Intemperismo de Rochas: Físico e Químico

Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre o desgaste físico e químico das rochas.

Resistência mecânica ou intemperismo físico:

O intemperismo mecânico ou físico refere-se a mudanças envolvendo apenas a forma. Devido a este tipo de intemperismo, grandes massas sólidas podem se fragmentar em fragmentos soltos, variando em tamanho e forma, mas mantendo sua composição original. Tais processos que quebram rochas sem alterar sua composição química são chamados de intemperismo físico ou mecânico.

O desgaste mecânico pode ser de dois tipos, viz. desintegração de blocos e desintegração granular. A desintegração de blocos ocorre devido ao desenvolvimento de juntas que quebram a massa rochosa em vários blocos individuais ou fragmentos menores. A desintegração granular ocorre devido à perda de coesão entre partículas individuais, tornando a rocha em pedaços granulares incoerentes.

A desintegração granular é limitada às rochas de granulação grossa e afeta rochas particulares como granitos de textura grossa. A desintegração de blocos afeta rochas de todas as texturas e é particularmente visível nas variedades texturizadas mais refinadas. Além do bloqueio e desintegração granular, o impacto e a abrasão também podem causar a desintegração das rochas.

O intemperismo físico pode ser devido ao seguinte:

(i) expansão térmica diferencial

ii) Variações de temperatura

(iii) minar

(iv) Abrasão, moagem e impacto

v) Esfoliação

(vi) ação Frost

(vii) ação vegetal e animal

(viii) Descarregamento de pressão

1. Expansão Térmica Diferencial:

Minerais em uma rocha têm vários coeficientes de expansão térmica. Devido ao aumento da temperatura, as tensões diferenciais serão configuradas. Isso levará à desintegração granular de minerais e rochas. O mineral de cor escura tem uma taxa maior de absorção de calor do que os minerais de cor clara. Isso também pode contribuir para a formação de tensão, que pode levar a rachaduras.

2. Variações de temperatura:

As rochas são sujeitas a repetidos aquecimento e resfriamento devido a mudanças de temperatura diurnas e sazonais. Durante o período de calor intenso, as camadas externas da massa rochosa se expandem, introduzindo tensões de tração. Isso pode causar uma separação paralela à superfície da rocha. Quando há uma queda considerável na temperatura, o material próximo à superfície se contrai mais e isso resulta em fissuras radiais.

3. Minando:

A erosão por rios e mar pode levar a quedas de rochas e deslizamentos de terra que podem causar fraturas de rochas. Isso é comum ao longo das costas marítimas, onde ocorre a remoção de argila da parte inferior do calcário sobrejacente. O desmoronamento em larga escala também pode resultar da erosão eólica de leitos moles em níveis mais baixos, resultando em rochas mais duras caindo no sopé das falésias.

4. Abrasão, Moagem e Impacto:

Essas três operações reduzem o tamanho das partículas. Abrasão é típica da ação de atrito de massas de gelo carregadas de detritos que passam sobre um piso de rocha. A moagem é o efeito produzido por pequenos fragmentos sendo apanhados entre os maiores e sendo moídos até quase a farinha de rocha. Tais ações são prováveis ​​ao longo dos canais fluviais e ao longo das costas. O impacto refere-se à colisão súbita de corpos rochosos, o que leva a descamação e lascamento de fragmentos.

5. Esfoliação:

Isso se refere à descamação ou descascamento de cascas sucessivas da superfície da rocha. A esfoliação é observada em rochas de granulação grossa contendo feldspato. Quando a superfície da rocha se molha, a umidade penetra nos poros e nas fendas entre os grãos minerais e reage com o feldspato. Como conseqüência da reação química, uma nova substância chamada caulim é formada, que é uma forma de argila.

Esta argila tem um volume maior do que o feldspato originalmente presente. Esta expansão impede a perda dos grãos minerais circundantes. Como resultado dessa ação, uma camada fina de material de superfície se desprende (observe que esse é um processo físico por uma alteração química). Este processo é repetido devido a molhamentos sucessivos da superfície da rocha.

6. Ação Frost:

A ação do gelo é devida a uma propriedade contrastante da água. Sabemos que a maioria dos materiais se expandem quando aquecidos e se contraem quando resfriados. Isto é verdade para a água, exceto que quando a água é resfriada de 4 ° C para 0 ° C, ela se expande.

