccanica della roccia senza alterarne la composizione chimica.

  • Frost Wedging[] (gelo-sforzo): I paraggi d'acqua in crepe e articolazioni in roccia. Quando le temperature scendono sotto il congelamento, l'acqua si espande di circa il 9% mentre si trasforma in ghiaccio, esercitando una pressione enorme sulla roccia circostante.
  • Crescita di cristallo di sale[[] (haloclasty): In ambienti aridi e costieri, l'acqua salina evapora dai pori rocciosi, lasciando dietro i cristalli di sale.
  • L'espansione e la contrazione termici[[]: cambiamenti di temperatura rapidi – comuni nei deserti – perché i minerali nelle rocce si espanderanno e si contraggono a velocità diverse. Nel tempo, questo stress differenziale porta alla deformazione superficiale (esfoliazione) e allo sviluppo di strati curvi e simili a cipolla.
  • Abrasione[[]]: Mentre spesso associato all'erosione, all'abrasione attraverso sabbia a vento, sedimenti a base d'acqua, o ghiaccio glaciale fisicamente indossa superfici a roccia esposta, lucidando e scolpindole.
  • Scaricare ed esfoliare[[]: Quando la roccia sovrastante viene rimossa dall'erosione, si riduce la pressione sulla roccia sottostante. La roccia si espande verso l'esterno, creando articolazioni di lamiere parallele alla superficie.

Meteorizzazione chimica

Il meteorismo chimico altera la composizione interna delle rocce attraverso reazioni che coinvolgono acqua, ossigeno, acido carbonico e altri agenti. È più efficace in ambienti caldi e umidi e contribuisce in modo significativo alla formazione del suolo e alla scolpitura dei paesaggi carsici.

  • Hydrolysis[[]: L'acqua reagisce con minerali di siliceto (ad esempio feldspato) per formare minerali di argilla e ioni disciolti. Ad esempio, l'idrolisi di feldspato di potassio produce argilla caolinite, ioni di potassio e silice, rilasciando nutrienti che sostengono gli ecosis.
  • Ossidazione[[]: L'ossigeno disciolto in acqua o in aria reagisce con minerali portanti di ferro, convertendo ferro ferro (Fe2+) in ferro ferrico (Fe3+). Questa reazione produce ossidi di ferro (ematite) e idrossidi di ferro (limonite), dando rocce una caratteristica macchia rossa, gialla o marrone.
  • Carbonation[]: L'anidride carbonica nell'atmosfera si dissolve in acqua piovana per formare acido carbonico debole (H2CO3). Questo acido reagisce con calcite (carbonato di calcio) in calcare e marmo, sciogliendo la roccia e creando caratteristiche carsiche distintive come grotte, bucato e sistemi di drenaggio sotterraneo.
  • Soluzione[]: Alcuni minerali, come il sale di roccia (halite) e il gesso, si dissolvono direttamente in acqua senza richiedere l'acido. Questo processo è rapido in climi umidi e può portare a vuoti sotterranei e sottospecie.
  • Hydration[: Le molecole d'acqua vengono assorbite nella struttura cristallina di alcuni minerali, causando loro di espandersi e indebolirsi.

Meteorologia biologica

Gli organismi viventi accelerano sia il meteorismo fisico che chimico attraverso una varietà di meccanismi:

  • Root Wedging[[]: Le radici dell'albero e delle piante crescono in crepe e fessure, indiscrendono le rocce come si ispessiscono. Questa forza fisica può dividere i massi e dislocare i frammenti di roccia.
  • Corrowing and Trampling[[[]: Animali come lombrichi, formiche e roditori mescolano e aerano il terreno e possono portare superfici rocciose fresche alla superficie dove il tempo è accelerato.
  • Acido organico[: Liceni, muschi e radici vegetali secreiscono gli acidi organici che dilatano gli ioni metallici e dissolvono i minerali. Anche i biofilm microbici producono composti che migliorano l'affinamento chimico.
  • Biochimica Meteorizzazione[[]: Fungi e batteri possono ossidare o ridurre gli elementi, solubilizzando i nutrienti dalle rocce. Ad esempio, alcuni microbi convertono il ferro insolubile in forme solubili, contribuendo al decadimento della roccia.

