풍화 : 유형 및 과정 - GEOGRAFÍA - 2025

풍화은 기계 분해 및 화학적 분해에 의한 바위의 붕괴이다. 많은 것들이 지각 깊은 곳에서 고온과 압력에서 형성됩니다. 표면의 더 낮은 온도와 압력에 노출되고 공기, 물 및 유기체와 접촉하면 분해되고 부서집니다.

생물은 또한 풍화에 영향을 미치는 역할을합니다. 다양한 생물 물리학 적 및 생화학 적 과정을 통해 암석과 광물에 영향을 미치기 때문에 대부분 자세히 알려지지 않았습니다.

오스트레일리아의 날씨에 금이 간 암석 인 Devil 's Marbles. 출처 : https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cracked_boulder_DMCR.jpg

기본적으로 풍화가 발생하는 세 가지 주요 유형이 있습니다. 이것은 물리적, 화학적 또는 생물학적 일 수 있습니다. 이러한 각 변종은 암석에 다양한 방식으로 영향을 미치는 특정 특성을 가지고 있습니다. 어떤 경우에도 여러 현상의 조합이있을 수 있습니다.

물리적 풍화 또는

기계적 공정은 암석을 점차적으로 더 작은 조각으로 줄여 화학 공격에 노출되는 표면적을 증가시킵니다. 주요 기계적 풍화 과정은 다음과 같습니다.

-다운로드.

-서리의 작용.

-가열 및 냉각으로 인한 열 스트레스.

-확장.

-후속 건조로 인한 습윤으로 인한 수축.

-소금 결정의 성장에 의해 가해지는 압력.

기계적 풍화의 중요한 요소는 피로 또는 반복적 인 응력 생성으로 손상에 대한 내성을 감소시킵니다. 피로의 결과로 암석은 피로하지 않은 시편보다 낮은 응력 수준에서 부서집니다.

다운로드

침식이 표면에서 물질을 제거하면 밑에있는 암석에 대한 제한 압력이 감소합니다. 낮은 압력은 미네랄 입자가 더 분리되어 공극을 생성하도록합니다. 암석은 팽창하거나 팽창하여 부서 질 수 있습니다.

예를 들어, 화강암이나 기타 밀집된 암석 광산에서 채광 절단으로 인한 압력 방출은 폭력적 일 수 있으며 심지어 폭발을 일으킬 수도 있습니다.

요세미티 국립 공원, 미국의 각질 제거 돔. 출처 : Diliff, Wikimedia Commons

골절 또는 겔화 동결

암석의 모공을 차지하는 물은 얼면 9 % 확장됩니다. 이 팽창은 암석의 물리적 분해 또는 파괴를 일으킬 수있는 내부 압력을 생성합니다.

겔화는 동결-해동주기가 지속적으로 발생하는 추운 환경에서 중요한 과정입니다.

콘크리트 "케른"의 물리적 풍화. 출처 : LepoRello. , Wikimedia Commons에서

가열-냉각 사이클 (thermoclasty)

암석은 열전도율이 낮기 때문에 표면에서 열을 잘 전달하지 못합니다. 암석이 가열되면 외부 표면의 온도가 암석 내부보다 훨씬 더 높아집니다. 이러한 이유로 외부 부분은 내부 부분보다 더 큰 팽창을 겪습니다.

또한 다른 결정으로 구성된 암석은 차등 가열을 보여줍니다. 더 어두운 색의 결정은 더 밝은 결정보다 더 빨리 가열되고 더 느리게 냉각됩니다.

피로

이러한 열 응력은 암석이 분해되고 거대한 조각, 껍질 및 시트를 형성 할 수 있습니다. 반복적 인 가열 및 냉각은 열풍 화를 촉진하는 피로라는 효과를 생성합니다.

일반적으로 피로는 재료의 손상 내성을 감소시키는 다양한 공정의 효과로 정의 할 수 있습니다.

