Il meteo e l’erosione sono processi geologici fondamentali che continuamente scolpiscono la superficie terrestre, che si frantumano rocce, trasportano sedimenti e creano paesaggi che vanno dai torri altipiani alle coste che spazzano via. Insieme, queste forze determinano la fertilità del suolo, influenzano la qualità dell’acqua e modellano gli habitat di innumerevoli specie.

Che cosa è il Meteo?

Il meteorismo è la ripartizione in-place di rocce e minerali a o vicino alla superficie terrestre. Non comporta movimento; invece, prepara materiale per il trasporto successivo da erosione. Il tempo può essere fisico, chimico, o biologico, e ogni tipo interagisce con gli altri in natura.

Meteorologia fisica

Fratture fisiche o meccaniche, atmosferiche rocciose senza alterarne la composizione chimica.

  • azione congelata-squadra:[] I seni d'acqua in crepe, congela e si espande, esercitando fino a 200 MPa di pressione. I cicli ripetuti si cuoceno la roccia, creando frammenti angolari chiamati talo. Questo processo domina in ambienti alpini e periglaci.
  • L'espansione e la contrazione termici:[ Nei deserti, grandi oscillazioni di temperatura giornaliere causano l'espansione e il contratto delle rocce. Nel tempo, i tassi di espansione differenziali tra i minerali causano crepe microscopiche.
  • Salire le intemperie: Nelle zone costiere e aride, il sale cristallizza nei pori e nelle fratture. Mentre i cristalli crescono, esercitano pressioni che disintegrano la roccia, creando maltempo (tafoni).
  • Attività biologica:[[] Le radici vegetali si depositano nelle articolazioni e si espandono, mentre gli animali scavanti e i lombrichi disturbano fisicamente il suolo e il regolith.

Meteorizzazione chimica

Le meteoriche chimiche alterano la struttura molecolare dei minerali, rendendoli spesso più sensibili all'erosione.

  • Hydrolysis:[] L'acqua reagisce con minerali di silicato come feldspato per formare minerali di argilla e ioni disciolti. Ad esempio, ortoclasi feldspato meteoriti a argilla caolinite, rilasciando potassio nel processo.
  • Ossidazione:[ Minerali ricchi di ferro, come olivina e pirite, reagiscono con ossigeno per formare ossidi di ferro e idrossidi. Le tonalità rossastre di suoli e arenaria — come quelle del paese rosso roccioso di Utah — provengono da ematite e goethite prodotte da ossidazione.
  • Carbonazione:[] L'anidride carbonica si dissolve nell'acqua piovana per formare un acido carbonico debole. Questo reagisce con calcite in calcare e marmo, sciogliendolo lentamente. La carbonizzazione è responsabile dei paesaggi carsici, compresi i disfori, le grotte e i fiumi sotterranei.
  • Ssoluzione:[] Alcune rocce, come l'alito (il sale di roccia) e il gesso, si dissolvono semplicemente in acqua. Questo può creare una rapida erosione nei depositi di evaporite, portando a collassare caratteristiche e laghi saline.

Meteorologia biologica

Mentre spesso raggruppati con processi chimici o fisici, il clima biologico merita una menzione separata. Microbe, funghi e licheni secrescono i composti chelating che estrarre i nutrienti dai minerali. Le radici degli alberi possono dividere i massi di granito, e anche le attività dei batteri che ossidano o riducono i metalli contribuiscono alle atmosfere.

Cos'è l'erosione?

L'erosione è il processo con cui il materiale atmosferico è staccato e trasportato da agenti naturali, che rimodella i paesaggi, crea bacini sedimentari e si muove ogni anno milioni di tonnellate di sedimenti. Gli agenti primari sono acqua, vento, ghiaccio e gravità. Ogni agente opera a diverse scale e produce forme terrene caratteristiche.

