درس سیزدهم علوم هشتم: هوازدگی

هوازدگی و فرسایش باعث تخریب سنگ ها و تشکیل خاک، این موهبت الهی می شوند که باعث تداوم حیات در سطح زمین می گردد.

به طور کلی ، تغییرات سطح زمین نتیجه عمل متقابل دو دسته از فرایندهایی است که در درون و بیرون زمین فعال اند.

فرایندهای درونی:

فرایندهای درونی که انرژی خود را از گرمای درون زمین تامین می کنند ، سبب تغییرات سازنده بر روی سطح زمین می شوند

مانند: چین خوردگی ها، آتش فشان ها ، زلزله و …

فرایندهای بیرونی:

فرایندهای بیرونی ، که انرژی خود را از خورشید و گرانش زمین می گیرند وسبب تخریب سطح زمین شده و بلندی ها را ازبین برده و گودی های زمین را پر می کنند. این فرایندها را مخرب می نامند.

مانند : هوازدگی ، فرسایش وحمل ، ته نشینی مواد ( در جهت شیب زمین در اثر نیروی گرانش)

علوم هشتم فصل 13 : هوازدگی :

شامل نتیجه فعالیت عوامل فیزیکی ، شیمیایی و طبیعی است که بر سنگ های سطح زمین اثر می کنند .

هوازدگی معمولا موجب تشکیل قشری از مواد نرم و ناپیوسته بر روی سنگ ها می شود و عمل فرسایش ( جابه جایی مواد) را آسان تر می کند.

هوازدگی را با توجه به عوامل ایجاد آن به دو نوع : فیزیکی و شیمیایی تقسیم می کنند.

1-هوازدگی فیزیکی :

در این نوع هوازدگی، بدون این که ترکیب سنگ ها تغییر کند، آن ها به قطعات کوچک تر تبدیل می شوند.

عوامل مختلفی باعث هوازدگی فیزیکی سنگ ها می شوند که مهم ترین آن ها عبارتند از :

الف) یخ بستن آب در درز و شکاف سنگ ها :

با عمل انجماد ، تقریبا 9درصد به حجم آب افزوده می شود. این ازدیاد حجم درز ها و شکاف ها را از هم باز می کند

و این بازشدگی به تدریج بیشتر شده و سرانجام سنگ به قطعات کوچک تر تبدیل می شود.

 ب) رشد بلور کانی ثانویه :

آب حاوی نمک های محلول ممکن است با ورود به داخل منافذ کوچک سنگ، بر اثر تبخیر به حالت فراسیر شده می رسد

و در نتیجه، نمک های مختلف محلول در خود را به صورت بلور در درزها و حتی فضاهای بین سنگ ها به جای بگذارد.

رشد این بلورهای کوچک به دیواره سنگ فشار آورده و باعث خرد شدن آن می شود.

این عمل شبیه یخ زدگی آب در شکاف سنگ هاست و بیشتر در مناطق خشک و بیابانی که آب به آسانی تبخیر می شود، رواج دارد.

ج) برداشته شدن فشار از روی سنگ ها :

سنگ ها هنگام تشکیل ، تحت فشارهای بسیار زیادی قرار دارند.

هنگامی که این سنگ ها بر اثر بالا آمدگی زمین و فرسایش لایه های بالایی خود در سطح زمین ظاهر می شوند، از این فشارهای زیاد رها شده و منبسط می شوند

و به موازات سطح زمین ترک هایی در آن ها ایجاد شده و سنگ پوسته پوسته می شود.

این عمل بیشتر در سنگ های متراکم و به ویژه گرانیت ها و ماسه سنگ ها دیده می شود.

د) انبساط و انقباض سنگها براثر تغییرات دما :

تغییرات سریع دما نیز ممکن است باعث تخریب سطحی سنگ ها شود.

در صورت گرم شدن سطح خارجی سنگ، قشر نازکی در خارج آن منبسط می شود در حالی که قسمت های داخلی سنگ گرمای چندانی دریافت نمی کنند.

این تغییرات موجب شکستن و جدا شدن قشر نازکی از سطح خارجی سنگ می شود.

این عمل در مناطق بیابانی که تغییرات دمای شب و روز زیاد است بیشتر دیده می شود.

