Ugrás a tartalomhoz

Talajtan

Stefanovits Pál, Filep György, Füleky György

Mezőgazda Kiadó

4. fejezet - A kőzet aprózódása és a mállás

4. fejezet - A kőzet aprózódása és a mállás

A Föld felszínére került kőzetek különböző átalakulásokon mennek át, melyeket együttesen mállásnak nevezünk. Az átalakulást előidéző energiák valamint az átalakulás jellege szerint megkülönböztetünk fizikai mállást – aprózódást –, valamint kémiai mállást. Az aprózódás a kőzet anyagában kémiai és ásványtani változásokat nem vált ki, csak a kőzet tömörségét valamint a szemcsék nagyságát változtatja meg, a kémiai mállás már kémiai és ásványtani átalakulásokkal jár, az elemek átcsoportosulását idézi elő. A mállás harmadik csoportja a biológiai mállás, amelynek folyamán szintén kémiai és fizikai változások mennek végbe, de ezt a zöld növények vagy a mikroszervezetek élettevékenysége szabja meg.

Fizikai mállás

Az aprózódás vagy a fizikai mállás energiája származhat:

a) a rétegnyomás csökkenéséből,

b) a hőmérséklet változásából,

c) a fagyjelenségek hatásából,

d) a sókristályok növekedéséből,

e) a növényzet gyökereinek nyomásából,

f) a víz, a jégár és a szél koptató hatásából.

A rétegnyomás csökkenése. Akkor jut szerephez, ha a kőzeteket fedő rétegeket lehordja az erózió. Az eredetileg nagy nyomás alatt álló rétegek felszabadulva a terhelés alól kiterjednek és eközben repedeznek.

A hőmérséklet változása. A kőzetalkotó ásványok tágulási együtthatója nem egyforma, vagyis a hőmérséklet-változásra a különböző ásványok másként terjednek ki, illetve húzódnak össze. Ezáltal a kőzet különböző ásványszemcséi közt feszültség lép fel, mely repedezést idéz elő. De nemcsak a különböző ásványokból álló kőzetekre hat a hőmérséklet-változás, hanem az egynemű kristályokból álló kőzetekben is felléphet feszültség, ha az ásványnak a különböző kristálytani tengelyek irányában mért tágulási együtthatója nem egyforma. Így például a kvarcprizmák hosszában, valamint az arra merőlegesen mért tágulási együtthatók sem egyformák. Ezeknek a jelenségeknek magyarázatul szolgáljanak a 4.1. táblázatban feltüntetett adatok.

Felléphet hőhatás következtében feszültség a kőzet külső felülete és belső rétegei között is. Ennek oka, hogy a kőzet rossz hővezető tulajdonsága miatt felülete erősen felmelegszik és kitágul, a mélyebb (néhány cm-rel mélyebben fekvő) rétegei viszont nem. Az így keletkező feszültség hatására a kőzet felületi rétegei levelesen, pikkelyesen elválnak a kőzet tömegétől.

4.1. táblázat - Az egyes ásványok hossztengellyel párhuzamos és arra merőleges tágulási együtthatói

Ásvány

Hossztengelyre

Tágulási együttható 10–4 cm

Kvarc

párhuzamos

75

Kvarc

merőleges

140

Ortoklász

párhuzamos

200

Ortoklász

merőleges

15

Kalcit

párhuzamos

260

Kalcit

merőleges

54


A fagyhatás. A rétegnyomás alól való felszabadulás vagy hőhatás következtében a kőzet felszínén képződő apró hajszálvékony repedésekbe behatoló víz fagypont alatti hőmérsékleten megfagy.

Ismeretes, hogy a víz halmazállapot-változása, vagyis megfagyása kiterjedéssel, 9%-os térfogat-növekedéssel jár. A térfogat-növekedés hatalmas erőket válthat ki a repedésekben, melyek hatására azok kitágulnak. Ezek az erők elérhetik a 22 000 N/cm2 értéket is, és hatásuk az ismétlődő olvadás és újrafagyás következtében fokozódik.

