Crioclastismul
Meteorizarea prin îngheț (din grecescul kryos, „gheață” și klastòs „rupt”, în engleză frost weathering) este procesul mecanicii de dezintegrare a unei roci cauzată de presiunea cauzată de creșterea volumului de apă conținut în fisurile de rocă atunci când aceasta îngheață .
Odată cu ciclul climatic de îngheț-dezgheț, roca, anterior compactă, se dezintegrează într-o grohotiș pietriș cu margini ascuțite, acest proces este tipic pentru zonele în care există excursii termice în jurul valorii de 0 ° C care induc continuu modificări ale stării fizice.
Crioclastismul rupe rocile în fragmente, dar nu le schimbă din punct de vedere chimic, deoarece fragmentele, mari sau mici, sunt formate din aceleași minerale care au format „roca mamă” din care s-au desprins. Fragmentele detașate, de obicei cu muchii ascuțite, pot rămâne la locul lor, fără nicio mișcare, dacă fenomenul se produce pe suprafețe stâncoase plane sau dacă fenomenul de detașare se produce pe un perete stâncos, chiar și cu o înălțime minimă, căzând din perete și apoi se rostogolesc spre vale și contribuie la formarea așa-numitelor resturi de apă subterană , formate din conuri de resturi, care se coalizează între ele, care se înfășoară la baza pereților de stâncă și paralel cu cursul lor, cu panta conului aliniată cu valoarea a unghiului de frecare intern al materialului fragmentat.
Crioclastismul se referă la diferite procese de eroziune mecanică induse de tensiunile create de răcirea apei transformate în gheață , cum ar fi gheața zdrobitoare și încastrată, criofracturarea. Crioclastismul poate acționa pe o scară de timp destul de extinsă, variind de la minute la ani, precum și poate viza atât detașarea granulelor minerale, cât și fracturarea bolovanilor și este condus în principal de frecvența și intensitatea ciclurilor de îngheț-dezgheț și de proprietăți a materialelor supuse eroziunii. Mai pronunțată în regiunile de altitudine mare și latitudine mare, este de obicei asociată cu climă alpină , periglaciară , maritimă subpolară și polară , dar apare oriunde sunt prezente cicluri de îngheț-dezgheț.
Expansiunea volumetrică
Când apa îngheață în gheață , volumul acesteia crește cu 9%. În circumstanțe speciale, această expansiune este capabilă să deplaseze sau să fractureze rocile. La o temperatură de -22 ° C, dezvoltarea gheții este cunoscută pentru a genera presiuni de peste 207 MPa , mai mult decât suficient pentru a fractura orice tip de rocă. [1] [2] Pentru a se asigura că crioclastismul are loc prin expansiune volumetrică, roca nu trebuie să aibă aproape nici o urmă de aer, astfel încât acesta din urmă să nu fie comprimat pentru a compensa expansiunea gheții; ceea ce înseamnă că roca trebuie să fie saturată cu apă și să înghețe rapid pe toate părțile, astfel încât apa să nu migreze și presiunea să rămână exercitată pe rocă. [1] Cu toate acestea, aceste condiții sunt considerate neobișnuite [1] și sunt valabile în intervalul îngust de câțiva centimetri al unei suprafețe de rocă și pe îmbinările existente mai mari, umplute cu apă într-un proces numit gheață de încastrare .
Crioclastismul cauzat de expansiunea volumetrică nu se datorează întotdeauna presiunii apei înghețate; Uneori este cauzată și de tulpini care apar în apa neînghetată. Când dezvoltarea gheții provoacă tensiune în apa conținută în pori provocând ruperea rocii, rezultatul se numește hidro-fractură. Hidro-fracturarea este favorizată de porii mari interconectați sau de gradienți hidraulici mari în rocă. Dacă, pe de altă parte, porii sunt mici, o răcire foarte rapidă în părțile rocii poate expulza apa și, dacă aceasta este expulzată mai repede decât poate migra, presiunea poate crește, fracturând roca.
De când au început cercetările privind eroziunea meteorică fizică în jurul anului 1900, expansiunea volumetrică a fost, până în anii 1980 , considerată procesul predominant în ceea ce privește crioclastismul. [3] Această viziune univocă și predominantă a fost pusă la îndoială cu publicațiile din 1985 și 1986 ale lui Walder și Hallet. [3] [1] În zilele noastre, cercetători precum Matsuoka și Murton consideră că „condițiile necesare crioclastismului prin expansiune volumetrică” sunt excepționale. [1]
Segregarea gheții
Anumite soluri care pot fi afectate de îngheț se extind sau cresc din cauza migrației capilare a apei până când dezvoltă lentile de gheață în apropierea frontului înghețat. [4] Același fenomen se produce în interiorul spațiilor porilor rocilor. Acumulările de gheață cresc mai mult pe măsură ce aspiră apă lichidă din porii din jur. Creșterea cristalului slăbește rocile care, în timp, se fracturează; [5] Acest lucru se datorează expansiunii gheții pe măsură ce apa îngheață, ceea ce produce o presiune considerabilă pe pereții de izolare. Procese similare pot acționa asupra trotuarelor asfaltice, provocând diverse forme de fisuri și alte malformații; atunci când sunt combinate cu traficul și infiltrarea apei, procesele vor fi accelerate odată cu formarea gropilor, [6] și a altor tipuri de nereguli în pavajul drumului. [7]
Notă
- ^ a b c d e ( EN ) Matsuoka și Murton (2008) Frost Weathering: Recent Advances and Future Directions Permafrost and Periglacial Processes vol. 19.
- ^ Tsytovich (1975) The Mechanics of Frozen Ground pp. 78-79.
- ^ A b(EN) Walder, Joseph S. Hallet și Bernard (1986). Meteorizarea fizică a intemperiilor Frost: către o perspectivă mai fundamentală și unificată . Cercetări arctice și alpine
- ^ (EN) Stephen Taber, The mechanics of frost heaving (PDF), în Journal of Geology, vol. 38, 1930, pp. 303-317.
- ^ (EN) AS Goudie, H. Viles, 5: Weathering Processses and Forms , în Burt TP, Chorley RJ, Brunsden D., Cox NJ & Goudie AS (eds), Procese și forme cuaternare și recente, forme de relief sau dezvoltarea Gemorfologie, vol. 4, Geological Society, 2008, pp. 129-164, ISBN 1-86239-249-8 . Accesat la 2 decembrie 2009 .
- ^ (EN) Robert A. Eaton, Robert H. Joubert, Pothole Primer: A Public Administrator's Guide to Understanding and Managing the Pothole Problem , editat de Edmund A. Wright, Raport special 81-21, Laboratorul de cercetare și inginerie al regiunilor reci ale armatei SUA , Decembrie 1989, p. 28. Accesat la 29 mai 2010 (arhivat din original la 4 martie 2016) .
- ^ (EN) Facilitatea de cercetare rutieră a vremii reci din Minnesota, investigarea crăparii la temperaturi scăzute în pavajele din asfalt - faza II (studiu MnROAD) , pe pooledfund.org, 2007.