 ه) فعالیت گیاهان و جانوران حفار و انسان :

ریشه گیاهان برای یافتن مواد معدنی به داخل شکاف سنگ ها رفته و با رشد خود سنگ را متلاشی می کنند.

جانوران حفار مثل موش و موریانه و مورچه و … ،

فعالیت های انسانی در زمینه راه سازی و استخراج معادن و …

قسمت های داخلی زمین را در معرض عوامل هوازدگی قرار می دهند.

و) آب جاری ( جریان آب رودخانه) و باد هم از عوامل ایجاد هوازدگی فیزیکی می باشند.

این عوامل  از طریق حمل و جابه جایی سنگ های سطح زمین

باعث برخورد آن ها با یکدیگر و همچنین با سنگ های بستر مسیر خود می گردند که نتیجه آن خردشدن و تغییر شکل ذرات می باشد.

2- هوازدگی شیمیایی :

در این نوع هوازدگی، ترکیب سنگ ها و کانی ها تغییر می کند و مواد جدیدی حاصل می شود

 

عوامل به وجود آورنده هوازدگی شیمیایی عبارتند از : آب ، اکسیژن و کربن دی اکسیدو موجودات زنده

آب مهم ترین عامل در هوازدگی شیمیایی است

گر چه آب خالص غیرفعال است ،‌اما وجود مقدار کمی از مواد محلول، آن را فعال می کند.آب به دو روش باعث هوازدگی شیمیایی می شود :

الف)  ترکیب کانی ها با آب :

یکی از مهم ترین واکنشهای شیمیایی به خصوص در کانیهای سیلیکاتی ترکیب کانی ها با آب است .در اثر این واکنش ،‌از فلدسپات ها خاک رس بوجود می آید.
ب) انحلال:

آب یکی از فراوانترین حل کننده ها در طبیعت است.

البته آب خالص در انحلال سنگ ها و کانی ها  چندان مؤثر نیست

ولی آب با همراه داشتن مقداری کربن دی اکسید خاصیت اسیدی پیدا می کند که در این صورت قدرت انحلال آن زیاد می شود

و می تواند بر بیشتر کانی ها اثر بگذارد و آن ها را تغییر دهد.

مثلا این اسید می تواند با کلسیت واکنش داده و آن را به طور کامل حل کند.حفرات موجود در سنگ های آهکی و غارهای بزرگ آهکی به این روش تشکیل شده اند.
سنگ ها و کانیهای محلول در آب در نواحی مرطوب با سرعت بیشتری تخریب می شود.

ترکیب شدن اکسیژن :

از راه های دیگر هوازدگی شیمیایی،  ترکیب شدن اکسیژن با کانی هاست.

البته وجود آب و گرما سبب سرعت اینگونه واکنشها می شود.

به همین جهت ، این نوع هوازدگی در مناطق گرم و مرطوب بیشتر دیده می شود.

سنگ ها و کانی های آهن دار ( مانند هماتیت، لیمونیت، پیریت) زودتر از سایر کانی ها با اکسیژن هوا ترکیب شده و ویژگی های خود را از دست می دهند.

موجودات زنده:

موجودات زنده نیز می توانند موجب تغییرات شیمیایی در سطح مواد زمین شوندو تنفس جانوران موجود در خاک موجب

افزایش کربن دی اکسید می شود.

آب های زیر زمینی با حل کردن این گاز در خود، خاصیت اسیدی پیدا کرده و باعث هوازدگی شیمیایی در سنگ ها می شوند.

فواید هوازدگی:

تشکیل خاک – تشکیل مصالح ساختمانی مانند شن و ماسه – تشکیل غارهای آهکی – حاصلخیزی خاک کشاورزی و …

معایب هوازدگی:

ترک خوردن سنگ های ساختمانی – خردشدن و ریزش سنگ ها – آسیب دیدن جاده های نواحی کوهستانی – انحلال سنگ های آهکی نمای ساختمان ها – زنگ زدن فلزات و …..

نکته : پایدارترین کانی در برابر هوازدگی، کوارتز و ناپایدارترین کانی سیلیکاتی ، فلدسپات می باشد.

