Meteorizarea si actiunea vietuitoarelor

Meteorizarea si actiunea vietuitoarelor

Rocile de la partea superioara a scoartei terestre intra in contact direct cu aerul, apa din diferite tipuri de precipitatii, vietuitoarele (de la bacterii la plante si animale superioare) etc. Acestea exercita asupra lor actiuni multiple izolate si repetabile in timp. Ca urmare rezultatele sunt marunte si nu sunt vizibile imediat ci la intervale importante de timp. Totusi producerea lor are o insemnatate deosebita intrucat ele nu numai ca realizeaza o prima dezmembrare a rocilor, dar faciliteaza atacul celorlalti agenti (apa curgatoare, gravitatia, vantul etc.) care disloca produsele meteorizarii si actiunilor biochimice, dar pe care totodata le folosesc in procesele dinamice ce le genereaza. De aceea, aceste actiuni de inceput in atacul rocilor, ce par disparate, individuale si minore ca importanta se impun a fi cunoscute preliminar studierii mecanismului celorlalti agenti si procese morfogenetice. In unele lucrari de geomorfologie ele sunt denumite - procese elementare, procese minore sau procese preliminare eroziunii.

1.1. Meteorizarea.

Meteorizarea reprezinta actiunea complexa exercitata de diversi agenti din stratul de aer aflat in contact cu rocile din care este alcatuit relieful. Ea nu conduce decat la dezmembrarea mecanica, transformarea chimica a rocilor, realizarea in timp a unor depozite si a catorva forme de relief rezidual. Agentii sunt temperatura, umiditatea, apa din precipitatii care se infiltreaza in roci. Nu toate elementele care caracterizeaza regimul acestora prezinta importanta pentru meteorizare. In general, valorile medii nu sunt elocvente, accentul se pune pe extreme si pe frecventa si intensitatea unor manifestarii specifice.

Spre exemplu in regimul temperaturi insemnate sunt: - amplitudinile termice diurne cu valori mari, intervalele, in numar de zile cand acestea au frecventa ridicata, perioadele cu temperaturi numai pozitive (mai ales acelea in care se depasesc 25⁰) sau numai negative (si temperatura maxima este tot sub 0⁰), datele la care frecvent se trece peste anumite praguri de temperatura. Toate acestea se vor reflecta in reactiile din interiorul rocilor si depozitelor de panta contribuind la accelerarea diferentiata a diverselor procese (dezagregarea, alterarea chimica, dizolvarea etc.) dar si la propagarea lor atat in suprafata cat si pe verticala (in adanc).

Umiditatea din stratul de aer aflat in contact cu roca sau din crapaturile din aceasta prezinta importanta din cel putin doua motive:

- unul relatia directa a vaporilor de apa cu unele elemente chimice din structura rocilor insotita de modificarea lor;

posibilitatea transformarii lor prin contact cu suprafata mai rece sau in conditiile scaderii temperaturii (indeosebi noaptea) in picaturi de apa care vor actiona asupra sarurilor transformandu-se in solutii.

Apa din ploi si topirea zapezii se infiltreaza prin porii si crapaturile rocilor si ca atare circula in adancime, exercitand diverse actiuni (se incarca cu saruri devenind solutii acide sau bazice, golurile se largesc, alteori se ajunge la precipitare, cristalizare etc.).

Actiunea acestor factori se desfasoara lent ceea ce impiedica sesizarea proceselor ce au loc. Vizibile sunt mai ales rezultatele care apar ca depozite cu grosimi diferite si sunt alcatuite din elemente in general colturoase cu dimensiuni variabile.

Procesele de meteorizare Sunt variate, actioneaza la nivelul legaturilor chimice din structura mineralelor sau a spatiilor goale ori de discontinuitate. Ca urmare, unele au caracter fizic, mecanic, altele chimic, se produc in timp indelungat, se asociaza dar unul se impune conducand la efecte; actioneaza numai cand conditiile sunt realizate atat in timp cat si spatial.

Rezultatele sunt mai intai - slabirea, fragmentarea rocii atacate si apoi transformarea acestora intr-un depozit cu anumite caracteristici.

