التجوية: الأنواع والعمليات - GEOGRAFÍA - 2025

و التجوية هي انهيار الصخور من التفكك الميكانيكية والتحلل الكيميائي. يتشكل الكثير في درجات حرارة عالية وضغوط عميقة في القشرة الأرضية ؛ عند تعرضها لدرجات حرارة وضغوط منخفضة على السطح وتواجه الهواء والماء والكائنات الحية ، فإنها تتحلل وتتكسر.

تلعب الكائنات الحية أيضًا دورًا مؤثرًا في التجوية ، حيث إنها تؤثر على الصخور والمعادن من خلال العديد من العمليات الفيزيائية الحيوية والكيميائية الحيوية ، ومعظمها غير معروف بالتفصيل.

رخام الشيطان ، صخرة متصدعة بسبب الطقس ، أستراليا. المصدر:

هناك ثلاثة أنواع رئيسية يتم من خلالها حدوث التجوية ؛ يمكن أن تكون فيزيائية أو كيميائية أو بيولوجية. لكل من هذه المتغيرات خصائص محددة تؤثر على الصخور بطرق مختلفة ؛ حتى في بعض الحالات قد يكون هناك مزيج من عدة ظواهر.

التجوية الفيزيائية أو

تقلل العمليات الميكانيكية الصخور إلى أجزاء أصغر تدريجيًا ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة مساحة السطح المعرضة لهجوم كيميائي. عمليات التجوية الميكانيكية الرئيسية هي كما يلي:

- تحميل.

- عمل الصقيع.

- الإجهاد الحراري الناجم عن التدفئة والتبريد.

- التوسع.

- الانكماش بسبب التبليل مع الجفاف اللاحق

- الضغوط الناتجة عن نمو بلورات الملح.

عامل مهم في التجوية الميكانيكية هو التعب أو توليد الإجهاد المتكرر ، مما يقلل من تحمل الضرر. نتيجة التعب هو أن الصخور سوف تنكسر عند مستوى ضغط أقل من العينة غير المرهقة.

تحميل

عندما يزيل التعرية مادة من السطح ، يقل الضغط المحاصر على الصخور الأساسية. يسمح الضغط المنخفض للحبيبات المعدنية بالانفصال بشكل أكبر وإنشاء فراغات ؛ تتوسع الصخور أو تتوسع ويمكن أن تتكسر.

على سبيل المثال ، في مناجم الجرانيت أو غيرها من مناجم الصخور الكثيفة ، يمكن أن يكون الضغط الناتج عن قطع التعدين عنيفًا وقد يتسبب في حدوث انفجارات.

قبة التقشير في حديقة يوسمايت الوطنية بالولايات المتحدة الأمريكية. المصدر: ديليف ، من ويكيميديا ​​كومنز

تجميد الكسر أو التبلور

يتسع الماء الذي يحتل المسام داخل الصخر بنسبة 9٪ عندما يتجمد. يولد هذا التمدد ضغطًا داخليًا يمكن أن يتسبب في التفكك الجسدي أو كسر الصخور.

التبلور عملية مهمة في البيئات الباردة ، حيث تحدث دورات تجميد الذوبان باستمرار.

التجوية الفيزيائية للخرسانة "كيرن". المصدر: LepoRello. ، من ويكيميديا ​​كومنز

دورات التبريد بالتسخين (التقويم الحراري)

الصخور لها موصلية حرارية منخفضة ، مما يعني أنها ليست جيدة في توصيل الحرارة بعيدًا عن أسطحها. عندما يتم تسخين الصخور ، تزداد درجة حرارة السطح الخارجي أكثر بكثير من الجزء الداخلي من الصخر. لهذا السبب ، يعاني الجزء الخارجي من اتساع أكبر من الجزء الداخلي.

بالإضافة إلى ذلك ، تُظهر الصخور المكونة من بلورات مختلفة تسخينًا تفاضليًا: البلورات ذات الألوان الداكنة تسخن بشكل أسرع وتبرد ببطء أكثر من البلورات الأخف.

إعياء

يمكن أن تتسبب هذه الضغوط الحرارية في تفكك الصخور وتشكيل رقائق وقذائف وصفائح ضخمة. ينتج عن التسخين والتبريد المتكرر تأثير يسمى التعب الذي يعزز التجوية الحرارية ، ويسمى أيضًا بالحرارة.

بشكل عام ، يمكن تعريف التعب على أنه تأثير العمليات المختلفة التي تقلل من تحمل المادة للضرر.