سرعت هوازدگی سنگها:

سرعت هوازدگی سنگها به عوامل زیادی بستگی دارد از جمله این عوامل  عبارتند از :

 1- اندازه ذرات کانیهای سازنده :

هر چقدر اندازه کانی کوچکتر باشد سطح موثر آنها زیادتر بوده و در نتیجه سریعتر تحت تاثیر عوامل هوازدگی ، تجزیه می‌شوند.

2-   عوامل آب و هوایی:

مانند رطوبت و گرمای محیط : بهترین محیط برای هوازدگی شیمیایی آب و هوای گرم و فراوانی رطوبت است.

در نواحی قطبی چون سرمای هوا ، رطوبت مورد نیاز برای هوازدگی را به صورت یخ در می‌آورد

لذا هوازدگی شیمیایی در این نواحی بی‌تاثیر است.

در نواحی خشک نیز به علت وجود رطوبت کافی هوازدگی شیمیایی نقش نداد.

3- جنس کانیهای سازنده سنگ :

به طور مثال سنگهای گرانیتی بسیار مقاوم تر از سنگ مرمر هستند،

زیرا مرمر از کلسیت ساخته شده که به آسانی حتی در محلول اسیدی ضعیف نیز حل می‌شود.

همچنین کوارتز مقاوم ترین کانی در برابر هوازدگی است.

4- زمان: 

بعضی سنگ ها در طی هزاران سال هم تغییر نمی کنند ولی بعضی دیگر در زمان کمتری هوازده می شوند.

در ابتدا با گذشت زمان سرعت هوازدگی زیاد می شود ولی وقتی مواد هوازده روی سطح سنگ ها جمع شوند

این مواد از سنگ در برابر عوامل هوازدگی محافظت می کنند و سرعت هوازدگی کمتر می شود.

5- شیب زمین :

در شیب های تند به علت حرکت مواد هوازده قسمت تازه ای از سنگ در معرض هوازدگی قرار می گیرد و با این که ضخامت قشر هوازده کم است ولی سرعت هواردگی بیشتر می شود.

خاک :

حاصل عمل هوازدگی،‌بوجود آمدن خاک است.

جز گیاهان تک سلولی ساکن آب و گلسنگ ها بقیه ی گیاهان به خاک نیاز دارند از این رو خاک راپلی بین دنیای زنده و دنیای غیرزنده می دانند.

تشکیل خاک:

برای تشکیل خاک هوازدگی فیزیکی و شیمیایی هر دو مؤثرند.

خاک علاوه بر مواد معدنی ،‌یعنی همان موادی که بر اثر هوازدگی سنگ ها بوجود می آیند دارای مواد آلی نیز هستند.

نخستین تغییر مهمی که پس از خرد شدن سنگ ها رخ می دهد، روش گیاهان است.

گیاهان نیز فرآیندهای هوازدگی را تسریع می کنند و تا حدی مانع از جا به جا شدن خاک توسط آب و باد می شوند.

علوم هشتم فصل 13 : هوازدگی و گیاخاک :

وقتی گیاهان می میرند اجزای آنها تجزیه می شود.

پس از مدتی این مواد تجزیه شدنی به درجه ای می رسند که دیگر صورت اولیه ی گیاه در آنها مشخص نیست و به این مواد گیاخاک می گویند.

هر چه رنگ خاک تیره تر باشد،‌مقدار نسبی گیاخاک آن بیشتر است.

هر چه مقدار گیاخاک در منطقه ای زیادتر باشد، جمعیت جانداران خاک بیشتر خواهد بود

، زیرا در آن مواد لازم برای زیستن وجود دارد.

گیاخاک قدرت نگهداری آب در خاک را افزایش می دهد و تا درجه معینی فضای بین ذرات را هم که محل نفوذ هواست زیاد می کند.

گیاخاک بر خاصیت اسیدی خاک می افزاید و با این عمل مقدار مواد محلول را بیشتر می سازد.

از مهم ترین مواد معدنی خاک ها ذرات رس هستند.

ذرات رس مواد محلول مورد نیاز گیاه را به خود جذب می کنند و در موقع لزوم در اختیار گیاه قرار می دهند.

علوم هشتم فصل 13 : هوازدگی و افق های خاک                                  

خاک کامل باید حداقل دارای سه افق مشخص باشد.

این افق ها،‌از سطح به عمق با حروف A، B، C نمایش داده می شوند.
افق A لابه لای سطحی خاک است.

