Zvetrávanie

Zvetrávanie je súbor fyzikálno-chemických, alebo aj biologických procesov, pri ktorých dochádza k rozrušovaniu pevných horninových celkov na malé úlomky (klasty). Tieto procesy sú často vzájomne previazané, aj keď v chladnejších podmienkach prebieha skôr fyzikálne a v teplejších chemické zvetrávanie.
Zvetrávanie nemožno stotožniť s eróziou, to je len proces transportu zvetralinových úlomkov pôsobením vody, ľadu, vzduchu, alebo gravitácie.
Faktory ovplyvňujúce zvetrávanie.
Rýchlosť a intenzita zvetrávania závisí od viacerých faktorov (tvrdosť horniny, poveternostné podmienky, času, atď.) a jeho konečným produktom je pôda.
Podnebie.
Podnebie je dôležitým faktorom, ktorý ovplyvňuje rýchlosť chemických reakcií pri zvetrávaní. Zvýšenie teploty zapríčiňuje nárasť rýchlosti, no na dokonalé zvetranie je potrebná aj prítomnosť vody. Preto napr. v púštnych podmienkach nedochádza k výraznejšiemu chemickému zvetrávaniu, nakoľko nad krátkymi obdobiami zrážok prevláda vyparovanie a rozpustené minerály majú tendenciu ukladať sa na povrchu, pričom vytvárajú kôry sadrovca a iných evaporitov.
Naopak, v tropických oblastiach, kde prevláda teplé a vlhké prostredie je chemické zvetrávanie rýchle a intenzívne. Dochádza k tvorbe oxidov a hydroxidov železa a hliníka a k ich odnosu zo zdrojovej oblasti.
Povaha minerálov a hornín.
Väčšina hornín je tvorená minerálmi s rôznym obsahom oxidu kremičitého (s výnimkou karbonátov). Ich odolnosť voči chemickým reakciám je závislá na ich štruktúre (usporiadaní jednotlivých tetraédrov). Minerály s oddelenými tetraédrami SiO4 (olivíny) sú najmenej odolné voči zvetrávaniu, naopak kremeň (prakticky čistý SiO2) je najviac odolný. Ďalším faktorom, ktorý ovplyvňuje rýchlosť chemického zvetrávania, je energia väzby medzi kyslíkom a inými katiónmi v štruktúre. Čím je nižšia, tým je rozpad väzby, a tým aj zvetrávanie rýchlejšie.
Množstvo vody, jej chemické zloženie a fyzikálne vlastnosti.
Prítomnosť vody je dôležitým faktorom chemického zvetrávania a ovplyvňuje aj fyzikálne procesy zvetrávania. Rozpad hornín a minerálov ovplyvňuje nasledovne:
Mechanické zvetrávanie.
Tepelná rozťažnosť.
V miestach s veľkými rozdielmi medzi dennými a nočnými teplotami (napríklad púšte) sa horniny vplyvom tepla cez deň rozťahujú, kým v noci sa naopak zmršťujú. Keďže horniny sa skladajú z minerálov s rôznou tepelnou rozťažnosťou, aj toto rozťahovanie sa v rôznych smeroch líši. Kolísanie teploty potom spôsobuje medzi zrnami minerálov v hornine napätie, ktoré zapríčiňuje vznik mikrotrhlín. Tie sa postupne zväčšujú až sa hornina nakoniec rozpadne na jednotlivé zrná. Vzhľadom na to, že horniny sú všobecne veľmi zlými vodičmi tepla, náhle ohriateie povrchu môže zapríčiniť postupné odpadávanie, či olupovanie vonkajších vrstiev (horninový blok vyzerá ako cibuľa). Podobne môže pôsobiť i prudké ochladenie.
Vplyv mrazu.
Vplyv nízkych teplôt sa prejavuje v oblastiach kde klesá teplota pod bod mrazu. To zapríčiní zmrznutie vody v rôznych puklinách a škárach a zväčšenie jej objemu a tým aj tlaku na okolie (podľa meraní až 21 MPa pri −22 °C). Tlak je často vyšší ako odolnosť horniny, a preto zapríčiňuje jej rozpad.
Podobný účinok má aj kryštalizácia niektorých minerálov z roztokov. Ak sa nasýtený roztok dostane do pukliny, začne sa kryštalizácia a ako minerálne zrná zväčšujú svoj objem, dochádza k rozrušovaniu horniny.
Chemické zvetrávanie.
Rozpúšťanie uhličitanov.
Vyskytuje sa v horninách obsahujúcich nerozpustný uhličitan vápenatý (napr. vápence). Zapríčiňuje ho oxid uhličitý rozpustený v dažďovej vode, ktorý reaguje s CaCO3 za vzniku rozpustného hydrogenuhličitanu vápenatého. Takto vznikajú rôzne krasové útvary.
Reakcia:
Hydratácia.
Hydratácia je reakcia niektorých bezovdých minerálov s vodou (napr anhydrid + voda ⇌ sadrovec), pričom novovzinknutý minerál má iné fyzikálne vlastnosti (zvyčajne zväčšuje objem). Takto sa menia napr. ílovce (horniny s obsahom ílových minerálov: montmorillonitu a bentonitu), svoj objem zväčšujú až šesťkrát.
Hydrolýza.
Hydrolýza je rozklad niektorých minerálov (pyroxény, amfiboly a živce vplyvom vody (často kyslej). Napr. živec reaguje s vodou za vzniku kaolinitu a kremeňa.
Oxidácia.
Oxidácia je reakcia niektorých iónov (najmä Fe2+ so vzdušným kyslíkom za prítomnosti vody za vzniku hnedočerveno sfarbených oxidov a hydroxidov Fe+3 - goethit, hematit a limonit.