A extensão da expansão é maior a 0 ° C, uma vez que se solidifica em gelo, aumentando o volume em 9 por cento. Essa expansão da água enquanto esfria e solidifica pode exercer enormes forças produzindo tensões de milhares de Newtons por milímetro quadrado. Quando a água da chuva, a neve derretida ou a condensação penetra em qualquer poro ou fenda nas rochas, à medida que a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento, a água que penetra nas fendas e poros se transforma em gelo.

O gelo em expansão exerce uma enorme pressão contra a rocha em confinamento, agindo como uma cunha e alarga e estende a abertura. Depois disso, quando o gelo derrete, a água penetra mais fundo na abertura. Conforme a água recicla, o processo é repetido. Tal descongelamento repetido e congelamento da água, ou seja, a ação da geada quebra a rocha.

A ação da geada é proeminente onde a rocha do leito é diretamente exposta à atmosfera e onde existe umidade e a temperatura flutua frequentemente acima e abaixo do ponto de congelamento da água.

Tal condição existe no inverno em climas temperados e também pode ocorrer em topos de montanhas e também em regiões de alta altitude na primavera ou no outono. As temperaturas diurnas sobem acima do ponto de congelamento, fazendo com que a neve e o gelo derreta e à medida que a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento novamente durante a noite, produzindo ação de geada.

Devido à ação das geadas nos penhascos, os fragmentos soltos e quebrados caem na base do penhasco. À medida que esse processo continua, uma pilha de fragmentos chamada inclinação de Tallus se acumula na base do penhasco. Os buracos nas estradas em regiões frias são devidos à acção do gelo em pisos expostos.

7. Ação vegetal e animal:

As rochas podem se dividir em partes menores pela interação entre elas por plantas e animais. Quando uma rocha desenvolve rachaduras, pequenas partículas de rocha e solo são lavados em tal rachadura pela chuva ou pelo vento. Se uma semente cair em tal rachadura, ela pode germinar e crescer para se tornar uma planta.

Tal planta pode enviar suas raízes para dentro das rochas em busca de água. À medida que as radículas crescem, elas pressionam contra os lados da fenda e, durante um período de tempo, podem quebrar a rocha. Raízes de plantas minúsculas como líquens e musgos produzem um ácido que dissolve a rocha à medida que crescem e se deterioram, acelerando ainda mais a quebra das rochas.

Animais (com exceção dos humanos) também contribuem para o intemperismo das rochas. Minhocas podem trazer partículas para a superfície. Essas partículas são expostas à atmosfera e submetidas a uma quebra adicional. Formigas, cupins, toupeiras e animais entocados podem causar intemperismo. As tocas criadas por eles permitem que o ar e a água penetrem para causar o desgaste da rocha subjacente.

Os humanos também contribuíram para o intemperismo físico. Pedreiras, mineração em faixa são exemplos de atividades humanas onde as rochas são quebradas. Além disso, tais atividades expõem grandes quantidades de rocha fresca a outros processos de intemperismo.

8. Descarregamento de Pressão (Liberação de Pressão):

Rochas formadas em grandes profundidades estão sob alta pressão. Tensões de compressão muito altas são desenvolvidas nelas que não podem ser liberadas por causa da pressão.

Certas forças dentro da terra trazem essas rochas para a superfície e, em tais situações, a pressão é liberada, levando à expansão e liberação do estresse. Neste processo, as rochas desenvolvem grandes fissuras ou juntas, onde são fracas. O descarregamento também pode ocorrer quando geleiras muito pesadas derretem e a pressão é liberada.

Nota: O intemperismo físico expõe grandes áreas de superfície necessárias para que a atividade química ocorra.

Resistência Química das Rochas:

O desgaste químico é um processo no qual as rochas são quebradas, alterando suas composições químicas. A maioria das rochas é formada em um ambiente muito diferente do ambiente predominante na superfície da terra. Muitas das substâncias presentes na atmosfera não estão presentes no ambiente onde as rochas são formadas.

Assim, quando o mineral da rocha é exposto à substância da atmosfera, ocorrem reações químicas que resultam na formação de novos compostos, cujas propriedades diferem das dos minerais originais. Essas mudanças enfraquecem a estrutura da rocha e, como conseqüência, a rocha é quebrada pelo intemperismo físico.

Vale a pena observar as seguintes características gerais de reações químicas no contexto de diferentes ambientes de intemperismo.

(i) As reações químicas tendem a avançar mais rapidamente em temperaturas mais altas.