رنگ این افق به علت وجود گیاخاک فراوان تیره رنگ است.

در این منطقه مقداری ماسه هم وجود دارد ولی ذرات رس و مواد محلول آن کم است.

زیرا باران و آبیاری این مواد را به افق B می برند.

افق B در زیر A قرار دارد.

این افق یا گیاخاک ندارد یا بسیار کم دارد ولی مقدار رس و مواد محلول آن زیاد است.

افق C مستقیماً روی سنگ های اصلی پوسته ی زمین قرار می گیرد

و بیشتر از قطعات سنگ هایی تشکیل شده که کم تر هوازده شده اند.

علوم هشتم فصل 13 : هوازدگی و فرسایش

فرسایش فرایندی است که طی آن ذرات خاک از بستر خود جدا شده و به کمک یک عامل انتقال دهنده به مکانی دیگر حمل می شوند.

فرسایش عبارت است از عمل هوازدگی و انتقال سنگ ها

در اثر هوازدگی سنگ ها به قطعات ریزتر تبدیل می شوند

و عوامل مختلفی مانند: آب های جاری،  باد، یخچال و نیروی جاذبه زمین آن ها را جابه جا می کند.

فرسایش به وسیله آب :

آب مهم ترین عامل فرسایش است و معمول ترین فرسایش ها به وسیله آب جاری نهرها انجام می گیرد.

رود خانه مواد را با خود حمل کرده و به طرف دریا یا دریاچه می برند

و در آن جا بر اساس اندازه( ذرات درشت زودتر از ذرات ریز ) ته نشین می شوند.

و لایه های رسوبی را به وجود می آورند.

ترتیب رسوبگذاری از ذرات ریز به درشت است : 

1- رس      2- لای      3- ماسه      4- شن     5- ریگ      6- قلوه سنگ      7- تخته سنگ

فرسایش به وسیله باد :فرسایشی که به وسیله باد ایجاد می شود تقریباً همیشه در صحراها رخ می دهد.

باد ذرات ماسه را با خود حمل کرده و به سنگ ها می کوبد و آن ها را می ساید.

این نوع فرسایش تا حدودی مسئول تشکیل تپه های شن است.  قدرت باد، سنگ و شن را فرسایش می دهد.

ویژگی رسوباتی که با باد و آب حمل شده اند:

1- اندازه های کوچکی دارند   

2- گرد و بدون زاویه هستند.

علوم هشتم فصل 13 : هوازدگی و فرسایش به وسیله یخچال :

یخچال ها می توانند فرسایش ایجاد کنند، آنها می خراشند و می سایند.

یخچال ها این کار را به وسیله موادی که حمل می کنند( که معمولا زاویه دار هستند) انجام می دهند.

این مواد روی زمین کشیده می شوند و باعث فرسایش بستر خود می شوند.

ویژگی رسوباتی که توسط یخچال حمل شده اند:

1- مانند کشمش داخل کیک هستند که به هم برخورد نمی کنند.

2- فقط روی زمین کشیده می شوند.     

3- سطح صافی دارند.              

4- زاویه دار هستند.

علوم هشتم فصل 13 : هوازدگی و فرسایش به وسیله امواج :

امواج اقیانوس ها و سایر بدنه های بزرگ آب موجب فرسایش ساحل می شود.

قدرت امواج اقیانوسی هولناک است،

انرژی خالص امواج همراه با محتوای شیمیایی آب آن چیزهایی هستند که سنگ خط ساحلی را فرسایش می دهند.

حرکت توده ای مواد (حمل ) توسط نیروی جاذبه زمین :  

این فرایند به جدا شدگی و حمل و نقل رو به پایین مواد خاکی و سنگی تحت تأثیر نیروی جاذبه گفته می شود.

لغزش یا جریان توده ای مواد، به موقعیت آنها و نیروی جاذبه وابسته است.

اما حرکت توده ای مواد با حضور آب، یخ و هوا تشدید می شود.

گاهی توده های بسیار بزرگی از مواد در سراشیبی کوه ها به پایین می لغزد که به این نوع حرکت ها ” زمین لغزه” می گویند .

کشش زمین حتی در دامنه های کم شیب هم سبب جابه جایی مواد می شود که جنبش کند مواد یا ” خزش” نام دارد.