Fattori che influenzano i tassi di Meteorizzazione e gli stili

Il meteo non si verifica uniformemente in tutto il mondo. Diversi fattori chiave determinano quali processi dominano e come la roccia veloce si rompe:

  • Climate[: La temperatura e le precipitazioni sono i controlli più importanti.I climi umidi favoriscono un rapido clima chimico; i climi freddi o aridi favoriscono i processi fisici.
  • Tipo di rotazione e Mineralogia[[]: Rocce ricche di minerali facilmente atmosferici come calcite o decadimento olivico molto più veloce di quelli composti da minerali di quarzo resistente o di argilla stabile. Granito, con i suoi cristalli di quarzo e feldspato, le condizioni meteorologiche più lentamente di calcare.
  • Topografia[]: Le piste di Steep promuovono il meteorismo fisico attraverso la cracking a gravità e permettono una rapida rimozione dei detriti atmosferici, esponendo la roccia fresca.
  • Vegetation and Atto[[]: La vegetazione densa aumenta la produzione di acido organico e l'attività di radice, proteggendo anche il suolo dall'erosione.
  • Time[]: Anche i processi lenti rimodellano i paesaggi su scala geologica. I profili di meteorologia (regolith) nelle regioni tropicali possono estendere decine di metri sotto la superficie, testimoniando milioni di anni di decadimento chimico.

Il ruolo del tempo nell'evoluzione del paesaggio

Il meteorismo influenza direttamente la formazione di suoli, la forma delle forme terrestri e il trasferimento dei sedimenti attraverso il paesaggio, ed è il primo passo nel ciclo di erosione-trasporto-deposizione che guida l'evoluzione del paesaggio.

Formazione del suolo (Pedogenesis)

Il meteorismo fornisce le particelle minerali che compongono la frazione inorganica del suolo. Come le temperature delle rocce, forma il renit—uno strato sciolto di frammenti di roccia e minerali. Nel tempo, questo regolith si mescola con materia organica (humus) da piante e organismi in decomposizione per creare il vero suolo.

  • Nei tropici umidi[[], le sue silice e basi di meteorologia chimica intensa, lasciando dietro gli ossidi di ferro e alluminio, formando terreni in laterizio profondi e rossicci che sono poveri per l'agricoltura.
  • Nelle regioni temperate[], il moderato meteorismo produce terreni alomi fertili con orizzonti ben definiti (A, B, C).
  • Nelle zone aride[[], l'umidità limitata significa poco cambiamento chimico; i suoli sono sottili, grossolani e ricchi di minerali non bagnati (aridisol).

Spessore del suolo, composizione e fertilità sono tutte conseguenze dirette del regime meteorologica che opera sul materiale genitore.

Sviluppo delle forme di terra

Il meteorismo forma le forme terrestri ad ogni scala. Il meteorismo differenziale, dove le rocce meno resistenti si erosidono più velocemente di quelle più resistenti, crea molte delle caratteristiche più iconiche del mondo:

  • Arches and Hoodoos[[]: In paesaggi di arenaria come il Canyon di Bryce di Utah, meteorologia chimica e fisica lungo le articolazioni e piani di biancheria da letto crea archi delicati e le guglie torreggianti.
  • Esfoliazione Domes[[]: scarico e espansione termica producono grandi lastre curve che si staccano dalle intrusioni granitiche, formando cupole lisce come Stone Mountain, Georgia.
  • Topografia di Karst[[[]: La carbonazione di calcare crea buche, scompaiono ruscelli, grotte e pinnacoli drammatici. Il National Geographic descrive come questi paesaggi formano e il loro significato ecologico.
  • Inselbergs[: Nelle regioni semiaridi, il meteorismo chimico intorno alle articolazioni isola i residui di roccia di grandi dimensioni, lasciando colline isolate come Uluru (Ayers Rock) in Australia.

Processi di erosione

Il materiale meteorato è più vulnerabile all'erosione da acqua, vento, ghiaccio e gravità. Il tasso di erosione dipende spesso da come rapidamente le intemperie producono detriti trasportabili.

  • L'erosione glaciale[] è più efficace quando il bordo del gelo ha già fratturato la roccia a letto in blocchi impilabili.
  • L'erosione glaciale[] trasporta sedimenti atmosferici a valle, intagliando valli e depositando fan alluvionali e deltas.
  • L'erosione del vino[] nei deserti raccoglie grani fini prodotti da meteorologia del sale e da abrasione.

