Eluvijalni proces

Prirodni luk nastao erozijom neravnomerno istrošenih stena u Džebel Karazu (Jordan)

Eluvijalni proces čini površinska izmena stenske mase u kojoj su izgrađeni oblici reljefa. Naziva se još i fizičko – hemijsko raspadanje stena. Površinska izmena stenske mase obavlja se kao fizička, mehaničkim putem, drobljenjem i usitnjavanjem stene, ili hemijskim izmenama sastava površinskih delova stene. Fizičko–hemijsko raspadanje stenske mase obavlja se pretežno pod dejstvom klimatskih faktora, temperaturnih promena i atmosferske vode. Prilikom fizičko–hemijskog raspadanja materijal, ostaje na mestu, odnosno, transport je zanemarljivo mali. Stenska masa se menja, ali razaranja postojećih oblika, tj. erozije, a time i stvaranja novih oblika, bilo erozijom, bilo akumulacijom, nema. Eluvijalni proces stoga ne predstavlja geomorfološki proces. Fizičko trošenje usled vremenskih prilika uključuje razgradnju stena i zemljišta mehaničkim efektima toplote, vode, leda ili drugih agenasa. Hemijsko trošenje obuhvata hemijsku reakciju vode, atmosferskih gasova i biološki proizvedenih hemikalija sa stenama i zemljištem. Voda je glavni agens koji stoji iza fizičkog i hemijskog trošenja,^[1] iako su atmosferski kiseonik i ugljen-dioksid i aktivnosti bioloških organizama takođe važni.^[2] Hemijsko trošenje biološkim dejstvom poznato je i kao biološko trošenje.^[3]

Eluvijalni proces se univerzalno razvija u svim terenima, samo je razlika u intenzitetu. Prilikom fizičko–hemijskog raspadanja na površini stenske mase nastaje sloj rastresitog materijala. Debljina tog sloja je promenljiva i varira od centimetarskog do dekametarskog reda veličina. Ogromne mase rastresitog materijala nastale na taj način lako se pokreću pod dejstvom različitih egzogenih agenasa. Eluvijalni materijal učestvuje u svim geomorfološkim procesima. Zbog toga on u geomorfologiji predstavlja veoma značajan pripremni proces za druge geomorfološke procese.^[4]

Mehanizam procesa

Na razvoj eluvijalnog procesa utiču četiri agensa. To su temperaturne razlike, dejstvo atmosferske vode, dejstvo flore i faune i dejstvo čoveka.

Intenzitet eluvijacije uslovljen je karakteristikama pacijensa, tj. litološkim sastavom i sklopom stenske mase. Iznos fizičko – hemijskih izmena stenske mase zavisiće i od vremena, tj. dužine delovanja jednog ili više agenasa na površinu stene.

Temperaturne razlike

Temperaturne razlike definišu se kao odnos insolacije i radijacije, tj. odnos količine toplote koju jedan deo površine Zemlje prima od Sunca i količine toplote koju isti deo emituje. Odnos insolacije i radijacije zavisi prvenstveno od geografske širine posmatranog terena.

U okviru istog klimatskog pojasa temperaturne razlike se menjaju u zavisnosti od godišnjeg doba, a u jednom godišnjem dobu u zavisnosti od doba dana. Pored toga, temperaturne razlike zavise i od brojnih lokalnih uslova, kao što su vlažnost vazduha, ekspozicija stenske mase, tj. izloženost ka severu ili jugu, raščlanjenost reljefa, nagibi površine stene.

Temperaturne promene izazivaju naizmenična zagrevanja i hlađenja površinskih delova stenske mase, što se manifestuje njihovim širenjem i skupljanjem, utoliko izraženijim ukoliko su temperaturne promene veće i brže. To dovodi do slabljenja privlačnih sila unutar stenske mase i ona počinje da se drobi. Učinci temperaturnih promena su, dakle, fizičke izmene stenske mase.

Atmosferska voda

Atmosferska voda se javlja kao vlaga, koja se na površini Zemlje manifestuje u vidu rose, slane, magle i sl. S obzirom na male količine i neznatne brzine kretanja kinetička energija te vode je beznačajna. Osnovni efekat atmosferskih voda u eluvijalnom procesu je hemijska izmena stenske mase. U kombinaciji sa temperaturnim razlikama atmosferska voda može, međutim, imati i mehaničko dejstvo.

Pod delovanjem vode, u zavisnoti od litološkog sastava stena, dešavaju se hemijske izmene, kao što su hidratacija, oksidacija, kaolinizacija. Sve te izmene imaju za posledicu smanjenje čvrstoće stene, odnosno smanjenje njene otpornosti na fizičko razaranje. Na efekat delovanja atmosferskih voda značajan uticaj ima sklop stenske mase. Veći broj mehaničkih diskontinuiteta (pukotina, raseda), posebno onih sa strmim padovima, omogućava lakše i dublje prodiranje atmosferskih voda u stenu, te time i njihove veće učinke.