Erosione dell'acqua

L'acqua è l'agente eroiero più efficace. Agisce in diverse forme:

  • Rain spruzzi e erosione del foglio:[[] Le gocce di pioggia urtano il suolo nudo, dislocando le particelle che poi si muovono in discesa in fogli sottili.
  • L'erosione del flauto e del gully:[ Il flusso concentrato taglia piccoli canali (rilli) che possono fondersi in più grandi gollie. L'erosione del gully può dissezionare i fianchi delle colline e rovinare la terra arabile.
  • erosione friulare:[[]] Fiumi e ruscelli tagliano i canali attraverso la roccia e l'alluvium. Due processi dominano: azione idraulica (la forza dell'acqua commovente) e abrasione (la macinazione dell'acqua a carico del letto).
  • L'erosione dell'acqua:[ Le onde dell'oceano corrono coste con una forza enorme, abbattendo le scogliere e rimuovendo la roccia. La deriva lungo terra trasporta sedimenti lungo le rive, costruendo spiagge e spits mentre erode le promontorie.
  • L'erosione dell'acqua dolce:[] La dissoluzione del calcare da acqua sotterranea crea caverne, buche di lavandino e sistemi di drenaggio sotterranei, la base della topografia carsica.

Erosione del vento

L'erosione del vento per deflazione (elevando particelle sciolte) e l'abrasione (sandblasting superfici rocciose). L'erosione del vento è più efficace nelle regioni aride e semiaride dove la vegetazione è scarsa e i sedimenti fini sono abbondanti.

  • Prodotti:[] Rocce sagomate da sabbia soffiata a vento in superfici sfaccettate e levigate.
  • Yardangs:[] Risaltati colli intagliati da roccia o sedimenti consolidati, orientati parallelamente ai venti prevalenti.
  • Dust storms:[] Loess (il silt a vento) può viaggiare migliaia di chilometri, depositando terreno fertile su regioni lontane.

Erosione glaciale

I ghiacciai erosi da sfarzosi (congelando sulla roccia e tirando via i pezzi) e l'abrasione (frammenti di roccia incastonati nel ghiaccio che raschiano il letto), producono valli a forma di U, cirque, areti e fiordi. I tassi di erosione glaciale sono tipicamente molto più lenti dell'erosione dell'acqua, ma possono essere drammatici su una scala temporale millenaria.

Gravità (Rifiuti di massa)

La gravità contribuisce all'erosione attraverso lo spreco di massa, il movimento della discesa della roccia e del suolo senza l'aiuto di un mezzo di trasporto.

  • Creep:[ Lenta, impercettibile movimento delle particelle di suolo sotto l'influenza di cicli di gelo-squadra e di asciutto, spesso visti in pali di recinzione inclinati.
  • Slumps e frane:[] Coerente blocchi di materiale scivolare lungo piani di guasto curvi.
  • Casci di rotolo e detriti:[ Rapidi movimenti catastrofici innescati da terremoti, pioggia pesante, o sottosquadramento.

L'interazione tra Meteo e Erosione

Il meteorismo rompe la roccia in pezzi abbastanza piccoli da essere spostati; l'erosione trasporta questi pezzi in nuove posizioni - spesso riducendoli ulteriormente durante il trasporto. Il tipo di meteorologia influenza come procede l'erosione. Ad esempio, le meteoriche chimiche lungo le articolazioni in granito crea massi arrotondate (tors) che vengono poi rimossi da gravità o flussi.

L'equilibrio tra meteo e erosione determina il sollievo di un paesaggio, dove l'erosione supera le intemperie, le ripide scogliere e le falde taglienti formano, dove si sviluppano fenomeni di erosione, profondi e dolci pendii, che costituiscono un concetto fondamentale nella geomorfologia.

Le forme di terra create da Meteo e Erosione

  • Valle:[] Valli a V derivano dall’incisione del fiume; Valli a forma di U da intaglio glaciale. Il Grand Canyon del fiume Colorado è l’esempio classico del downcuting fluviale.
  • Cliff e scarpini:[[] L'erosione differenziale di strati di roccia dura e morbida crea volti ripidi. L'Escarpement di Niagara è un esempio prominente in Nord America, formato dove i berretti dolomitici resistenti all'erosione si indeboliscono le ombre.
  • Le dune:[ L'erosione e la deposizione del vento formano una varietà di tipi di dune, tra cui barchan a forma di mezzaluna, dune di seif lineari e dune stellari.
  • Ventilatori e lancette alluvionali:[ L'erosione dell'acqua deposita sedimenti dove i flussi traboccano o perdono velocità.
  • Caves e carsismo:[ Il meteorismo chimico dell'acido carbonico crea buche, grotte e flussi sparinti. La Grotta delle Mammoth nel Kentucky e i cenoti dello Yucatán sono famosi tratti carsici.
  • Le pile e gli archi di mare:[ L'erosione di onde lungo le coste può incidere nelle foreste, lasciando pilastri isolati (stack) o ponti naturali (archi) come quelli lungo la costa dell'Oregon.

