Meteorizarea

Meteorizarea

Meteorizarea reprezinta procesul complex de transformare a rocilor si mineralelor sub actiunea unor factori fizici, fizico-mecanici, chimici sau biologici. In raport cu natura factorilor ce determina meteorizarea, aceasta poate fi:

► meteorizare mecanica sau fizica, in care rocile sufera o faramitare si o degradare mecanica, fara a-si modifica in mod esential compozitia chimica, numita pe scurt si dezagregare;

► meteorizare chimica (alterare chimica), care determina schimbarea compozitiei chimice a mineralelor si rocilor;

► meteorizare organogena sau biochimica, in care se produc transformari fizice si chimice ale mineralelor si rocilor sub actiunea organismelor vii sau a resturilor rezultate din descompunerea acestora.

Aceste trei tipuri de meteorizare au loc simultan, iar modul lor de manifestare este puternic dependent de conditiile climatice.

Zona de meteorizare cuprinde grosimi mici din scoarta: 8-10 m in zona temperata si pana la 50-100 m in climatele aride.

a) Dezagregarea sau meteorizarea fizica (mecanica) are loc sub actiunea variatiilor de temperatura si a descarcarilor electrice din atmosfera.

Energia radianta a soarelui, ajunsa la suprafata scoartei terestre, determina o incalzire puternica a rocilor si mineralelor din scoarta. Mineralele si rocile au coeficienti de absortie a caldurii si de dilatare diferiti. De aceea, unele se dilata mai mult, iar altele mai putin, fapt ce determina aparitia unor fisuri in masa rocilor. Conductibilitatea calorica fiind si ea diferita de la mineral la mineral, unele pierd mai repede caldura si se contracta, fapt ce determina fisurarea rocilor.

Variatiile de caldura de la zi la noapte, fiind mari in regiunile muntoase sau desertice, favorizeaza procesul de dezagregare si alterare a rocilor. Prin racire, patura superficiala desprinsa de pe suprafata rocilor se fisureaza transversal, astfel incat roca se cojeste si se exfoliaza.

In regiunile temperate, variatiilor de temperatura li se adauga si actiunea inghetului si dezghetului (gelivatia). Apa patrunsa in fisurile rocilor isi mareste volumul exercitand presiuni asupra peretilor crapaturilor, contribuind la dezagregarea rocilor si mineralelor.

Ca rezultat al dezagregarii mecanice, rocile masive se desfac in blocuri, care se acumuleaza la baza pantei sub forma de grohotis. Rocile sedimentare cimentate se desfac in elementele componente, gresiile in nisip, conglomeratele in pietris etc. Acumularile de grohotisuri de granit poarta numele de grus.

Descarcarile electrice contribuie la dezagregarea mecanica a rocilor in regiunile montane. Trasnetele provoaca fisuri in masa rocilor masive.

b) Alterarea chimica are loc sub actiunea componentelor aerului atmosferic si a apelor de infiltratie patrunse in porii si fisurile rocilor. Ea consta in descompunerea unor substante si formarea de noi combinatii chimice. Alterarea chimica are loc prin procese de dizolvare, oxidare, hidratare, carbonatare si hidroliza.

Dizolvarea actioneaza in cazul mineralelor si rocilor solubile. Este influentata de temperatura si compozitia chimica a apei. Cea mai ridicata solubilitate o au clorurile: de calciu (CaCl₂ - 67%), de sodiu (NaCl - 36%), si sulfatii (CaSO₄ - 20%). Carbonatii au o solubilitate mai mica (0,5% carbonatul de calciu - CaCO₃), iar silicatii sunt foarte greu solubili, cuartul si mica fiind practic insolubile. Dizolvarea carbonatilor din calcare sau dolomite este favorizata de prezenta in apa a bioxidului de carbon care reactioneaza cu carbonatii formand bicarbonati cu solubilitate mai ridicata (bicarbonatul de calciu are solubilitate de 1%):

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂

carbonat de calciu bicarbonat de calciu

Solutiile formate prin dizolvare pot fi normale (sau cristaloide) si coloidale. Cele normale, prin precipitare dau nastere unor cristale (ex. sarea gema), iar cele coloidale formeaza un gel care trece intr-o substanta amorfa (ex. opalul).