L'interazione tra meteo e erosione rimodella continuamente la superficie terrestre, guidando l'evoluzione a lungo termine delle montagne, delle pianure e delle coste.

Impatto del clima sul Meteo

Il clima esercita un controllo dominante sul tipo e sull'intensità delle intemperie. I geologi utilizzano zone climatiche per prevedere regimi meteorologici dominanti:

Clima tropicale

Le temperature elevate durante l'anno (25-30°C) e le precipitazioni pesanti (>2,000 mm/anno) accelerano le reazioni chimiche. L'idrolisi, l'ossidazione e la carbonazione sono rampanti, producendo spesso saprolite profonde e fortemente lecite. La rapida ripartizione dei feldspati porta a suoli ricchi di argilla, mentre la rimozione della silice solubile arricchisce il materiale residuo in ferro e alluminio (i depositi dibauxite formano in questo modo).

Clima Arid e semi-aride

Con meno di 250 mm di precipitazioni all'anno, le intemperie chimiche rallentano notevolmente. I processi fisici dominano: l'espansione termica, la crescita del cristallo di sale e le inondazioni flash occasionali ma intense causano la rottura meccanica. I grani di sabbia dalle intemperie contribuiscono ai campi delle dune. La vegetazione rada limita l'attività biologica.

Clima freddo e polare

I cicli di congelamento-squadra sono l'agente meteorologica primario, producendo frammenti di roccia angolare e ampie pendici di talo. L'azione del gelo può creare terreni modellati (poligoni di pietra) e torse rasate di gelo. Il meteorismo chimico è minimo, anche se qualche dissoluzione si verifica in acqua di fusione di prima portata.

Clima Temperate

Le regioni hanno un mix equilibrato di agenti atmosferici fisici e chimici, mentre il gelo stagionale contribuisce a congelare la disgelo, mentre le precipitazioni moderate provocano idrolisi e carbonazione.

Case Studies of Weathering and Landscape Evolution

Esempi del mondo reale dimostrano come le intemperie scolpiscono la superficie del pianeta nel tempo geologico.

Il Grand Canyon (USA)

Il Grand Canyon è un esempio di scrittura differenziale meteorologia ed erosione. Il fiume Colorado ha inciso oltre 1.800 metri attraverso rocce sedimentarie strati. Le rocce più dure della sabbia e della forma calcarea resistenti, mentre il tempo più morbido di scisto e mudstone in dolci pendii.

Tavole montagne (Sud Africa)

Le montagne a punta piatta del Sudafrica, come Table Mountain a Città del Capo, devono la loro forma a strati di coperture di arenaria quarzoitica resistenti meno sensibili alle intemperie.

Paesaggi carsici (Guangxi, Cina)

Le drammatiche vette calcaree e le buche di Guangxi sono il prodotto di un intenso clima chimico (carbonato) in un clima caldo e umido di monsoon. L'acqua piovana, arricchita con CO2 dalla respirazione del suolo, dissolve il carbonato di calcio lungo articolazioni e fratture, creando pilastri erosi verticalmente e fiumi sotterranei. Il risultato è un paesaggio fengcong (cone karst) – uno dei più distintivi della Terra.

Wave Rock (Australia)

Questa rupe di granito alto 14 metri in Australia occidentale mostra gli effetti delle intemperie chimiche subsuperficiali. L'acqua di terra lungo la base della roccia ha lentamente atmosferico il granito in una forma concava. In seguito, l'erosione del vento e dell'acqua ha rimosso il rigoglioso, esponendo la superficie lisciamente curva.

Impatti umani sul Meteo

Le attività umane stanno alterando i tassi e i modelli naturali di meteorologia. L'estrazione e la cava espongono superfici rocciose fresche alle intemperie. La costruzione urbana accelera la ripartizione fisica attraverso l'esplosione e il traffico pesante. Più subtly, la pioggia acida - causata dalle emissioni di biossido di zolfo e gli ossidi di azoto - aumenta l'acidità delle precipitazioni, accelerando il tempo chimico di edifici e monumenti, dalle facciate di calcare alle pareti di marmo.

Conclusioni

Il meteorismo è molto più di un processo passivo di decadimento della roccia; è una forza attiva e dinamica che guida l'evoluzione del paesaggio, costruisce i suoli, e influenza anche il clima globale attraverso il lungo termine dispendio di CO2 attraverso il meteorologia silicata.