Fattori che influenzano il Meteo e l'erosione

Clima

Il clima è il fattore più influente: i climi umidi accelerano le atmosfere chimiche, ad esempio le foreste tropicali hanno una profonda e molto atmosferica regolitica chiamata laterite. I climi freddi e secchi favoriscono il clima fisico con il gelo-squa. Le regioni aride sperimentano l'erosione del vento come il processo dominante, mentre le zone periglaciali sono modellate da ghiaccio e gelo.

Topografia e Piste

Le piste di sterzo aumentano la velocità di deflusso e il potenziale di spreco di massa. L'erosione di Hillslope può essere ordini di grandezza superiore a quello su terra piana.

Geologia (tipo e struttura a ponte)

Le rocce solubili o fratturate si erosidono più velocemente. La limestone si erosi rapidamente dalla carbonazione; il granito è più resistente all'attacco chimico ma può fratturare fisicamente. I modelli comuni e i piani di biancheria da letto canalizzano l'acqua e accelerano sia l'erosione che l'alzata tettonica possono aumentare i tassi di sollievo e erosione.

Vegetazione

Le radici vegetali legano il suolo e riducono il deflusso superficiale, diminuiscono l'erosione. Allo stesso tempo, le radici e gli acidi organici migliorano le atmosfere chimiche. Deforestazione, agricoltura e urbanizzazione striscia vegetazione e drammaticamente aumentano l'erosione — spesso 10 a 100 volte tassi naturali.

Attività umana

Gli esseri umani modificano l'erosione attraverso la costruzione, l'estrazione mineraria, la costruzione della diga e i cambiamenti di uso del suolo. La deforestazione nell'Himalaya ha causato gravi erosioni del suolo e frane. Le dighe intrappolano il sedimento, affamando i delta a valle. L'armeria costiera (pareti, groins) altera l'erosione naturale e i modelli di deposizione.

Tempo

I processi geologici operano su una scala temporale da secondi (rossi) a milioni di anni (denudazione delle montagne). I tassi di meteorizzazione possono variare in base agli ordini di grandezza a seconda del tipo di clima e roccia. Il concetto di "soglia geomorfica" riconosce che i paesaggi possono evolversi lentamente e poi improvvisamente si spostano — ad esempio, quando una testata golly avanza rapidamente dopo un pendio critico è superata.

Case Studies of Weathering and Erosion

Grand Canyon, Arizona, Stati Uniti

Il Grand Canyon è forse l’esempio più iconico del mondo dell’erosione fluviale. Tagliato dal fiume Colorado su circa 6 milioni di anni, il canyon espone quasi 2 miliardi di anni di storia geologica. Il fiume continua ad erodere la resistente Vishnu Schist in fondo, mentre i flussi laterali e le intemperie allargano il canyon.

Yosemite Valley, California, Stati Uniti

Yosemite Valley è stato scolpito dai ghiacciai durante il Pleistocene. Molti progressi glaciali hanno allargato e approfondito una valle del fiume preesistente, creando il caratteristico profilo a forma di U, cascate di mezza cupola, e valli appese. La roccia granitica è tagliata da articolazioni verticali, che controllavano l'erosione glaciale e le cascate di oggi.

Le grandi dune di sabbia, Colorado, USA

Le dune più alte del Nord America (fino a 230 m) formate attraverso complessi modelli eolici. Il sedimento della pianura alluvionale del Rio Grande è trasportato dai venti prevalenti a sud-ovest, poi intrappolati contro i Monti Sangre de Cristo. Le dune sono un sistema dinamico: la vegetazione stabilizza alcune aree, mentre il vento mantiene altri mobili. Il vapore acqueo nella sabbia riduce l'erosione promuovendo la coesione.

