عمليات التجوية تسبب تشققا وتآكلا وضعفا في صخور الأرض، ومع مرور الوقت قد تتسبب في حدوث تغييرات كبيرة في هيكل الصخور، حيث تؤدي العوامل الفيزيائية والكيميائية للتجوية إلى تدهور الصخور بطرق مختلفة، وفي حين تكسر العوامل الفيزيائية البنية المادية للصخور، تغير العوامل الكيميائية التركيب الكيميائي للصخور، وتعمل العوامل الفيزيائية مع القوى الميكانيكية مثل الاحتكاك والتأثير، في حين تتم العوامل الكيميائية على المستوى الجزيئي مع تبادل الأيونات والكاتيونات .
عمليات التجوية
التجوية هي عملية تفتيت الحجر والصخور المكشوفة، مما يؤدي إلى تجزيئها أو تآكلها. وتؤدي التجوية إلى التآكل، حيث يتم نقل جزيئات الصخور المكسورة وترسيبها في مكان آخر. يمكن للقوى المختلفة أن تتسبب في نقل الصخور. يحدث التجوية الفيزيائية تغييرات ميكانيكية بحتة في الصخور، بينما يؤدي التجوية الكيميائية إلى حدوث تفاعلات كيميائية .
التجوية الفيزيائية
تشير التجوية الفيزيائية، المعروفة أيضا بالتجوية الميكانيكية، إلى العمليات التي تتسبب في تحطيم بنية الصخور دون تغيير تركيبها. التجوية الفيزيائية تسبب تغيرا يؤثر على بنية الصخور وليس تكوينها فقط. وتسمى أحيانا التجوية الميكانيكية لأنها تسبب تغيرات ميكانيكية في بنية الصخور فقط. القوى التي تتسبب في تحطيم الصخور أو إزالة الأسطح الصخرية أو تشكيل التشققات في الصخور هي أمثلة على العوامل الجوية الفيزيائية، ولا تؤثر التجوية الفيزيائية على التركيب الكيميائي للصخور .
تعتبر حركة الماء قوة رئيسية في عملية التجوية الفيزيائية، حيث يتسبب التصادم المستمر للأمواج على الصخور في إحداث عوامل فيزيائية. وعندما يتسرب الماء إلى الصخور ويتجمد، يتوسع ويتسبب في تصدع الصخور، كما تنمو الجذور من النباتات في الصخور وتكسرها وتسبب التجوية.
أنواع التجوية الفيزيائية
يحدث إسفين في عدة طرق، ومنها استنزاف الماء في الصخور والثقوب ثم تجمده، وعندما يتجمد الماء يتسبب في زيادة حجم الثقوب والشقوق. كما يحدث إسفين الملح عندما تتبخر مياه البحر في الشقوق والثقوب، ويترك ضغطها رواسب الملح على الصخور. قد تسبب النباتات أيضا إسفينا، حيث يمكن لجذور النباتات أن تنمو في هذه الثقوب والشقوق وتسبب الضغط على الصخور. ومع مرور الوقت، يؤدي الضغط الذي يتعرض له الصخور بفعل الإسفين إلى توسيع الفجوات والشقوق فيها حتى تنقسم الصخور إلى أجزاء كبيرة.
الكشط والتقشير
الكشط هو شكل آخر من أشكال التجوية الفيزيائية التي تتسبب في تدهور الصخور بمرور الوقت ، الكشط هو السبب في أن الصخور على قاع النهر عادة ما تكون ناعمة ومستديرة ، عندما يتدفق الماء في التيار ، يتسبب في تصادم الصخور مع بعضها البعض ، مما يؤدي إلى تآكل أي حواف خشنة ، يمكن أن تساعد الرياح أيضًا في التآكل ، يمكن أن تتصادم جزيئات صغيرة من الغبار والصخور في الريح مع الصخور المكشوفة ، لتهدئة وجوه الصخور على مدى ملايين السنين.
يحدث التآكل عندما تتفاعل الصخور مع بعضها البعض، على سبيل المثال، عندما تتعرض الصخور للاحتكاك في مجرى النهر، قد تتسبب جزيئات الصخور الصغيرة التي تحملها الرياح أيضًا في التآكل.
يحدث التمدد الحراري بسبب الحرارة، عندما تسخن الصخور بفعل أشعة الشمس، تتمدد. وإذا تمددت أجزاء مختلفة من الصخر بمعدلات مختلفة، فتضغط الأجزاء الساخنة على بعضها البعض ويحدث تشقق.
أمثلة التجوية الفيزيائية
الأنهار
الأنهار والأجسام المتحركة للمياه مثل الأمواج في البحيرة مسؤولة عن الكثير من العوامل الجوية التي تحدث. عندما ترفع المياه المتحركة الصخور ، فإنها إما تتصادم إلى قاع النهر أو قاع البحر وتتكسر ببطء ، أو تتصادم مع صخور أو أشياء أخرى مثل قطع الأشجار المتساقطة ، مما يتسبب في تلف السطح. بمرور الوقت ، ستفقد هذه الصخور أسطحها وتصبح أكثر استدارة ونعومة.
الجليد
يؤثر الماء أيضا على الخصائص الفيزيائية للصخور بواسطة آليات أسرع بكثير. عندما يتسرب الماء إلى الشقوق في الصخور ويتجمد، يحدث تكسير وتحطم للصخور بشكل يشبه الانفجار. هذه الظاهرة تحدث أيضا في الشوارع والطرق، وتؤدي تقريبا إلى نتائج مشابهة لتشكل الأوتاد الجليدية وتفكيك مركبات الطرق الصخرية. بالإضافة إلى ذلك، تلعب الأنهار الجليدية دورا في تكوين العوامل الجوية المادية عندما تتحرك على السطح الصخري، وعند تجمدها وذوبانها وتجمدها فوق التربة الصخرية.