Hidroliza predstavlja složeni proces (naročito pri raspadanju silikata i alumosilikata), tokom kojeg se prvobitna struktura minerala zamenjuje novom, koja se suštinski razlikuje od prvobitne. Na ovaj način se obrazuju novi hipergeni minerali, a proces se odvija pod dejstvom vode i mineralnih jedinjenja iz stena sa kojima stupa u hemijsku reakciju. Ovim procesom se smanjuje mehanička čvrstoća stena, ubrzava i olakšava njihovo raspadanje.

Hidratacija je, kao proces hemijskog raspadanja stena i minerala, karakterističan po tome što voda ulazi u molekule, menja njihov hemijski sastav i daje nove minerale, koji su podložniji daljem raspadanju. Tipičan primer je anhidrit, koji se ne rastvara u vodi, ali u dodiru sa izvesnom količinom vode prelazi u gips, koji se lako raspada hemijskim procesima:

CaSO₄ + 2H₂O → CaSO₄×2H₂O.

Postupkom hidratacije, hematit (Fe₂O₃) relativno brzo prelazi u postojano jedinjenje limonit:

2Fe₂O₃ + 3H₂O → 2Fe₂O₃×3H₂O.

Na sličan način, hemijskim dejstvom vode, feldspati daju kaolin, olivin prelazi u serpentin, a amfibol i drugi silikati magnezijuma se transformišu u talk.

Proces karbonatizacije je naročito razvijen u terenima izgrađenim od karbonatnih stena (krečnjaka i dolomita). Ovaj proces hemijskog raspadanja čini osnov za razvoj kraškog procesa.

Oksidacija je hemijski proces izmene stena pod uticajem kiseonika rastvorenog u vodi i kiseonika iz atmosfere. Ovaj proces je najzastupljeniji kod minerala koji sadrže okside i sulfide gvožđa, mangana, kobalta i drugih elemenata. Pri oksidaciji, niskovalentna jedinjenja prelaze u visokovalentna uz stvaranje hidroksida. Na primeru gvožđa, opisani proces izgleda ovako:

2FeS₂ + 7O₂ + 7H₂O → 2FeSO₄ + 2H₂SO₄.

Daljom oksidacijom ferosulfat prelazi u ferisulfat:

12FeSO₄ + 6H₂O + 3O₂ → 4Fe₂(SO₄)₃ + 4Fe(OH)₃.

Ferisulfat, kao nepostojan, u daljem procesu oksidacije daje hidratisani oksid gvožđa i sumpornu kiselinu:

2Fe₂(SO₄)₃ + 9H₂O → 2Fe₂О₃×3H₂O + 6H₂SO₄.

Novonastali postojani mineral limonit (Fe₂O₃×3H₂O) potpuno se razlikuje od pirita (FeS₂), minerala od koga je postao u procesu oksidacije.

Flora i fauna

Flora i fauna, tj. vegetacioni pokrivač i životinjski svet imaju, s obzirom na široku rasprostranjenost, značajan uticaj na fizičko – hemijsko raspadanje stena. Pored fizičkih izmena, manifestovanih mehaničkim razbijanjem i usitnjavanjem odlomaka, pod dejstvom flore i faune razvijaju se i zamašne hemijske izmene površinskog sloja stena. Glavnu ulogu tu imaju biljne kiseline, posebno one nastale truljenjem i raspadanjem biljaka. Bitan uticaj u hemijskim izmenama stenske mase ima i obilje mikroorganizama.

Biološko trošenje

Mineralno trošenje takođe može biti pokrenuto ili ubrzano mikroorganizmima u zemljištu. Organizmi u zemljištu čine oko 10 mg/cm³ tipičnog zemljišta, a laboratorijski eksperimenti su pokazali da albit i muskovit dva puta brže prolaze kroz proces trošenja u živom u odnosu na sterilno zemljište. Lišajevi na stenama su među najefikasnijim biološkim agensima hemijskog trošenja.^[5] Na primer, jedna eksperimentalna studija na amfibol granitu u Nju Džersiju, SAD, pokazala je 3x – 4x povećanje stope trošenja pod površinama pokrivenim lišajevima u poređenju sa nedavno izloženim površinama golih stena.^[6]