1.1.1. Dezagregarea

Reprezinta un proces fizic si consta in sfaramarea partii superioare a rocilor aflata in contact cu aerul. Rezulta in timp fragmente colturoase cu dimensiuni variabile in functie de proprietatile rocilor, dar si de intensitatea manifestarii procesului.

Conditiile de producere sunt mai multe dar cateva sunt esentiale si anume - rocile sa fie expuse direct actiunii termice si variatiilor de umiditate, sa aiba o compozitie mineralogica heterogena, sa fie fisurate si cuprinse in strate subtiri cu alternanta deasa, climatul sa fie favorabil variatiilor cu amplitudini mari la intervale de timp scurte (frecvent diurn intrucat cele realizate in perioade lungi, faciliteaza dilatarea ca si contractarea lenta a rocii expuse ce nu duce la slabirea legaturilor dintre componentele acesteia; in unele tratate se vorbeste de " adaptarea rocilor").

Desfasurarea procesului se realizeaza in forme variate, dar desi local una se impune, ea se imbina si cu celelalte.

- Dezagregarea prin insolatie este specifica regiunilor cu climat arid unde variatiile diurne de temperatura sunt mari (desert si semidesert unde ziua sunt 40-50⁰, iar noaptea coboara pana la 0⁰, uneori fiind negative). Ele produc dilatari si contractari repetate si diferite ca marime la nivelul mineralelor ce alcatuiesc rocile (deci variatii de volum). Ca urmare, in timp indelungat are loc pe de-o parte slabirea pana la ruperea legaturilor dintre acestea si apoi largirea fisurilor. Procesul este cu atat mai intens cu cat rocile sunt mai heterogene ca alcatuire, iar stratele ce alterneaza mai variate.

Procesul este activ la partea exterioara a rocii si slabeste catre interior, profunzimea actiunii fiind dependenta de gradul de conductibilitate termica a rocilor si de marimea amplitudinii termice. Ca urmare, sunt roci unde actiunea este deosebita (ex. granitul, conglomeratele) si roci in care ea este redusa (gresiile in strate groase). Rezultatul manifestarii sunt grohotisuri cu dimensiuni variabile care imbraca rocile si care se constituie intr-un ecran cu rol de protectie al lor.

- Dezagregarea prin inghet-dezghet este rezultatul producerii de variatii termice in jurul valorii de 0⁰ in conditiile in care rocile au fisuri, crapaturi ce contin apa. Procesul este caracteristic indeosebi in regiunile in care climatul este favorabil acestor situatii (ex. in regiunile subpolare, temperate, in etajele alpin si subalpin), dar intensitatea difera in functie nu atat de amplitudinea termica, cat de frecventa (repetabilitatea) producerii sale. Procesul consta in dezvoltarea unor presiuni foarte mari exercitate asupra peretilor crapaturilor de catre apa din acestea care prin inghet isi mareste volumul cu 1/11 ori. Datorita lor crapaturile se largesc, cresc in adancime si se diversifica. In cazul crapaturilor mari si adanci umplute cu apa procesul este ceva mai nuantat. Aici la presiunea exercitata direct asupra peretilor de catre gheata se adauga tensiunile pe care stratul de gheata care se formeaza incepand din partea superioara a crapaturii le transmite asupra stratului din adanc, inca lichid. Ca urmare, aici se realizeaza efectul de pana care mareste despicatura in profunzime (fig. 15).

Rezultatele producerii procesului sunt blocurile, bolovanii colturosi care imbraca roca sau se rostogolesc la baza pantelor (grohotisuri). Este procesul specific regiunilor alpine, periglaciare sau pe orice versant abrupt cu roca la zi din zona temperata in lunile care fac trecerea la iarna sau primavara.

