PROCESY WIETRZENIA

PROCESY WIETRZENIA

POWSTAWANIE SKAŁ 

POWSTAWANIE SKAŁ 

OSADOWYCH

OSADOWYCH

 

 

 

 

Wietrzenie  skał  i  minerałów  jest  procesem  bardzo 
złożonym. 

    Ogólnie można je określić jako rezultat działania 
niszczących  sił  przyrody,  obejmujący  zarówno 
fizyczny  rozpad  (rozdrobnienie)  jaki  chemiczny 
rozkład  skał  i  minerałów.  Równolegle  z  procesami 
dezintegracji  następują  procesy  syntezy  nowych 
minerałów i substancji amorficznych. 

        Wszystkie  zachodzące  przemiany  wzajemnie  na 
siebie wpływają, dlatego końcowy produkt wietrzenia 
rozpatrywać  należy  jako  rezultat  ich  synergicznego 
działania. 

 

 

Na  wpływy  sił  niszczących  narażone  są  skały  i 

minerały 

pozostające 

w 

stałym 

kontakcie 

z 

czynnikami  atmosferycznymi,  tzn.  występujące  na 
powierzchni ziemi lub w jej pobliżu. 

W  pierwszej  fazie  wietrzenia  podlegają  one 

rozkruszeniu  na  mniejsze  fragmenty,  a  nawet  na 
poszczególne  ziarna  mineralne.  Tak  rozkruszony 
materiał,  posiada  znacznie  zwiększoną  powierzchnię 
reakcji i charakteryzuje się mniejszą spoistością oraz 
obecnością szczelin, pęknięć i mikrootworów. 

 

 

W  drugiej  fazie  staje  się  on  obiektem  ataku  wody, 

tlenu  i  dwutlenku  węgla,  inicjującym  szereg  reakcji 
chemicznych  prowadzących  do  zmian  w  składzie 
chemicznym wietrzejącego materiału. Powstają nowe 
minerały, 

zwane 

minerałami 

wtórnymi

 

oraz 

substancje  nie  wykazujące  budowy  uporządkowanej, 
tzn. 

substancje amorficzne

. 

 

 

        Nowopowstałe  produkty  charakteryzują  się 

odmienną  niż  minerały  pierwotne  budową  oraz 
odmiennymi  właściwościami  fizyko-chemicznymi. 
Cechuje  je  zdolność  do  pozostawania  w  stanie 
względnej  równowagi  z  panującymi  warunkami 
atmosferycznymi. 

    Wszystkim zachodzącym przemianom towarzyszy 

ciągłe 

zmniejszanie 

rozmiarów 

cząstek 

oraz 

uwalnianie  składników  rozpuszczalnych,  z  których 
większość ulega wymywaniu. 

 

 

Rozpatrując  procesy  wietrzenia  należy  zwrócić 

uwagę na następujące procesy: 

1.Procesy wietrzenia fizycznego 

2.Procesy wietrzenia chemicznego 

3.Czynniki wpływające na procesy wietrzenia

4.Produkty procesu wietrzenia 

 

 

WIETRZENIE FIZYCZNE

Procesy 

wietrzenia 

fizycznego 

prowadzą 

do 

rozdrobnienia  skał  i  minerałów,  nie  powodują  natomiast 
zmian  w  ich  składzie  chemicznym.  Przebieg  procesów 
wietrzenia  fizycznego  warunkowany  jest  aktywnością 
takich 

sił  niszczących  jak 

woda,  temperatura, 

działalność  lodowców  i  wiatrów.  Dezintegrująca 
działalność  sił  niszczących  jest  najczęściej  synergiczna  i 
przejawia się w następujących zjawiskach fizycznych: 

 

 

Nagrzewanie  i  ochładzanie.  Nagrzewanie  skał 

prowadzi  do  ich  rozszerzania  się,  zaś  ochładzanie  -  do 
kurczenia  się.  W  wyniku  nagłych  zmian  temperatury 
dochodzi  do  powstania  naprężeń,  mogących  powodować 
tworzenie  się  spękań  i  szczelin  przyspieszających  dalsze 
rozkruszanie  skał.  Dodatkowo,  w  efekcie  słabego 
przewodnictwa  cieplnego  skał,  temperatura  na  ich 
powierzchni  jest  często  wyraźnie  różna  od  temperatury 
panującej w częściach głębiej położonych. 

 

 

Zamarzanie  i  rozmarzanie.  Woda  ma  zdolność 

wnikania  we  wszelkie  szczeliny,  spękania,  powstałe  w 
wyniku 

działania 

różnych 

czynników 

wietrzenia. 