نمو النبات
يساهم نمو الجذور النباتية على سطح الأرض والصخور في التجوية الفيزيائية للصخور، حيث تدفع تلك الجذور بقوة كافية على الصخور لتضعفها وتسبب في حدوث تشققات وشقوق يمكن أن تؤدي في النهاية إلى الانكسار.
التجوية الفيزيائية من خلال المواد الكيميائية
بعض المواد الكيميائية يمكنها مقاومة التآكل في الصخور. عندما تتسرب المياه المالحة إلى الشقوق في الصخور وتتبخر، تترسب بلورات الملح في الشقوق. تتوسع هذه البلورات أثناء التسخين، مما يسبب زيادة الضغط وكسر الصخور. هناك مواد كيميائية أخرى مثل كبريتات الصوديوم وكبريتات المغنيسيوم وكلوريد الكالسيوم التي يمكنها أيضا مقاومة التآكل في الصخور عن طريق التفاعل مع الجزء الداخلي للهيكل الصخري.
ما هي التجوية الكيميائية
في حين تؤدي التجوية الفيزيائية إلى تفتيت الصخور دون تغيير تركيبها، تؤدي التجوية الكيميائية إلى تغيير المواد الكيميائية المكونة للصخور. يمكن للصخور التحلل تماما أو أن تصبح أكثر نعومة وتعرضا لتأثيرات جوية أخرى، وعادة ما تعمل التجوية الفيزيائية والكيميائية معا. تؤدي عوامل التجوية الكيميائية إلى ضعف الصخور وتفتيتها من خلال التجوية الفيزيائية.
تتعرض الصخور للعوامل الكيميائية مما يجعلها متنوعة جداً في مظهرها، حيث تتم عملية تفتيت الصخور بواسطة التفاعلات الكيميائية.
أنواع التجوية الكيميائية
التجوية الكيميائية هي العملية التي تحدث عندما تتفكك الصخور وتتغير كيميائيًا. تتضمن هذه العملية العديد من العوامل الجوية الكيميائية مثل التحلل المائي والأكسدة والكربونات والمطر الحمضي والأحماض التي تُفرزها الأشنات .
الأكسدة والترطيب
تؤكد الدراسات أن التجوية الكيميائية لا تسبب أضرارا مادية للصخور، بل تعد تفاعلا بين التركيب الكيميائي للصخور والمواد الكيميائية الخارجية. يمكن للتجوية الكيميائية أن تجعل الصخور أكثر عرضة لقوى التجوية الفيزيائية، مثل عملية الأكسدة، حيث يتفاعل الأكسجين في الهواء مع المواد الكيميائية في الصخر، ويمكن للحديد في الصخور أن يتفاعل مع الأكسجين لتكوين الصدأ أو أكسيد الحديد، وهو أضعف من الحديد ويجعل الصخور أكثر عرضة للتحلل.
الترطيب يتمثل في دمج جزيئات الماء في بنية الصخر، مما يحول هيدرات المعادن إلى جبس، وهو معدن ذو كثافة أقل وأكثر عرضة للقوى التجوية الفيزيائية الخارجية.
المطر الحمضي
واحد من أشهر أشكال التجوية الكيميائية هو المطر الحمضي. يحدث المطر الحمضي عندما تتفاعل المواد الكيميائية الصناعية مع الماء والأكسجين في الغلاف الجوي وتتحول إلى أحماض. يتحول ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد النيتروجين إلى حمض الكبريتيك وحمض النتريك على التوالي. يمكن أيضا تحويل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى حمض الكربونيك. ثم يتساقط هذا الأمطار على الأرض. تتفاعل الأحماض مع الصخور وتزيل المواد الكيميائية الأساسية منها. وتتأثر بشكل خاص المعادن التي تكون الصخور منها بإزالة الكالسيوم، حيث يكون الكالسيوم جزءا أساسيا من الحجر الجيري والرخام. يتسبب المطر الحمضي في أضرار كبيرة للتماثيل والمباني المصنوعة من هذه المواد .
عملية التحلل المائي تعني امتصاص الماء في تركيب الصخور الكيميائي، والصخور التي تحتوي على كميات كبيرة من الماء تكون أكثر نعومة وتآكلا بسهولة بفعل الجاذبية أو التأكل الجسدي
تحدث الكربنة نتيجة تفاعل حمض الكربونيك مع الصخور في الماء، مما يؤدي إلى تحللها. يكون هذا الحمض فعالا خاصة في تدهور الحجر الجيري، وقد يتشكل تحت الأرض كهف مصنوع من الحجر الجيري
الفرق بين التجوية الكيميائية والفيزيائية
الصخور الموجودة على سطح الأرض تخضع لعملية التجوية بمرور الوقت ،التجوية هي كسر المواد الصخرية ، هناك نوعان رئيسيان من العوامل الجوية ، المادية والعوامل الجوية ، تحدث التجوية الفيزيائية أو الميكانيكية عندما يتم كسر الصخور من خلال قوة مادة أخرى على الصخر مثل الجليد أو الماء الجاري أو الرياح أو نمو النبات ، تحدث التجوية الكيميائية عندما تؤدي التفاعلات بين الصخور ومادة أخرى إلى إذابة الصخور ، مما يتسبب في سقوط أجزاء منها .