Oxidarea consta in combinarea oxigenului din apele de precipitatii cu unele elemente din constitutia mineralelor. Spre exemplu compusii fierului prin oxidare -

4FeCO₃ + O₂ + 6H₂O = 4Fe(OH)₃ + 4CO₂

carbonat de fier limonit

trec in limonit (hidroxid de fier), imprimand rocilor o culoare galbuie-caramizie.

Sulfurile prin oxidare dau sulfati si acid sulfuric:

2FeS + 7O₂ + 2H₂O = 2FeSO₄ + 2H₂SO₄

sulfura de fier sulfat de fier

Substantele organice in prezenta oxigenului atmosferic se descompun in bioxid de carbon si apa.

Hidratarea consta in atragerea dipolilor de apa de catre mineralele componente ale rocilor si transformarea acestora din minerale anhidre in minerale hidratate. Anhidritul trece in gips:

CaSO₄ + 2H₂O₂ = CaSO₄ x 2HO₂ ,

sulfat de calciu gips

Iar hematitul in limonit:

Fe₂O₃ + 3H₂O = 2Fe(OH)₃ ,

hematit    limonit

Silicatii se transforma in silicati hidratati sau in hidrati:

6Si₃O₃AlK + 2H₂O + 2CO₂ = 2Si₃O₁₂Al₃KH₂ + 12SiO₂ + 2K₂CO₃,

ortoza muscovit

sau

2Si₃O₃AlK + H₂O + CO₂ = Si₂O₉Al₂H₄ + 4SiO₂ + 2K₂CO₃,

ortoza caolinit

Silicatii de magneziu din peridotite trec prin hidratare in serpentin si talc, iar piroxenii si amfibolii, ca si biotitul dau prin hidratare clorit.

Carbonatarea consta in combinarea bioxidului de carbon (CO₂), dizolvat in apa de precipitatii, cu diferite baze (CaO, MgO, Na₂O, K₂O) si formarea de carbonati. Avand solubilitatea scazuta, carbonatul de calciu (CaCO₃) apare sub forma de calcit in procesele de alterare a rocilor bogate in silicati de calciu.

Hidroliza consta in descompunerea unor saruri in acidul si baza din care s-au format. Silicatii, fiind saruri ale unui acid slab cu baze tari, hidrolizeaza alcalin. Astfel, silicatii se desfac intr-o parte acida, greu solubila, care se uneste cu hidrogenul, si o parte bazica, ce se uneste cu gruparea oxidril rezultata din disocierea apei, formand o baza usor solubila.

c) Alterarea (meteorizarea) biochimica are loc sub actiunea vietuitoarelor, cum sunt bacteriile aerobe si anaerobe, ciupercile de mucegai, precum si unele plante superioare sau chiar unele animale. De exemplu ferobacteriile, ce traiesc in apele bogate in fier, creeaza conditiile oxidarii carbonatului de fier si trecerea lui in limonit:

2FeCO₃ + 3H₂O + O = 2Fe(OH)₃ + 2CO₂

carbonat de fier    limonit

Formarea depozitelor eluviale are loc prin acumularea produselor de dezagregare si alterare a rocilor pe locul de formare.

Depozitele eluviale se formeaza cu deosebire in zonele polare sau aride, precum si in zonele montane, unde dezagregarea prin variatiile de temperatura, inghet si dezghet este foarte activa.

Eluviile sunt alcatuite la suprafata din elemente mai fine, iar in adancime creste ponderea elementelor grosiere. Ele se caracterizeaza prin lipsa stratificatiei si a unei sortari a materialului dezagregat, precum si printr-o constitutie mineralogica si petrografica analoaga cu cea a rocii din substrat.

Produsele dezagregarii si alterarii formeaza scoarta de alterare sau regolitul. Aceasta constituie partea superioara a litosferei, rezultata prin procesele de meteorizare, care se deosebeste de roca de baza prin culoare, structura si compozitie chimica. Grosimea scoartei de alterare variaza de la cativa metri la zeci de metri (in functie de conditiile climatice, natura rocilor si de relief).

Structura scoartei de alterare este variabila in functie de natura rocilor si conditiile climatice.