- Dezagregarea prin cristalizare - este legata de exercitarea presiunii cristalelor ce se formeaza din solutiile supraconcentrate din fisurile rocilor. Procesul se produce mai ales in regiunile semidesertice, dar si la marginea oceanica a deserturilor. Apa din ploile rare, dar si din roua sau ceata in timpul noptii, patrunde in fisurile rocilor se incarca cu saruri pe care le dizolva pana la saturare. Ziua prin incalzirea rocii solutiile devin supraconcentrate creandu-se conditii pentru cristalizare, proces care conduce la cresteri de volum de unde tensiuni asupra peretilor fisurilor in portiunea bazala a acestora urmate de cresterea lor in adancime. Acest mod de producere a dezagregarii se combina cu celelalte si mai ales cu insolatia.

-Dezagregarea prin variatii de umiditate este intalnita in regiunile unde pe de-o parte sunt roci avide de apa, care isi maresc repede volumul prin incorporarea lichidului in jurul particulelor, iar pe de alta parte se produc frecvent alternante de intervale cu umiditate crescuta cu altele secetoase cand rocile pierd rapid apa.

Fenomenul este frecvent in semideserturile lutoase si pe terenurile alcatuite din strate de argila, marne sau depozite argiloase. In perioadele umede argila se imbiba, iar prin cresterea volumului stratele de la exterior gonfleaza; invers fenomenul se produce in sezoanele secetoase cand prin pierderea apei din roca in urma evaporarii se realizeaza reduceri de volum ce favorizeaza dezvoltarea de crapaturi care se inscriu intr-o retea poligonala. Rezulta ''coscove'' - un fel de placi, argiloase cu grosime sub 1 cm si latimi de cativa decimetri care pe masura accentuarii uscaciunii se fragmenteaza si mai mult uneori transformandu-se intr-un praf grosier.

1.1.2. Alterarea chimica este un actiune complexa pe care aerul, apa incarcata sau nu cu diverse substante (frecvent ii impun caracter acid) o exercita asupra rocilor producand transformarea profunda a acestora (nu numai faramitarea ci si modificarea chimica a mineralelor ce-o compun). Rezulta un depozit cu grosime diferita, cu structura si alcatuire net deosebita de roca din care au provenit.

-Conditiile de producere au in vedere mai multe componente si anume - roca, aerul, apa, temperatura si materia organica aflata in proces de descompunere.

Alterarea chimica este activa in rocile metamorfice si magmatice care sunt neomogene si care contin multe elemente chimice ce se combina usor cu cele din aer si apa. Din aer, sunt active O₂ si CO₂ care produc oxidari si respectiv acid carbonic. Apa disociaza in O si OH intrand in combinatii cu elementele din roca. Temperaturile mai ridicate accelereaza procesul, iar cele mici il slabesc. Ca urmare, alterarea este accelerata in regiunile calde si umede (ecuatoriala, musonica etc.) si redusa in cele reci (in climat subpolar, alpin etc.). Procesul este stimulat de prezenta in apa a diferitilor acizi rezultati din descompunerea materiei organice (azotic, humic etc.). Un loc aparte il reprezinta marimea suprafetei expuse. Astfel, exista diferente intre o masa de roca compacta si una cu acelasi volum dar puternic fisurata, crapata. In a doua situatie, suprafata pe care pot actiona gazele, apa, acizii etc. este mult mai mare si ca urmare si efectele se vor amplifica.

Alterarea chimica se infaptuieste prin mai multe procese care se imbina si se situeaza pe pozitii diferite in timp.

-Oxidarea - este procesul prin care diverse elemente din minerale se combina cu oxigenul din aer sau rezultat din disocierea apei. Se realizeaza mai ales in rocile la care acest element lipseste, dar exista si altele care se combina rapid cu acesta. Intre ele sunt fierul, manganul ce au o pondere insemnata in alcatuirea rocilor metamorfice si magmatice, roci realizate la adancime in scoarta in medii neoxigenate. Mai sufera oxidari sulfurile, diverse substante organice care se transforma in acizi care actioneaza direct asupra altor elemente din roci. Fiind legat de aer si apa, procesul se manifesta in scoarta pana la adancimi la care acestea patrund, dar frecventa si intensitatea cele mai mari se fac simtite pe cativa metri de la suprafata. Unele din aceste reactii sunt identificate pe baza culorii precipitatelor (visiniu pana la portocaliu pentru oxizii de fier, negru pentru cei de mangan, verzui si albastru pentru diversi sulfati etc.). O buna parte din aceste produse sunt solubile si usor de indepartat de catre apa. Ca urmare, roca pierde treptat diverse elemente chimice suferind transformari insemnate.