암석 저울

열 스트레스 박리 또는 시트에는 암석 조각의 생성도 포함됩니다. 마찬가지로 산불과 핵폭발로 발생하는 강렬한 열로 인해 암석이 떨어져 결국 부서 질 수 있습니다.

예를 들어, 인도와 이집트에서는 채석장의 추출 도구로 수년 동안 화재가 사용되었습니다. 그러나 사막에서도 발견되는 일일 기온 변동은 지역 화재로 인한 극심한 수치보다 훨씬 낮습니다.

습윤 및 건조

이암 및 혈암과 같은 점토 함유 물질은 습윤시 상당히 팽창하여 미세 결함 또는 미세 균열 (미세 균열)의 형성 또는 기존 균열의 확대를 유발할 수 있습니다.

피로의 영향 외에도 습윤 및 건조와 관련된 팽창 및 수축주기는 암석 풍화로 이어집니다.

소금 결정 또는 haloclasty의 성장에 의한 풍화

해안과 건조한 지역에서 소금 결정은 물의 증발에 의해 농축 된 염수 용액에서 자랄 수 있습니다.

암석의 틈새 나 기공에서 소금의 결정화는이를 넓히는 응력을 생성하고 이로 인해 암석이 입상 분해됩니다. 이 과정은 식염수 풍화 또는 haloclasty로 알려져 있습니다.

암석의 기공 내에 형성된 소금 결정이 가열되거나 물로 포화 될 때, 그들은 팽창하여 인근 기공 벽에 압력을가합니다. 이것은 열 스트레스 또는 수화 스트레스 (각각)를 생성하며, 둘 다 암석의 풍화에 기여합니다.

화학적 풍화

이러한 유형의 풍화는 다양한 기후 조건에 걸쳐 다양한 유형의 암석에 함께 작용하는 다양한 화학 반응을 수반합니다.

이 다양한 종류는 6 가지 주요 화학 반응 유형으로 분류 할 수 있습니다 (모두 암석 분해와 관련됨).

-해산.

-수화.

-산화 및 환원.

-탄산화.

-가수 분해.

용해

미네랄 소금은 물에 녹일 수 있습니다. 이 과정은 분자의 음이온과 양이온으로의 해리와 각 이온의 수화를 포함합니다. 즉, 이온은 물 분자로 둘러싸여 있습니다.

용해는 일반적으로 화학적 과정으로 간주되지만 실제 화학적 변형은 포함되지 않습니다. 용해는 다른 화학적 풍화 공정의 초기 단계로 발생하므로이 범주에 속합니다.

용해는 쉽게 역전됩니다. 용액이 과포화되면 용해 된 물질의 일부가 고체로 침전됩니다. 포화 용액은 더 많은 고체를 용해시키는 능력이 없습니다.

미네랄은 용해도가 다양하며 물에 가장 잘 용해되는 것은 암염 또는 암염 (NaCl) 및 칼륨 염 (KCl)과 같은 알칼리 금속의 염화물입니다. 이 미네랄은 매우 건조한 기후에서만 발견됩니다.

석고 ( CaSO ₄ .2H ₂ O)도 상당히 용해되는 반면 석영은 용해도가 매우 낮습니다.

많은 미네랄의 용해도 는 물 속의 자유 수소 이온 (H ⁺ ) 농도에 따라 달라집니다 . H ⁺ 이온 은 수용액의 산도 또는 알칼리도를 나타내는 pH 값으로 측정됩니다.

수화

수화 풍화는 미네랄이 물 분자를 표면에 흡착하거나이를 흡수 할 때 발생하는 과정입니다. 이 추가 물은 부피를 증가시켜 암석을 부러 뜨릴 수 있습니다.

중위도의 습한 기후에서 토양의 색은 눈에 띄는 변화를 나타냅니다. 갈색에서 노란색까지 관찰 할 수 있습니다. 이러한 착색은 붉은 색의 산화철 적철광이 수화되어 산화철 색의 괴 타이트 (철 옥시 수산화철)로 변합니다.