(ii) Para uma reação eficiente, os reagentes devem ser reunidos de forma rápida e fácil e os produtos devem ser removidos. Na natureza, a água geralmente fornece os reagentes às superfícies minerais e elimina os produtos da reação.

(iii) Quanto menores os grãos reagentes, mais rapidamente as reações químicas se completam. Todos os fatores acima desempenham um papel no processo de intemperismo químico. O clima local controla a temperatura média da reação e o fornecimento de água para reação.

O tamanho dos grãos dos reagentes minerais depende em grande parte do processo de intemperismo mecânico (desintegração) das rochas, bem como da abrasão e quebra durante o transporte. O período de tempo disponível para as reações de intemperismo depende da taxa de erosão e, portanto, da taxa de elevação ou subsidência.

Se a erosão ou deposição ocorrer rapidamente, as reações de intemperismo serão interrompidas porque os sedimentos serão enterrados e removidos do ambiente de intemperismo; se erosão ou deposição ocorrerem lentamente, as reações de intemperismo podem prosseguir por mais tempo.

O desgaste químico é trazido principalmente por oxigênio, dióxido de carbono e água.

1. Oxidação:

Oxidação significa a combinação de oxigênio com outras substâncias. Este é um importante processo de intemperismo químico. A maioria dos minerais contém ferro como magnetita, pirita anfibólio. Os biotita são prontamente afetados pelo oxigênio, dos quais a hematita (Fe ₂ O ₃ ) e a magnetita (Fe ₃ O ₄ ) são muito comuns.

A presença de água durante a oxidação pode resultar em outra reação. Um composto de ferro, oxigênio e água chamado goethita pode ser formado. Goethite é marrom amarelado na cor. Quando a goethita é desidratada, a hematita é formada. A presença de hematita ou goethita nos solos dá uma cor marrom avermelhada ou amarela.

Oxidação de óxido de ferro na presença de água:

Desidratação de goethita:

A oxidação causa a quebra da rocha devido ao seguinte efeito. Quando o oxigênio se combina com o ferro, as ligações químicas entre o ferro e outros elementos são quebradas, enfraquecendo a estrutura. Mesmo alumínio e silício quando submetidos a oxidação formando óxidos podem ficar enfraquecidos na estrutura.

2. Hidratação, Hidrólise, Solução:

A água presente na superfície da terra é um importante agente de intemperismo químico. Uma reação de água com outra substância é chamada de hidratação.

Ex: Hidratação de anidrido para formar gesso

A água também pode entrar em íons de hidrogênio (H +) e íons de hidróxido (OH-). Se esses íons substituírem os íons do mineral, a reação é chamada de hidrólise. Minerais comuns que sofrem hidrólise são feldspato, anfibólio e biotita. Este processo resulta em inchaço e desintegração em pó.

A água pode dissolver a massa rochosa e provocar intemperismo. Esse processo é chamado de intemperismo por solução. Halita (sal grosso) e gesso são exemplos de minerais solúveis em água. Como a água dissolve lentamente alguns minerais da rocha, os minerais da rocha circundante são expostos para mais intemperismo.

Em alguns casos, a estrutura da rocha pode enfraquecer devido a cavidades vazias criadas, levando ao desmoronamento da rocha. Os minerais dissolvidos em solução podem reagir quimicamente entre si para formar novos compostos. Se os compostos resultantes forem insolúveis em água, podem precipitar-se.

3. Carbonatação:

A combinação química de dióxido de carbono com outra substância é chamada de carbonatação. O dióxido de carbono no estado gasoso pode não ter efeito nas rochas. Mas, quando o dióxido de carbono entra em contato com a água, forma-se o ácido carbônico que pode atuar nos minerais comuns da rocha. Minerais contendo sódio, potássio, magnésio e cálcio são afetados pelo ácido carbônico para formar carbonatos.

A calcita mineral é gravemente afetada pelo ácido carbônico a quase destruição. O calcário é totalmente dissolvido pelo ácido carbônico presente nas águas subterrâneas ou pluviais. À medida que as águas subterrâneas contendo ácido carbônico penetram através das rochas do leito consistindo de calcita, formam-se cavernas espetaculares, devido à formação de buracos muito grandes.