-Carbonatarea - este unul din procesele cele mai frecvente intrucat apa si CO₂ (din aer, din descompunerea materiei organice, din respiratia vietuitoarelor) au o larga raspandire. Din combinarea lor rezulta o solutie acida care ataca diverse elemente din rocile magmatice, metamorfice, calcarul si dolomitul. Prin preluarea acestora rezulta bicarbonati sau carbonati care sunt usor de dislocat roca ramanand fara elementele preluate. In cazul calcarelor si dolomitelor pe de-o parte rezulta goluri cu dimensiuni variabile dezvoltate in lungul sistemului de fisuri si diaclaze, iar pe de o alta precipitarea calciului din solutiile suprasaturate. Procesul este intalnit indiferent de climat numai ca el se imbina diferit cu alte procese de alterare, in functie de nuanta mai calda (cu hidroliza)sau mai rece (dizolvarea).

-Hidratarea este un proces chimic impus de prezenta apei pe roci si in spatiile goale din cadrul acestora si consta in patrunderea ei in relatiile dintre particule sau chiar in reteaua moleculara. Prin aceasta se realizeaza modificari de natura fizica (volum, masa) sau de structura chimica, mineralogica (un mineral se transforma in altul). Opus acestui proces este deshidratarea prin care apa este eliminata partial si treptat din compozitia mineralelor sau a rocii insotita de transformari de natura fizica sau chimica.

-Hidroliza este un proces chimic lent care este deosebit de eficace, in regiunile calde si umede si pe rocile magmatice si metamorfice care contin silice, feldspati etc. Manifestarea lui se realizeaza in mai multe faze fiecareia fiindu-i specifice eliminarea din roca initiala a unor elemente si prin aceasta se produce modificarea treptata in alcatuirea chimica a rocii. Astfel, mai intai are loc separarea din roci a Na, Ca, K care vor forma hidroxizi ce sunt indepartati mai ales prin transformarea in carbonati solubili. Ulterior, se elimina si alte elemente intre care siliciu, pentru ca in final, sa ramana o masa bogata in oxizi si hidroxizi de fier si aluminiu (bauxita, lateritul) care se remarca prin colorit (portocaliu, vinetiu, rosu) si consistenta.

Procesul de hidroliza se asociaza frecvent cu oxidarea, carbonatarea si hidratarea.

-Dizolvarea - este un proces complex care se exercita asupra unei categorii de roci care au o proprietate aparte - solubilitatea. Intre acestea cu insemnatate pentru formele de relief care rezulta sunt calcarul, sarea, gipsul, conglomeratele cu elemente calcaroase etc. Agentul este apa care se asociaza cu diferite gaze (CO₂), acizi rezultati in special din descompunerea materiei organice. Manifestarea cea mai rapida se constata la sare, gips, brecia sarii in care apa creeaza rapid sentulete, alveole, largesc contactele cu alte roci etc. Situatiile cele mai complexe se produc in masivele calcaroase unde desi procesul este mai lent formele rezultate se pastreaza timp indelungat. In acest caz, apa incarcata cu CO₂ da o solutie acida slaba care dizolva si preia Ca din calcar proces realizat pe masura patrunderii si strabaterii fisurilor si diaclazelor din masivul calcaros. Spatiile se largesc, se unesc, rezultand in final, o multitudine de goluri atat la exteriorul masivului, dar si in interiorul lui; solutia de bicarbonat de calciu supraconcentrata ajunsa, in golurile interne (pesteri), va da nastere prin precipitare la diverse forme pozitive (stalactite, stalagmite etc.).

Dizolvarea se imbina cu celelalte procese fizice si chimice, dar diferit in functie de conditiile climatice (este mai activa peste tot unde apa se incarca repede cu CO₂ si diversi acizi, dar si in locurile unde apa poate circula prin masa rocii).