موازين الصخور

يشمل تقشير الإجهاد الحراري أو الصفائح أيضًا توليد رقائق الصخور. وبالمثل ، يمكن للحرارة الشديدة الناتجة عن حرائق الغابات والانفجارات النووية أن تتسبب في انهيار الصخور وانكسارها في النهاية.

على سبيل المثال ، في الهند ومصر ، تم استخدام النار لسنوات عديدة كأداة استخراج في المحاجر. ومع ذلك ، فإن التقلبات اليومية في درجات الحرارة ، حتى في الصحاري ، هي أقل بكثير من الحدود القصوى التي تصل إليها الحرائق المحلية.

الترطيب والتجفيف

تتوسع المواد المحتوية على الطين - مثل الحجر الطيني والصخر الزيتي - بشكل كبير عند الترطيب ، مما قد يؤدي إلى تكوين أخطاء دقيقة أو كسور دقيقة (شقوق دقيقة) ، أو توسيع الشقوق الموجودة.

بالإضافة إلى تأثير التعب ودورات التمدد والانكماش - المرتبطة بالترطيب والتجفيف - تؤدي إلى تجوية الصخور.

التجوية عن طريق نمو بلورات الملح أو الهالوكلاستي

في المناطق الساحلية والجافة ، يمكن أن تنمو بلورات الملح في المحاليل الملحية التي تتركز عن طريق تبخر الماء.

ينتج عن تبلور الملح في فجوات أو مسام الصخور ضغوطًا توسعها ، مما يؤدي إلى تفكك حبيبات الصخور. تُعرف هذه العملية باسم التجوية الملحية أو رأب الهالوكلاستي.

عندما يتم تسخين بلورات الملح المتكونة داخل مسام الصخور أو تشبعها بالماء ، فإنها تتمدد وتضغط على جدران المسام القريبة ؛ ينتج عن هذا الإجهاد الحراري أو الإجهاد المائي (على التوالي) ، وكلاهما يساهم في تجوية الصخور.

التجوية الكيميائية

يتضمن هذا النوع من التجوية مجموعة متنوعة من التفاعلات الكيميائية ، تعمل معًا على أنواع مختلفة من الصخور عبر مجموعة من الظروف المناخية.

يمكن تصنيف هذا التنوع الكبير في ستة أنواع رئيسية من التفاعلات الكيميائية (جميعها تشارك في تحلل الصخور) ، وهي:

- تحلل.

- ترطيب.

- الأكسدة والاختزال.

- الكربنة.

- التحلل المائي.

تحلل

يمكن إذابة الأملاح المعدنية في الماء. تتضمن هذه العملية تفكك الجزيئات في الأنيونات والكاتيونات ، وترطيب كل أيون ؛ أي أن الأيونات تحيط نفسها بجزيئات الماء.

يعتبر الذوبان بشكل عام عملية كيميائية ، على الرغم من أنه لا يتضمن تحولات كيميائية فعلية. نظرًا لأن الانحلال يحدث كخطوة أولية لعمليات التجوية الكيميائية الأخرى ، فإنه يقع ضمن هذه الفئة.

يمكن عكس الذوبان بسهولة: عندما يصبح المحلول مفرط التشبع ، تترسب بعض المواد المذابة كمادة صلبة. المحلول المشبع ليس لديه القدرة على إذابة أكثر صلابة.

تتنوع المعادن في قابليتها للذوبان ، ومن أكثر المعادن قابلية للذوبان في الماء هي كلوريدات الفلزات القلوية ، مثل ملح الصخور أو الهاليت (NaCl) وملح البوتاس (KCl). توجد هذه المعادن فقط في المناخات القاحلة للغاية.

الجبس (كاسو ₄.2H ₂ O) هو أيضا قابل للذوبان تماما، في حين أن الكوارتز لديها القابلية للذوبان منخفضة جدا.

تعتمد قابلية ذوبان العديد من المعادن على تركيز أيونات الهيدروجين الحرة (H ⁺) في الماء. يتم قياس أيونات H ⁺ كقيمة الأس الهيدروجيني ، والتي تشير إلى درجة الحموضة أو القلوية لمحلول مائي.

ترطيب

التجوية المائية هي عملية تحدث عندما تمتص المعادن جزيئات الماء على سطحها أو تمتصها ، بما في ذلك داخل شبكاتها البلورية. تخلق هذه المياه الإضافية زيادة في الحجم يمكن أن تتسبب في تكسر الصخور.