Zamarzając,  wywiera  ogromne  ciśnienie,  które  powoduje 
powstawanie szerokich szczelin w skałach i rozpadanie się 
mniejszych  odłamków  skalnych  na  coraz  drobniejsze 
frakcje. W ten sposób tworzą się np. cyrki lodowcowe. 

 

 

Pęcznienie  i  kurczenie.  Procesom  tym  towarzyszy 

zmiana objętości i związany z nią "ruch" cząstek. 

 

 

      Obtaczanie  i  ścieranie.  Transport  materiałów 

macierzystych  przez  wodę,  wiatr  i  lodowce  silnie 
przyczynia  się  do  ich  rozpadu.  Transportowane  odłamki 
skalne,  okruchy,  czy  nawet  pojedyncze  ziarna  mineralne 
są  narażone  na  nieustanne  zderzanie  i  ocieranie  się, 
zarówno o siebie nawzajem, jak i o napotkane przeszkody. 
W  wyniku  tych  interakcji  dochodzi  do  ścierania  się  ich 
powierzchni.

 

 

PRZYKŁADY CZYNNIKÓW FIZYCZNYCH

Woda 
Przykładem 

niszczącego 

działania 

czynników 

transportujących  może  być  działanie  wód  płynących. 
Toczą  one  materiał  skalny  po  dnie,  czego  efektem  jest 
zdzieranie i obtaczanie powierzchni odłamków skalnych. 

 

 

Lodowce 
Czynnikiem transportującym i erodującym o wyjątkowej 

sile i zasięgu są również lodowce. Oddziałują one nie tylko 
na  lite  skały,  na  których  zalegają,  ale  również  na  luźne 
materiały zbierane po drodze i przenoszone dalej.

 

 

Wiatr
Działanie  niszczące  wywoływane  przez  wiatr  który 

transportuje cząstki o małej średnicy. Znane są przykłady 
oddziaływania  materiału  niesionego  przez  wiatr  na 
przeszkody w postaci skałek bądź głazów znajdujących się 
na  jego  drodze,  w  wyniku  którego  powstają  formy  zwane 
grzybami skalnymi. 

 

 

Organizmy żywe
Działalność organizmów żywych również przyczynia się do 
rozpadu  materiałów  pierwotnych.  Dotyczy  ona  przede 
wszystkim  niszczącego  działania  rozrastających  się 
korzeni  drzew  i  krzewów,  aktywności  fauny  drążącej 
różnego  rodzaju  kanaliki  i  tunele  ułatwiające  wnikanie 
wody. 

 

 

WIETRZENIE CHEMICZNE

        Wietrzeniem  chemicznym  nazywamy  procesy 

chemicznego  rozkładu,  w  trakcie  których  dochodzi  do 
rozpuszczania  i  uwalniania  składników  oraz  syntezy 
nowych 

minerałów 

bądź 

pozostawiania 

trwałych 

produktów końcowych rozpadu. 

    Zachodzące przemiany są skutkiem ekspozycji skał i 

minerałów  na  warunki  atmosferyczne,  często  skrajnie 
różne  od  warunków  ich  powstawania.  Działanie 
agresywnych  czynników  środowiskowych,  takich  jak 
woda, tlen i CO

2

. 

        Wietrzenie  chemiczne  jest  naturalnym  następstwem 

wietrzenia fizycznego. Skały, które uległy mechanicznemu 
rozkruszeniu  są  łatwo  penetrowane  przez  wodę.  W  jej 
obecności  składniki  najłatwiej  rozpuszczalne  ulegają 
rozpuszczeniu i wymyciu. 

 

 

      Wietrzenie  minerałów  jest  procesem  bardzo 

złożonym, 

odbywającym 

poprzez 

szereg 

reakcji 

chemicznych,  wzajemnie  się  uzupełniających,  bądź 
indukujących. Najważniejszymi z nich są: 

1. Hydroliza
2. Hydratacja 
3. Karbonatyzacja 
4. Utlenianie 
5. Redukcja
6. Rozpuszczanie 

 

 

Hydroliza.  Reakcje  minerałów  z  wodą  odgrywają 

zasadniczą  rolę  w  procesach  chemicznego  rozkładu 
substancji.  Rozkład  i  przebudowa  z  udziałem  wody  to 
główne  procesy  wietrzenia  chemicznego.  Powstające  w 
ich  wyniku  formy  wodorotlenkowe  są  zwykle  łatwiej 
rozpuszczalne  od  minerału  pierwotnego.  Przykładem 
hydrolitycznego  rozkładu  glinokrzemianów  jest  reakcja 
rozpadu kaolinizacji 