علوم هشتم فصل 13 : هوازدگی و چرخه سنگ :

بین سنگهای رسوبی ، آذرین و دگرگونی روابطی معین وجود دارد.

با گذشت زمان و تغییر شرایط هر یک از این سنگها می‌توانند به انواع دیگری تغییر یابند.

این روابط ، چرخه‌ای را تشکیل می‌دهند که چرخه سنگ نام دارد.

( تغییرات دائمی و آهسته در کانی ها که باعث تبدیل سنگ ها به یکدیگر می شود)

از آن جایی که  سنگ‌ها همواره در معرض تغییرات ناشی از چرخه سنگ‌ها، جابه‌جایی صفحات زمین‌ساختی و همچنین چرخه آب در سطح زمین هستند، هیچ نوع سنگی نمی‌تواند برای همیشه در وضعیت تعادل قرار داشته باشد،

بلکه هریک از انواع سنگ‌ها به محض قرار گرفتن در شرایط محیطی جدید تغییر می‌کند و به سنگ دیگری تبدیل خواهد شد.

به عبارت دیگر، می‌توان گفت :

چرخه سنگ‌ها در طبیعت نشان‌دهنده ارتباط میان 3 نوع سنگ اصلی تشکیل‌دهنده زمین و همچنین فرآیندهایی است که به موجب آن، هریک از انواع سنگ‌های آذرین، رسوبی و دگرگونی با گذشت زمان به یکدیگر تبدیل می‌شوند.

سنگ‌هایی که در اعماق زمین قرار دارند، در صورت ایجاد شرایط ، ذوب و به ماگما تبدیل می‌شوند.

این در حالی است که اگر در اعماق زمین تغییراتی ایجاد شود که در نتیجه آن شرایط موجود دستخوش تحول شود،

ماگما دیگر حالت خمیری و مایع نداشته و بتدریج پس از خنک شدن به سنگ آذرین تبدیل می‌شود.

در نتیجه فعالیت‌های آتشفشانی ماگما به سطح زمین راه می‌یابد

و پس از قرار گرفتن در هوای محیط به سرعت سرد و تبدیل به سنگ‌های آذرین بیرونی یا سنگ‌های آتشفشانی می‌شود.

سنگ‌هایی که در معرض دمای بسیار بالا یا زیر فشار بسیار زیاد قرار می‌گیرند، از نظر فیزیکی و شیمیایی تغییر می‌کنند و تبدیل به سنگ‌های دگرگونی می‌شوند.

به عبارت دیگر،

می‌توان گفت دما و فشار درونی زمین، دو عامل مهمی هستند که نقش بسیار مهمی در تبدیل سنگ‌های آذرین و رسوبی به سنگ‌های دگرگونی دارند.

این تغییرات درونی می‌تواند حجم انبوهی از سنگ‌ها را در یک محدوده وسیع تحت تاثیر خود قرار دهد

که می‌تواند منجر به تشکیل رشته‌کوه‌هایی عظیم در سطح زمین شود.

سنگ‌هایی که به خارج از زمین راه یافته و در معرض هوای محیط قرار می‌گیرند،

بسیار ناپایدار هستند و تحت تاثیر فرآیندهای طبیعی، نظیر هوازدگی یا فرسایش تغییراتی در آنها ایجاد می‌شود.

در نتیجه فرسایش یا هوازدگی ‌سنگ‌های عظیم به قطعات کوچک شکسته شده در حرکت از مکانی به مکان دیگر، مواد محلول را با خود حمل می‌کنند.

این در حالی است که عوامل جوی بتدریج قطعات کوچک سنگ‌های آذرین راه‌یافته به سطح زمین را در اعماق آب‌ها و بستر رودخانه‌ها و دریاها روی هم انباشته می‌کنند.

با تجمع این سنگ‌ها و زیر فشار قرار گرفتن آنها در محلی که روی هم انباشته شده‌اند،

بتدریج سنگ‌های رسوبی شکل می‌گیرند.

هریک از انواع سنگ‌های آذرین، دگرگونی و رسوبی پس از انتقال به اعماق زمین می‌تواند ذوب و به ماگما تبدیل شود

و دوباره به سطح زمین راه یابد.