Paesaggi carsici di Guilin, Cina

Le iconiche torri calcaree di Guilin, Cina, derivano da milioni di anni di carbonazione sotto un clima caldo e umido. Il fiume Li taglia attraverso calcare altamente solubile, creando un paesaggio di pinnacoli, grotte e fiumi sotterranei. Il tasso di meteorologia chimica in questa regione è tra i più alti sulla Terra, dissolvendo diversi millimetri di roccia per secolo.

Impatto sugli ecosistemi e sulle attività umane

Formazione del suolo e Agricoltura

Il tipo e la profondità del suolo dipendono dalla roccia, dal clima e dal tempo dei genitori. Nelle aree con un elevato clima chimico, i suoli sono spessi ma spesso leccati di nutrienti, come gli ossisol dell'Amazzonia. Nelle regioni temperate, le intemperie producono loam fertili. Tuttavia, l'erosione può rimuovere il topsoil più velocemente di quanto si forma; il tasso medio globale di erosione del suolo è 10–40 volte naturale a causa di tassi.

Cambiamenti di habitat

La perdita di una spiaggia dovuta all'erosione elimina i siti di nidificazione per le tartarughe marine. La deposizione del sedimento nei deltas crea nuove zone umide. Le litidi possono bloccare i fiumi, formando laghi che alterano gli ecosistemi acquatici.

Infrastrutture e pericoli

L'erosione costa già miliardi di dollari all'anno in danni e mitigazione delle proprietà. Nelle regioni montane, le frane pongono rischi alle comunità. Il mantenimento di pareti, riprap e pareti marine forniscono protezione ma può peggiorare l'erosione altrove. Gli ingegneri geotecnici devono fare fattori di meteorizzazione per la progettazione delle fondamenta.

Qualità dell'acqua

L'erosione del suolo aumenta la torbidità nei flussi, danneggiando la vita acquatica e aumentando i costi di trattamento dell'acqua. Il sedimento può trasportare sostanze inquinanti (pesticidi, fosforo, metalli pesanti) adsorbeti alle particelle. La zona morta nel Golfo del Messico è collegata all'azoto e al fosforo da terreni agricoli erosi.

Ciclo di carbonio globale

Il clima di clima di clima di silicato è caratterizzato da un clima di clima di regolazione che si verifica in un clima di CO2 in bicarbonato, che viene trasportato nell'oceano e infine bloccato in calcare. Questo feedback opera su centinaia di migliaia di anni. Le attività umane che accelerano l'erosione possono aumentare temporaneamente il rilascio di CO2 da materia organica esposta, ma l'effetto accelerato a lungo termine di una maggiore climatica potrebbe comportare un degrado di CO2.

Tassi di Meteo e Erosione

I tassi di erosione variano ampiamente. Il fiume Colorado erosisce il Grand Canyon a circa 0.3 mm all'anno; l'erosione del suolo indotta dall'uomo sulla terra agricola può raggiungere 10 mm all'anno. I tassi di tempo sono simili: nei tropici umidi, il calcare può atmosferica a 1 mm all'anno, mentre il granito in un deserto freddo potrebbe avere un tempo a 0,001 mm all'anno.

Il concetto di “tasso di denudazione” — l’effetto combinato di meteorologia e erosione — è usato per calcolare il abbassamento del paesaggio. Per intere catene montuose, la denudazione varia tipicamente da 0,1 a 1 mm all’anno. A tali tassi, l’Himalaya potrebbe essere livellata in 10 milioni di anni — ma l’alzata tettonica li mantiene in aumento.

Conclusioni

Il meteo e l’erosione non sono forze isolate; sono processi interconnessi che hanno plasmato la superficie terrestre per miliardi di anni. Dai torridi picchi di Yosemite ai labirinti sotterranei del carsismo, questi processi creano alcune delle caratteristiche più spettacolari del pianeta. Sostengono anche i terreni, regolano l’erosione del clima, e presentano sia le sfide che le opportunità per la civiltà umana.

Per ulteriori esplorazioni, il USGS Weathering and Erosion Science Explorer[ offre risorse estese, e la National Geographic galleria fotografica di forme terrestri di erosione[] fornisce esempi visivi di questi processi in azione.