في المناخات الرطبة في خطوط العرض الوسطى ، تختلف ألوان التربة على نطاق واسع: يمكن ملاحظتها من البني إلى الأصفر. تنتج هذه الألوان عن ترطيب هيماتيت أكسيد الحديد المحمر ، والذي يتحول إلى أكسيد الجيوثيتي (أوكسي هيدروكسيد الحديد).

إن امتصاص جزيئات الطين للماء هو أيضًا شكل من أشكال الترطيب الذي يؤدي إلى تمدده. ثم ، عندما يجف الطين ، تتشقق القشرة.

الأكسدة والاختزال

تحدث الأكسدة عندما تفقد ذرة أو أيون الإلكترونات ، مما يؤدي إلى زيادة شحنتها الموجبة أو تقليل شحنتها السالبة.

تتضمن إحدى تفاعلات الأكسدة الموجودة مزيجًا من الأكسجين مع مادة. الأكسجين المذاب في الماء هو عامل مؤكسد شائع في البيئة.

يؤثر التآكل التأكسدي بشكل رئيسي على المعادن المحتوية على الحديد ، على الرغم من أن عناصر مثل المنغنيز والكبريت والتيتانيوم يمكن أن تصدأ أيضًا.

يكون تفاعل الحديد - الذي يحدث عندما يتلامس الأكسجين المذاب في الماء مع المعادن المحتوية على الحديد - على النحو التالي:

4Fe ²⁺ + 3O ₂ → 2Fe ₂ O ₃ + 2e ^-

في هذا التعبير e ^- يمثل الإلكترونات.

يمكن تحويل الحديدوز (Fe ²⁺) الموجود في معظم المعادن المكونة للصخور إلى شكله الحديدي (Fe ³⁺) عن طريق تغيير الشحنة المحايدة للشبكة البلورية. يؤدي هذا التغيير أحيانًا إلى انهيار المعدن ويجعله أكثر عرضة لهجوم كيماوي.

الكربنة

الكربنة هي تكوين الكربونات ، وهي أملاح حمض الكربونيك (H ₂ CO ₃). يذوب ثاني أكسيد الكربون في المياه الطبيعية لتكوين حمض الكربونيك:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

بعد ذلك ، يتفكك حمض الكربونيك إلى أيون الهيدروجين المائي (H ₃ O ⁺) وأيون بيكربونات ، بعد التفاعل التالي:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

يهاجم حمض الكربونيك المعادن المكونة للكربونات. تهيمن الكربنة على تجوية الصخور الجيرية (وهي الحجر الجيري والدولوميت) ؛ المعدن الرئيسي في هذه هو الكالسيت أو كربونات الكالسيوم (CaCO ₃).

يتفاعل الكالسيت مع حمض الكربونيك لتكوين كربونات الكالسيوم الحمضية ، Ca (HCO ₃) _{2 ،} والتي ، على عكس الكالسيت ، تذوب بسهولة في الماء. هذا هو السبب في أن بعض الأحجار الجيرية عرضة للذوبان.

التفاعلات العكسية بين ثاني أكسيد الكربون والماء وكربونات الكالسيوم معقدة. في الأساس ، يمكن تلخيص العملية على النحو التالي:

كربونات الكالسيوم ₃ + H ₂ O + CO ₂ ⇔Ca ₂ + + 2HCO ₃ ^-

التحلل المائي

بشكل عام ، التحلل المائي - التحلل الكيميائي بفعل الماء - هو العملية الرئيسية للتجوية الكيميائية. يمكن أن يتحلل الماء أو يذوب أو يعدل المعادن الأولية الحساسة في الصخور.

في هذه العملية الماء المنفصل إلى كاتيونات الهيدروجين (H ⁺) وأنيونات الهيدروكسيل (OH ^-) تتفاعل مباشرة مع معادن السيليكات في الصخور والتربة.

يتم تبادل أيون الهيدروجين مع كاتيونات معدنية من معادن السيليكات ، عادة البوتاسيوم (K ⁺) ، الصوديوم (Na ⁺) ، الكالسيوم (Ca ^{2 +) ،} أو المغنيسيوم (Mg ^{2 +}). ثم يتحد الكاتيون المُطلق مع أنيون الهيدروكسيل.

على سبيل المثال ، يكون تفاعل التحلل المائي للمعدن المسمى orthoclase ، والذي له الصيغة الكيميائية KAlSi ₃ O ₈ ، كما يلي:

2KAlSi ₃ O ₈ + 2H ⁺ 2OH ^- → 2HAlSi ₃ O ₈ + 2KOH

لذلك يتم تحويل الأورثوكلاز إلى حمض ألومينوسيليك ، HAlSi ₃ O _{8 ،} وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH).

