Il paesaggio fisico della Terra è un lavoro in corso, continuamente plasmato da immense forze interne e da processi esterni persistenti. Tra i più fondamentali di queste forze esterne è il tempo. Mentre spesso oscurato dal dramma immediato di un'eruzione vulcanica o frana, il tempo è il motore tranquillo e irrequieto che macina le montagne nella sabbia, crea il terreno che sostiene la vita terrestre e aiuta a regolare il clima profondo sulle embrioni termici.

I principi fondamentali del meteo: In-Situ

Il meteorismo è definito come la rottura in-situ] (che significa "in posto") di rocce e minerali a o vicino alla superficie terrestre. La distinzione tra il meteo e l'erosione è fondamentale: il tempo è la frammentazione e l'alterazione chimica del materiale roccioso senza movimento, mentre l'erosione comporta il trasporto di quelle particelle atmosferiche per gravità, acqua, vento, o ghiaccio.

La Meccanica di Roccia: Meteorizzazione fisica

Il clima fisico, o meccanico, comporta la disintegrazione della roccia in frammenti più piccoli senza alcun cambiamento nella composizione chimica dei minerali. Questo processo si basa sull'applicazione dello stress fisico, che sfrutta le debolezze preesistenti nella roccia come articolazioni, fratture e piani di biancheria.

Frost Wedging e Freeze-Thaw Azione

In ambienti alpini e ad alta quota, il gelo è un meccanismo di clima fisico dominante. Le infiltrazioni d'acqua in crepe nella roccia. Quando la temperatura scende sotto il congelamento, l'acqua si trasforma in ghiaccio e si espande in volume di circa il 9%. Questa espansione esercita un'immensa forza dislivello, misurata in decine di migliaia di libbre per piede quadrato, che è sufficiente per ampliare le fessure.

Scarico e Esfoliazione

Quando le grandi masse di roccia sovrastante sono rimosse dall'erosione, la pressione sulla roccia sottostante è ridotta. La roccia profondamente sepolta, che era sotto immensa pressione limitante, si espande in risposta a questa release. Questa espansione provoca la frattura in fogli o strati paralleli alla superficie del terreno, un processo noto come esfoliazione o lamieratura.

Meteorizzazione di Stress e Insolazione

In ambienti desertici e ad alta quota, le rocce sono soggette a fluttuazioni di temperatura giornaliere estreme. Durante il giorno la superficie della roccia si riscalda e si espande; di notte, si raffredda e si contrae. Diversi minerali all'interno della roccia si espande e si contrae a diversi tassi, creando tensioni interne lungo i confini del grano.

Meteorizzazione del sale (Haloclasty)

Nelle regioni costiere aride e nei letti laghi asciutti (playas), il sale è una forza potente. L'acqua salata entra nei pori e nelle fessure delle rocce. Quando l'acqua evapora, i cristalli di sale sono lasciati indietro. Mentre i cristalli crescono, esercitano pressione sulla roccia circostante. Inoltre, alcuni sali, come il solfato di sodio, possono idratare e espandersi in modo significativo.

La trasformazione dei minerali: Meteorizzazione chimica

Il meteorologia chimica comporta l'alterazione chimica o la distruzione dei minerali all'interno di una roccia, trasformandoli in minerali nuovi e più stabili, che sono alimentati da acqua, ossigeno e acidi presenti nell'atmosfera e nella biosfera.

Dissoluzione

La dissoluzione è la forma più semplice di agenti atmosferici chimici, dove i minerali sono direttamente dissolti in acqua. Ad esempio, l'alilite minerale (il sale di roccia) si dissolve facilmente in acqua. Più in modo significativo, minerali carbonati come calcite (CaCO3) sono attaccati da acidi deboli, un processo fondamentale per la creazione di grotte e paesaggi carsici.

Idrolisi

Idrolisi è probabilmente il più importante processo di meteorologia chimica per generare il suolo. Esso comporta la reazione di minerali silicati con acqua leggermente acida. Gli ioni di idrogeno (H+) dall'acido sostituiscono le cationi di metallo (come potassio, sodio, o calcio) nel reticolo di cristallo del minerale. Un esempio classico è l'idrolisi di feldspato di ortossi (AlSi3O)

Ossidazione

I minerali che portano il ferro sono la reazione dell'ossigeno con i minerali, in particolare il ferro. Quando i minerali di ferro come la pirite (FeS2) o l'olivina (Mg, Fe)2SiO4) sono esposti all'ossigeno e all'acqua, il ferro è ossidato dal suo stato ferroso (Fe2+) al suo stato ferrico (Fe3+), formando ossidi di ferro e idrossidi come rocce gialle come l' e'e' e'.

Carbonizzazione

La carbonizzazione è un tipo specifico di dissoluzione in cui l'anidride carbonica (CO2) nell'atmosfera si dissolve nell'acqua piovana per formare un acido carbonico debole (H2CO3). Questo acido è altamente efficace nella dissoluzione delle rocce carbonate come calcare e marmo. La reazione è: CaCO3 + H2CO3 Caves → Ca(HCO3)2 La formazione di calcio è il bicarbonato primario (Crobasso)

La biosfera come agente meteorologica: Meteorologia biologica

Gli organismi viventi sono potenti agenti atmosferici, contribuendo sia a mezzi fisici che chimici, la biosfera interagisce direttamente con la litosfera per accelerare la rottura della roccia.