4K

2

O·Al

2

O

3

·6SiO

2

 + 

6H

2

O

 

Al

2

O

3

·2SiO

2

·2H

2

O

 + 

4KOH

  + 

8SiO

2

          
       

ortoklaz

   

+ 

    woda

         

kaolinit 

 +  

potas 

 

+   krzemionka

 

 

Hydratacja.  Polega  ona  na  wiązaniu  powstałych  w 

wyniku  dysocjacji  wody  jonów  H+  i  OH-  przez  strukturę 
kryształu.  Reakcje  hydratacji  powodują  przemianę 
minerału  bezwodnego  w  uwodniony  i  słabo  uwodnionego 
w  silnie  uwodniony.  Przykładem  tego  procesu  jest 
przekształcanie hematytu w limonit: 

                       2Fe

2

O

3

  +   

3H

2

O

                  

2Fe

2

O

3

3H

2

O

 

                      hematyt

  +   

woda

                   

limonit

 

 

 

Karbonatyzacja.  Kwas  węglowy  jest  słabym  kwasem 

powstającym  w  wyniku  reakcji  CO2  z  wodą.  Roztwór 
kwasu  węglowego  działa  na  minerały  silniej  niż  czysta 
woda.  Proces  karbonatyzacji  szczególnie  silnie  zaznacza 
się w przemianach kalcytu, w wyniku których dochodzi do 
powstawania rozpuszczalnego wodorowęglanu: 

       

CaCO

3

  +      

H

2

CO

3

                         

Ca(HCO

3

)

2

 

       kalcyt

    + 

kwas węglowy

                

rozpuszczalny 

                                                   wodorowęglan

 

 

Utlenianie. 

Utlenianie 

w 

procesach 

wietrzenia 

rozumieć należy zarówno jako reakcje minerałów z tlenem 
jak  i  zmiany  wartościowości  występujących  w  ich  sieci 
krystalicznej  metali.  Za  doskonały  przykład  posłużyć  tu 
mogą przemiany minerałów zawierających żelazo. 

                 4FeO

       +         

O

2

 

                 

2Fe

2

O

3

                 tlenek 

     +        

tlen

                 

hematyt

                żelazawy

 

 

Redukcja.  Odtlenianie  zachodzące  w  zwietrzelinie  jest 

powodowane 

głownie 

występowaniem 

substancji 

organicznej  i  bakterii  w  warunkach  beztlenowych.  W 
trakcie  redukcji  tlenek  żelazowy  przechodzi  w  tlenek 
żelazawy.

Odtlenienie skał i gleb prowadzi do zmian zabarwienia z 

brunatnego na bladożółte, sine.

Fe

2

O

3 

 

             

2FeO  

+  

H

2

O

 

H

2

 

 

Rozpuszczanie.  Zdolność  minerałów  do  rozpuszczania 

się  w  wodzie  i  roztworach  wodnych  zależy  od  ich  składu 
chemicznego.  Sam  proces  rozpuszczania  polega  na 
rozpadzie danej substancji na poszczególne jony, np. NaCl 
rozpada się, a dokładniej dysocjuje na kation Na+ i anion 
Cl-. 

 

 

Schemat obrazujący kierunki wietrzenia w środowisku 

kwaśnym, charakterystycznym dla gleb klimatu 

umiarkowanego wilgotnego 

 

 

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA PROCESY 

WIETRZENIA

Najistotniejszy  wpływ  na  procesy  wietrzenia  posiadają 

następujące czynniki: 

Klimat 

Cechy fizyczne skał

   Tekstura
   Lepiszcze skał okruchowych 
   Twardość 
   Wielkość cząstek 

Właściwości chemiczne i budowa minerałów

Warunki topograficzne

 

 

PRODUKTY WIETRZENIA

Produkty wietrzenia ogólnie dzieli się na:

Minerały ilaste

Tlenki i wodorotlenki glinu, żelaza, tytanu i krzemu 
(tzw. trwałe produkty końcowe rozpadu)

Uwolnione jony

 

 

SKAŁY OSADOWE

        Skały  osadowe  powstają  w  wyniku  nagromadzania  i 

osadzania  produktów  wietrzenia  starszych  skał,  jak 
również  resztek  roślinnych  i  zwierzęcych  o  różnym 
stopniu  rozkładu.  Mogą  też  tworzyć  się  w  wyniku 
wytrącania z roztworów wodnych. 