4. Outro Fator Químico:

Existem também outros ácidos além do ácido carbônico que atacam rochas e minerais. Alguns destes ácidos são produzidos durante a decomposição da matéria orgânica. Alguns ácidos são produzidos sob a forma de resíduos de certas plantas e animais. Esses ácidos se dissolvem na água da chuva e penetram no solo, atingindo o leito rochoso e agindo quimicamente com a rocha.

Algumas plantas primitivas como líquens podem crescer em rochas nuas quando a rocha está úmida e ficam dormentes quando a rocha está seca, a secreção de líquens corroem a superfície da rocha dissolvendo os nutrientes minerais que afrouxam as partículas minerais. As partículas minerais soltas juntamente com a poeira se acumulam nas fendas da rocha. Algumas sementes podem entrar nessas partículas do solo e crescer levando a mais intemperismo físico.

As atividades humanas também se tornam fontes de ácidos que podem causar intemperismo das rochas. Casas, carros, ônibus, caminhões etc. liberam grandes quantidades de gases residuais e outros poluentes na atmosfera. Muitos desses como óxidos de nitrogênio e enxofre reagem quimicamente com a água para formar ácidos reativos.

As bactérias também podem exercer uma influência importante na promoção da desintegração e decomposição das rochas. Alguns deles são conhecidos por dar ácido nítrico, que pode agir quimicamente nas rochas. As bactérias microscópicas penetram em cada pequena fresta produzida pelas agências atmosféricas e ao longo dos longos períodos de tempo provocam a desintegração das rochas de superfície, limitando-se o seu período de atividade aos meses de verão.

Eles foram notados em rochas de caráter amplamente diferentes como, granitos, xistos, calcário, arenitos, rochas vulcânicas e em picos de alta montanha, bem como níveis mais baixos. Também é relatado que uma certa variedade de formigas despeja continuamente ácido carbônico no solo, levando ao intemperismo.

Certas outras espécies de formigas conhecidas como saubas ou sauvas vivem em grandes colônias, enterrando-se na terra, onde escavam câmaras com galerias que irradiam em todas as direções nas quais transportam grandes quantidades de folhas.

Em regiões de complexos industriais os ácidos estão em quantidade alarmante. A água nas chuvas nessas regiões contém uma quantidade considerável de ácido e a chuva é freqüentemente chamada de chuva ácida. Rochas podem ficar desgastadas e quebradas pela ação da chuva ácida. A chuva ácida também pode danificar estruturas feitas pelo homem e pode danificar a vida das plantas e animais.

Formas de Resistência Química:

1. Resistência da Solução:

Esta é outra forma de intemperismo químico. Isso ocorre quando os minerais se dissolvem na água (vá em solução). Isso acontece porque alguns tipos de rocha são facilmente dissolvidos na água da chuva. O intemperismo por solução normalmente produz superfícies recortadas bastante suaves. Por exemplo, a calcita mole e o gesso geralmente mostram evidências de intemperismo da solução.

2. Resistência Esferoidal:

O intemperismo esferoidal refere-se à alteração de blocos articulares de rocha progressivamente para dentro de suas bordas. A região da borda das fraturas da rocha é parcialmente ou totalmente convertida em argila ou outros produtos.

Enquanto as regiões internas da rocha permanecem relativamente frescas e sólidas, os exteriores são submetidos a expansões diferenciais e o material nessa região é solto ao longo de juntas concêntricas. Os núcleos formados variam em tamanho de pedregulho a seixos. Eles são arredondados pelo intemperismo. Este tipo de intemperismo é devido à rocha submetida a intemperismo mecânico e químico.

Primeiro as rochas estão divididas desenvolvendo juntas. Os blocos separados da rocha sofrem o desgaste químico devido a que as bordas e as superfícies dos blocos separados individuais sofrem a corrosão. Como conseqüência, os blocos separados são transformados em pedras arredondadas.

3. Resistência Diferencial:

Muitas vezes observamos em muitas camadas de rochas cortadas / cortadas em estradas que estão todas desgastando a taxas diferentes, fazendo com que a safra externa pareça uma pilha desigual de rochas planas. Isso é chamado de intemperismo diferencial.

Isso ocorre quando as camadas em um afloramento contêm mais de um tipo de rocha, por exemplo, certos ambientes marinhos antigos podem depositar camadas separadas de areia e silte, criando uma safra de arenito e xisto. Quando estes dois tipos de clima de rocha, o resultado é frequentemente intemperismo diferencial, em que os arenitos são mais resistentes ao intemperismo do que os folhelhos.