Meteorologia fisica

Le radici degli alberi e le altre radici delle piante crescono nelle fessure e nelle articolazioni delle rocce. Come le radici si ispessiscono e allungano, esercitano una forza fisica enorme, efficacemente infilando la roccia a parte. Questo processo è particolarmente efficace nelle rocce ben congiunte.

Meteorizzazione chimica biologica

Le radici vegetali e i loro partner microbici associati (mycorrhizae) revo, rilasciando CO2 nel terreno. Questo CO2 si dissolve in acqua del suolo per formare l'acido carbonico, che è spesso molto più concentrato rispetto all'acqua piovana. Inoltre, molti organismi secrete specifici acidi organici che sono altamente efficaci per sciogliere i minerali.

Fattori critici che influenzano i tassi di meteorizzazione

Il tipo e il tasso di meteorizzazione in una determinata posizione sono regolati da un complesso gioco di fattori. []] è essenziale per prevedere l'evoluzione del paesaggio e la gestione degli impatti ambientali.

  • Climate: Questo è il fattore più importante. Le condizioni di calore e di umidità accelerano le condizioni atmosferiche chimiche, spesso da un fattore di dieci o più rispetto ai climi freddi e secchi. Le condizioni di clima fisico dominano in ambienti freddi, asciutti o alpini dove i cicli di gelo-capo sono frequenti.
  • Tipo di roccia e Mineralogia: La composizione chimica della roccia detta la sua suscettibilità alle intemperie. La serie di stabilità di Goldich prevede la resistenza dei minerali alle intemperie. Minerali che cristallizzano prima a temperature elevate (come l'olivina e il piroxne) sono meno stabili alla superficie della Terra e il tempo molto rapidamente composto.
  • Struttura e Fratture:[] Giunti, piani di biancheria da letto, e difetti sono zone di debolezza che permettono all'acqua e alle radici di penetrare in profondità nella roccia. Altamente fratturata si attiverà molto più velocemente della roccia massiccia e non fratturata. La spaziatura delle articolazioni spesso controlla le dimensioni dei blocchi meteorizzati risultante.
  • Topografia:[] Le piste di scarico promuovono il meteorismo fisico attraverso la gravità e la perdita di massa, ma impediscono anche l'accumulo di suolo e acqua, che possono limitare le atmosfere chimiche.
  • Tempo:] Il tempo è lento. Lo spessore di un profilo meteorificante è una funzione diretta del tempo che il paesaggio è stato esposto agli agenti atmosferici senza una significativa erosione.

Meteo e il ciclo globale del carbonio

Il processo di climatica più profondo e spesso trascurato è la sua funzione di termostato a lungo termine della Terra attraverso il Urey Reaction[, il raffreddamento dopo che il chimico Harold Urey. Il meteorismo globale dei minerali di silice (che fanno la maggior parte della crosta terrestre) consuma il diossido di carbonio atmosferico (CO2).

Paesaggi Forgiati da Meteo

Il tempo è lo scultore primario di alcuni dei paesaggi più distintivi e belli del mondo.

Paesaggi granitici: Domes e Tors

Come discusso, lo scarico di bagni di granito crea spettacolari cupole di esfoliazione. In alcune regioni, un processo a due stadi forma "tor". Il profondo meteorismo chimico lungo le articolazioni nel granito crea un fitto riformismo di pietre arrotondate. In seguito, l'erosione rimuove questo materiale sciolto, lasciando dietro un gruppo di grandi blocchi residui arrotondate appollati sulla roccia—un tor.

Topografia e grotte carsiche

La dissoluzione del calcare da acido carbonico crea un paesaggio unico e drammatico conosciuto come carsico. Le caratteristiche includono i dispersori (doline), i flussi scomparinti, i fiumi sotterranei e i sistemi di grotte estensi decorati con stalattiti e stalagmiti. Il sistema di caverna Mammoth in Kentucky è il più lungo sistema delle grotte del mondo, interamente formato da questo processo di meteorizzazione chimica.

Archi di arenaria e Tafoni

I paesaggi di arenaria sono fortemente influenzati dalle intemperie fisiche e chimiche, spesso in concerto. Il sale, il meteo e l'indurimento dei casi (dove una crosta dura si forma all'esterno della roccia) portano alla creazione di archi spettacolari, rocce equilibrate e alcoves. I modelli intricati di a nido d'ape conosciuti come tafoni sono esempi classici di sale in azione, comunemente visti sulle scogliere costiere e nelle regioni deserte.

La formazione di Bauxite e Laterite

Il leaching di silice e basi lascia dietro un residuo ricco di alluminio e idrossidi di ferro[. Se il residuo è ricco di alluminio, è chiamato bauxite - il minerale primario di alluminio del mondo. Se è ricco di ferro, è chiamato laterite.

Interazioni umane e meteorologia accelerata

Le attività umane hanno un impatto significativo sui processi meteorologici, spesso accelerando i livelli nocivi. L'esempio più importante è la pioggia acida. La combustione dei combustibili fossili rilascia l'anidride solforosa (SO2) e gli ossidi di azoto (NOx) nell'atmosfera, dove formano forti acidi solforici e nitrici. Questa precipitazione inquinata accelera notevolmente le atmosfere chimiche delle pietre da costruzione di carbonato, come marmo e calcare.

Conclusione: L'Eredità di Tempo

Il meteorismo è molto più che il semplice decadimento della roccia. È un processo fondamentale e dinamico che collega la Terra solida all'atmosfera, all'idrosfera e alla biosfera. È il motore della fertilità del suolo, un autista primario del ciclo di carbonio a lungo termine, e l'artista paziente dietro alcuni dei paesaggi più spettacolari del pianeta.