 

 

Głównymi  procesami  uczestniczącymi  w  genezie 

tych skał są: 

1.Wietrzenie

2.Transport

3.Sedymentacja 

4.Diageneza 

Procesy  te,  stanowiące  etapy  rozwoju  skał  osadowych 

następują po sobie w określonej kolejności, bądź też mogą 
się  wzajemnie  zazębiać.  Nie  wszystkie  skały  osadowe 
przechodziły  w  swym  rozwoju  wszystkie  wymienione 
etapy. 

 

 

SEDYMENTACJA
Sedymentacja  jest  procesem  osadzania  się  (depozycji) 

materiału w określonym środowisku sedymentacyjnym. W 
wodach płynących (rzekach) sedymentacja rozpoczyna się 
tam,  gdzie  zmniejsza  się  siła  nośna  rzeki  lub  tam,  gdzie 
nagromadziło się więcej materiału niż rzeka może unieść. 
Podobnie,  sedymentacja  wietrzna  (eoliczna)  ma  miejsce 
tam, gdzie spada siła nośna wiatru, najczęściej po stronie 
zawietrznej  pasma  górskiego.  Sedymentacja  lodowcowa 
rozpoczyna  się  wraz  z  zatrzymaniem  się  i  cofaniem  czoła 
lodowca. 

W  jeziorach  i  morzach  sedymentacja  przebiega 

najczęściej  spokojnie,  poprzez  grawitacyjne  opadanie 
zawieszonych  okruchów  i  resztek  organicznych  lub  też 
poprzez  gromadzenie  się  na  dnie  substancji  mineralnych 
wytrącanych z roztworu wodnego. 

 

 

DIAGENEZA
Jako diagenezę określa się zespół procesów fizycznych i 

chemicznych  zachodzących  w  niewysokiej  temperaturze, 
które  prowadzą  do  konsolidacji  pierwotnie  luźnego 
materiału  osadowego.  Świeżo  zdeponowany  osad  jest 
zazwyczaj  luźny  i  przepojony  wodą.  Z  czasem,  przy 
sprzyjających  warunkach,  osady  ulegają  stwardnieniu  i 
przemianie w skałę spoistą. 

 

 

Procesy  diagenezy  (

cementacji

)  związane  są  ze 

strącaniem 

się 

substancji 

mineralnych 

stopniowo 

wypełniających  przestrzenie  międzyziarnowe.  Substancje 
te  tworzą  tzw.  spoiwo  czyli  inaczej  lepiszcze.  W 
procesach  diagenetycznych  ogromną  rolę  odgrywa 
również  ciśnienie  wywierane  przez  nadległe  warstwy 
osadów,  prowadzące  do  zagęszczania  się  cząstek  i  ziaren 
mineralnych  (tzw. 

kompakcja

).  Zwykle  procesy  te 

związane  są  ze  zmniejszaniem  się  stanu  uwilgotnienia 
osadów, co powoduje

 twardnienie

  

cząstek koloidalnych

. 

 

 

Powstawanie skał osadowych

związane jest z dużymi zmianami warunków fizycznych 

i chemicznych środowiska ich powstawania. Za 

szczególnie istotne należy uznać:

•wahania  temperatury  na  powierzchni  wietrzejących 

skał (od - 80 °C do + 80 °C ), 

•znaczna  rozpiętość  opadów  (od  zera  do  kilku  tysięcy 

mm rocznie), 

•stosunek opadów do parowania , 
•stężenie  jonów  wodorowych,  które  w  naturalnych 

zbiornikach waha się w granicach od pH 5 do pH 9, 

•potencjał oksydoredukcyjny ( Fe2+ - Fe3+), 
•udział  organizmów  żywych  (mikroorganizmy,  rośliny, 

zwierzęta).

 

 

Minerały  wchodzące  w  skład  skał  osadowych  są 

dwojakiego pochodzenia:

 
Minerały 

allogeniczne, 

tzn. 

powstałe 

poza 

środowiskiem  tworzenia  się  skał  osadowych.  Dostają  się 
one  do  środowiska  osadowego  w  wyniku  mechanicznego 
wietrzenia 

skał 

starszych 

niż 

dany 

osad 

i 

przetransportowania do zbiornika sedymentacyjnego. 

Minerały  autogeniczne,  tj.  powstałe  w  środowisku 

tworzenia  się  skał  osadowych.  Powstają  one  w  wyniku 
bezpośredniego  wytrącenia  z  roztworu,  na  skutek 
procesów  biochemicznych  lub  w  wyniku  późniejszych 
przemian diagenetycznych w obrębie złożonego osadu.

 

 

Skały osadowe 

są sklasyfikowane na trzy grupy, w zależności od genezy:

 
1.Skały osadowe okruchowe 

2.Skały osadowe pochodzenia chemicznego 

3.Skały osadowe pochodzenia organicznego