점토 입자에 의한 물 흡수는 또한 같은 것을 팽창시키는 수화의 한 형태입니다. 그런 다음 점토가 마르면 껍질이 갈라집니다.

산화 및 환원

산화는 원자 또는 이온이 전자를 잃어 양전하를 증가 시키거나 음전하를 감소시킬 때 발생합니다.

기존의 산화 반응 중 하나는 산소와 물질의 조합을 포함합니다. 물에 용해 된 산소는 환경에서 흔히 볼 수있는 산화제입니다.

산화 마모는 주로 철 함유 광물에 영향을 미치지 만 망간, 황 및 티타늄과 같은 원소도 녹슬 수 있습니다.

물에 용해 된 산소가 철 함유 미네랄과 접촉 할 때 발생하는 철에 대한 반응은 다음과 같습니다.

4Fe ²⁺ + 3O ₂ → 2FE ₂ O ₃ + 2E ^-

이런 식으로 전자 ^- 전자를 나타낸다.

대부분의 암석 형성 광물에서 발견되는 철 (Fe ²⁺ ) 은 결정 격자의 중성 전하를 변경하여 철 형태 (Fe ³⁺ ) 로 변환 할 수 있습니다 . 이러한 변화로 인해 때때로 붕괴되고 미네랄이 화학적 공격을 받기 쉽습니다.

탄산화

탄산화는 탄산염 (H ₂ CO ₃ ) 의 염인 탄산염의 형성입니다 . 이산화탄소는 자연수에 용해되어 탄산을 형성합니다.

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

그 후 탄산 은 다음과 같은 반응 에 따라 수화 된 수소 이온 (H ₃ O ⁺ )과 중탄산염 이온 으로 해리됩니다 .

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

탄산은 탄산염을 형성하는 미네랄을 공격합니다. 탄산화는 석회암 (석회암과 백운석)의 풍화를 지배합니다. 이들에서 주요 미네랄은 방해석 또는 탄산 칼슘 (CaCO ₃ )입니다.

방해석은 탄산과 반응하여 산성 탄산 칼슘 Ca (HCO ₃ ) _2를 형성하며 방해석과 달리 물에 쉽게 용해됩니다. 이것이 일부 석회암이 용해되기 쉬운 이유입니다.

이산화탄소, 물, 탄산 칼슘 사이의 가역적 반응은 복잡합니다. 본질적으로 프로세스는 다음과 같이 요약 할 수 있습니다.

카코 ₃ + H ₂ O + CO ₂ ⇔Ca ₂ + + 2HCO ₃ ^-

가수 분해

일반적으로 가수 분해 (물의 작용에 의한 화학적 분해)는 화학적 풍화의 주요 과정입니다. 물은 암석에서 민감한 1 차 광물을 분해, 용해 또는 수정할 수 있습니다.

이 과정에서, 물은 수소 양이온 (H로 해리 ⁺ ) 및 히드 록실 음이온 (OH ^- ) 바위와 토양 규산염과 직접 반응한다.

수소 이온은 일반적으로 칼륨 (K ⁺ ), 나트륨 (Na ⁺ ), 칼슘 (Ca ^{2 +)} 또는 마그네슘 (Mg ^{2 +} ) 과 같은 규산염 광물의 금속 양이온과 교환됩니다 . 방출 된 양이온은 하이드 록실 음이온과 결합합니다.

예를 들어, 화학식 KAlSi ₃ O ₈ 을 갖는 orthoclase라는 미네랄의 가수 분해 반응 은 다음과 같습니다.

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

따라서 오르토 클라 아제는 알루미 노 규산, HAlSi ₃ O ₈ 및 수산화 칼륨 (KOH)으로 전환됩니다.

이러한 유형의 반응은 몇 가지 특징적인 완화를 형성하는 데 근본적인 역할을합니다. 예를 들어, 그들은 카르스트 구호 형성에 관여합니다.

생물학적 풍화

일부 살아있는 유기체는 기계적으로, 화학적으로 또는 기계적 및 화학적 과정의 조합에 의해 암석을 공격합니다.