A fagyhatás szemléltetésére a 4.2. táblázatban összefoglaljuk azokat az eredményeket, amelyeket a kőzetdarabok mesterséges fagyasztásával és fölengedésével kaptak.

4.2. táblázat - A fagyasztás és fölengedés hatása a kőzetre

Kőzet

Vízzel telt pórustér

tf-%-ban

Az első látható repedés hányadszori fagyasztásra lép fel

Egyszeri fagyasztásra képződő törmelék

g/m2

Homokkő

25

3

2,7

Homokkő

5

43

0,3

Mészkő

30

1

0,9

Márvány

0,2

100

0,05


A sókristályok növekedése. Az ebből származó erők kőzetaprózó hatása elsősorban száraz, sivatagi éghajlat alatt fekvő talajokban és kőzetekben jut érvényre. Ha kevés a csapadék, a sók a talajban felhalmozódnak és az ott levő vízzel telített oldatokat képeznek. Beszáradás hatására a telített sóoldatot tartalmazó repedések sódugóval elzáródnak, majd a kőzetfalakon keresztül a mélyebb részek is egyre több vizet veszítenek. Mivel a kikristályosodó sók térfogata nagyobb, mint a telített sóoldat térfogata, nyomás lép fel.

Hasonló eredményre vezet, ha a már kivált sók hidrátvizet vesznek fel a talajnedvességből vagy a kőzetbe szivárgó csapadékvízből. Ez a jelenség ugyancsak térfogat-növekedéssel és ennek következményeként repesztő hatással jár együtt. Ennek nagyságrendje 1000 N/cm2. A jelenség ismétlődése, vagyis a váltakozó kiszáradás és a gyenge benedvesedés szintén a hatás fokozódásához vezet.

A növényzet gyökereinek nyomóhatása. A már kialakult hajszálrepedésekbe behatolnak a növények gyökerei, majd növekedésük folyamán vastagodnak. Ez a vastagodás nyomást gyakorol a repedés oldalfalaira, e nyomás nagyságrendje azonban nem haladja meg a 100–150 N/cm2 értéket.

A víz és a jégár, valamint a szél koptató hatása. Az aprózódás ez esetben a kőzet törmelékeinek mozgási energiájából, valamint az ütközéskor keletkező hatásokból vezethető le.

A vízben szállított kőzetdarabok részben a mederhez, részben egymáshoz ütköződve aprózódnak. Hogy milyen gyors ez az aprózódás, az függ a kőzet minőségétől, vagyis szilárdságtól és hasadásától. Például megfigyelték, hogy egy 0,2%-os esésű hegyi patakban különböző, egyenként 20 cm átmérőjű kőzetdaraboknak 2 cm átmérőjű részekre való aprózódásához az alábbi hordalékszállítási távolságra volt szükség:

gránit

11 km,

gneisz és csillámpala

1,5 km.

Hasonló különbségek észlelhetők a kőzetből kimállott ásványok között is, mert míg a kvarc igen ellenálló és csak igen hosszú távolság után kopik le, a földpátok, a piroxén és az amfibol már viszonylag rövid szállítás után felaprózódik. Ezzel részben magyarázható, hogy a hordalék keletkezésének forrásától való távolodás arányában növekszik a hordalék kvarctartalma.

Összefoglalva a fizikai mállás, vagyis az aprózódás hatását hangsúlyozni kell, hogy ez az aprózódás csak egy bizonyos határig mehet végbe. Ha ugyanis az aprózódáskor képződött szemcse olyan kicsi lesz, hogy tömege és ennek következtében mozgási energiája nem elegendő ahhoz, hogy az ütközéskor annyi energiát közöljön, amennyi a hasadáshoz szükséges, akkor nincs további aprózódás. Ez a határérték a 0,01 mm-es szemcseátmérő körül van. Ennél kisebb részek tehát már csak kémiai mállás útján keletkezhetnek.

A fizikai mállás folyamán megváltozik a kőzet számos tulajdonsága. Talajtani szempontból elsősorban a felület megnövekedése, a víz- és a légjárhatóság jelentősége nagy, mert ezek teszik lehetővé a további folyamat, a kémiai mállás gyors lefolyását.