يلعب هذا النوع من التفاعل دورًا أساسيًا في تكوين بعض النقوش المميزة ؛ على سبيل المثال ، يشاركون في تشكيل الإغاثة الكارستية.

التجوية البيولوجية

تهاجم بعض الكائنات الحية الصخور ميكانيكيًا أو كيميائيًا أو عن طريق مجموعة من العمليات الميكانيكية والكيميائية.

النباتات

يمكن أن يكون لجذور النباتات - خاصة تلك التي تنمو على أسرة صخرية مسطحة - تأثير ميكانيكي حيوي.

يحدث هذا التأثير الميكانيكي الحيوي مع نمو الجذر ، حيث يزداد الضغط الذي يمارسه على البيئة المحيطة به. هذا يمكن أن يؤدي إلى كسر صخور قاع الجذر.

النيزك البيولوجي. Tetrameles nudiflora تنمو على خراب معبد في أنغكور ، كمبوديا. المصدر: Diego Delso، delso.photo، CC-BY-SA License عبر

الأشنات

الأشنات هي كائنات حية تتكون من متكافلين: فطر (mycobiont) وطحلب هو بشكل عام بكتيريا زرقاء (phycobiont). تم الإبلاغ عن هذه الكائنات على أنها مستعمرات تزيد من التجوية الصخرية.

على سبيل المثال ، وجد أن Stereocaulon vesuvianum مثبت على تدفقات الحمم البركانية ، مما يؤدي إلى تحسين معدل التجوية حتى 16 مرة مقارنة بالأسطح غير المستعمرة. يمكن أن تتضاعف هذه المعدلات في المواقع الرطبة ، مثل هاواي.

وقد لوحظ أيضًا أنه عندما تموت الأشنات ، فإنها تترك بقعة داكنة على أسطح الصخور. تمتص هذه البقع إشعاعًا أكثر من المناطق الضوئية المحيطة بالصخور ، مما يعزز التجوية الحرارية أو التقويم الحراري.

Mytilus edulis بلح البحر ممل للصخور. المصدر: أندرياس تريبت ، من ويكيميديا ​​كومنز

الكائنات البحرية

تقوم بعض الكائنات البحرية بكشط سطح الصخور وحفر ثقوب فيها ، مما يعزز نمو الطحالب. وتشمل هذه الكائنات الحية الثاقبة الرخويات والإسفنج.

ومن الأمثلة على هذا النوع من الكائنات الحية بلح البحر الأزرق (Mytilus edulis) و gastropod Cittarium pica.

الحزاز الحزامي Stereocaulon vesuvianum هو مستعمر يتم تثبيته في تدفقات الحمم البركانية ، وجزر الكناري فويرتيفنتورا ولانزاروت في إسبانيا. المصدر: Lairich Rig عبر

شيلات

عملية إزالة معدن ثقيل هي آلية أخرى للتجوية تتضمن إزالة أيونات المعادن ، وعلى وجه الخصوص ، أيونات الألومنيوم والحديد والمنغنيز من الصخور.

يتم تحقيق ذلك عن طريق الارتباط والعزل بواسطة الأحماض العضوية (مثل حمض الفولفيك وحمض الهيوميك) ، لتكوين معقدات مادة عضوية قابلة للذوبان.

في هذه الحالة ، تأتي العوامل المخلبية من نواتج تحلل النباتات وإفرازات الجذور. يشجع الاستخلاب التجوية الكيميائية ونقل المعادن في التربة أو الصخور.

المراجع

1. بيدرو ، ج. (1979). Caractérisation générale des processus de l'altération hydrolitique. Science du Sol 2، 93-105.
2. سيلبي ، إم جي (1993). مواد وعمليات هيلزلوب ، الطبعة الثانية. بمساهمة من APW Hodder. أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد.
3. تمدد ، R. & Viles ، H. (2002). طبيعة ومعدل التجوية بواسطة الأشنات على تدفقات الحمم البركانية في لانزاروت. الجيومورفولوجيا ، 47 (1) ، 87-94. دوى: 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. توماس ، إم إف (1994). الجيومورفولوجيا في المناطق المدارية: دراسة التجوية والتعرية في خطوط العرض المنخفضة. شيشستر: جون وايلي وأولاده.
5. White، WD، Jefferson، GL، and Hama، JF (1966) Quartzite karst في جنوب شرق فنزويلا. المجلة الدولية لعلم الكهوف 2 ، 309-14.
6. ياتسو ، إي (1988). طبيعة التجوية: مقدمة. طوكيو: سوزوشا.