식물

식물 뿌리, 특히 평평한 바위 바닥에서 자라는 나무의 뿌리는 생체 역학적 효과를 발휘할 수 있습니다.

이 생체 역학적 효과는 뿌리가 자라면서 주변 환경에 가해지는 압력이 증가함에 따라 발생합니다. 이것은 뿌리 층 암석의 골절로 이어질 수 있습니다.

생물학적 기상. 앙코르, 캄보디아의 사원 파멸에 성장하는 Tetrameles nudiflora. 출처 : Diego Delso, delso.photo, CC-BY-SA License via https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ta_Phrom,_Angkor,_Camboya,_2013-08-16,_DD_41.JPG

이끼

이끼류는 곰팡이 (mycobiont)와 일반적으로 cyanobacteria (phycobiont) 인 조류의 두 가지 공생체로 구성된 유기체입니다. 이 유기체는 암석 풍화를 증가시키는 식민지 개척자로보고되었습니다.

예를 들어, Stereocaulon vesuvianum은 용암류에 설치되어 비 식민지 표면에 비해 풍화 율을 최대 16 배까지 향상시킬 수있는 것으로 밝혀졌습니다. 이러한 비율은 하와이와 같이 습한 지역에서 두 배가 될 수 있습니다.

이끼류가 죽으면 암석 표면에 어두운 얼룩을 남긴다는 것도 언급되었습니다. 이 반점은 암석 주변의 밝은 영역보다 더 많은 방사선을 흡수하여 열 풍화 또는 열 붕괴를 촉진합니다.

Mytilus edulis는 바위 지루한 홍합입니다. 출처 : Andreas Trepte, Wikimedia Commons

해양 생물

특정 해양 생물은 암석 표면을 긁어 내고 그 안에 구멍을 뚫어 조류의 성장을 촉진합니다. 이러한 피어싱 유기체에는 연체 동물과 스폰지가 포함됩니다.

이러한 유형의 유기체의 예는 청 홍합 (Mytilus edulis)과 초식성 복족류 Cittarium pica입니다.

이끼 Stereocaulon vesuvianum은 용암류, 카나리아 제도 Fuerteventura 및 스페인의 Lanzarote에 설치된 식민지입니다. 출처 : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:A_lichen_-_Stereocaulon_vesuvianum_-_geograph.org.uk_-_1103503.jpg를 통한 Lairich Rig

킬 레이션

킬레이트 화는 금속 이온, 특히 암석에서 알루미늄, 철 및 망간 이온을 제거하는 또 다른 풍화 메커니즘입니다.

이것은 유기산 (예 : 풀 빅산 및 부식 산)에 의해 결합 및 격리되어 가용성 유기물-금속 복합체를 형성함으로써 달성됩니다.

이 경우 킬레이트 제는 식물의 분해 산물과 뿌리의 분비물에서 나옵니다. 킬레이트 화는 토양 또는 암석에서 화학적 풍화 및 금속 이동을 촉진합니다.

참고 문헌

1. Pedro, G. (1979). Caractérisation générale des processus de l' altération hydrolitique. Science du Sol 2, 93–105.
2. Selby, MJ (1993). Hillslope Materials and Processes, 2nd edn. APW Hodder의 기여로. 옥스포드 : Oxford University Press.
3. Stretch, R. & Viles, H. (2002). 용암의 이끼류에 의한 풍화의 특성과 속도는 Lanzarote에서 흐릅니다. Geomorphology, 47 (1), 87–94. 도이 : 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Thomas, MF (1994). 열대 지방의 지형학 : 저위도의 풍화와 찌그러짐에 관한 연구. Chichester : John Wiley & Sons.
5. White, WD, Jefferson, GL 및 Hama, JF (1966) 베네수엘라 남동부의 규암 카르스트. International Journal of Speleology 2, 309–14.
6. Yatsu, E. (1988). 풍화의 본질 : 소개. 도쿄 : Sozosha.