Najčešći oblici biološkog trošenja nastaju usled oslobađanja helatnih jedinjenja (kao što su određene organske kiseline i siderofori) i ugljen-dioksida i organskih kiselina iz biljaka. Koreni mogu da povećaju nivo ugljen-dioksida do 30% svih gasova u zemljištu, uz pomoć adsorpcije ${\ce {CO2}}$ na minerale gline i veoma sporog stepena difuzije ${\ce {CO2}}$ iz zemlje.^[7] ${\ce {CO2}}$ i organske kiseline pomažu u razgradnji jedinjenja koja sadrže aluminijum i gvožđe u zemljištu ispod njih. Koreni imaju negativno električno naelektrisanje uravnoteženo protonima u zemljištu pored korena, i oni se mogu zameniti za esencijalne hranljive katjone kao što je kalijum.^[8] Propadajući ostaci mrtvih biljaka u zemljištu mogu da formiraju organske kiseline koje, kada se rastvore u vodi, izazivaju hemijsko trošenje.^[9] Helatna jedinjenja, uglavnom organske kiseline male molekulske težine, sposobna su da uklone metalne jone sa golih površina stena, pri čemu su aluminijum i silicijum posebno osetljivi.^[10] Sposobnost razbijanja golih stena omogućava lišajevima da budu među prvim kolonizatorima suve zemlje.^[11] Akumulacija helatnih jedinjenja može lako uticati na okolne stene i zemljište, i može dovesti do podzolizacije zemljišta.^[12]^[13]

Simbiotske mikorizne gljive povezane sa korenovim sistemom drveća mogu da oslobađaju neorganske hranljive materije iz minerala kao što su apatit ili biotit i prenesu ove hranljive materije na drveće, doprinoseći tako ishrani drveća.^[14] Nedavno je takođe dokazano da bakterijske zajednice mogu uticati na stabilnost minerala što dovodeći oslobađanja neorganskih hranljivih materija.^{[traži se izvor]} Prijavljeno je da su veliki broj bakterijskih sojeva ili zajednica iz različitih rodova u stanju da kolonizuju mineralne površine ili vremenske uticaje na minerale, a za neke od njih je pokazano dejstvo na podsticanje rasta biljaka.^[15] Demonstrirani ili pretpostavljeni mehanizmi koje bakterije koriste za vršenje uticaja na minerale tokom vremena uključuju nekoliko reakcija oksidoredukcije i rastvaranja, kao i proizvodnju agenasa za biološkog trošenja, kao što su protoni, organske kiseline i molekuli helata.

Morfološki značaj procesa

U eluvijalnom procesu ne menjaju se oblici reljefa. Pri fizičko – hemijskom raspadanju menja se stenska masa, materijal od koga su izgrađeni oblici. S obzirom na zanemarljivo mali iznos transporta, nema erozije, ni akumulacije, pa nema ni promene oblika. Raspadnuti materijal ostaje na mestu (in situ). Taj materijal se naziva eluvijum.

Kao nevezan i rastresit materijal, eluvijum se lako pokreće dejstvom bilo kog egzogenog agensa. Morfološki značaj eluvijalnog procesa ogleda se u pripremi materijala za sve geomorfološke procese. Odnošenjem eluvijalnog materijala ostaje ogoljena matična stena.

Mineralni sastav krajnjeg produkta eluvijalnog procesa zavisi od klimatskih uslova u kojima se proces razvija. Uglavnom se mogu izdvojiti dva ekstremna slučaja:

u oblastima umerene, humidne klime konačan produkt eluvijacije su kvarcni pesak i glina;
u tropskim uslovima tople i vlažne klime silicijum je nepostojan. Kvarcni pesak i alumosilikati (gline) se ne mogu održati. Umesto njih javlja se laterit. Zbog velikog sadržaja oksida gvožđa, laterit ima izrazito crvenu boju.

Vidi još

Reference

^ Leeder, M. R. (2011). Sedimentology and sedimentary basins : from turbulence to tectonics (2nd izd.). Chichester, West Sussex, UK: Wiley-Blackwell. str. 4. ISBN 9781405177832.
^ Blatt, Harvey; Middleton, Gerard; Murray, Raymond (1980). Origin of sedimentary rocks (2d izd.). Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall. str. 245–246. ISBN 0136427103.
^ Gore, Pamela J. W. „Weathering”. Georgia Perimeter College. Arhivirano iz originala 2013-05-10. g.
^ Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrology : igneous, sedimentary, and metamorphic. (2nd izd.). New York: W.H. Freeman. str. 217. ISBN 0716724383.
^ Blatt, Middleton & Murray 1980, str. 250. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFBlattMiddletonMurray1980 (help)
^ Zambell, C.B.; Adams, J.M.; Gorring, M.L.; Schwartzman, D.W. (2012). „Effect of lichen colonization on chemical weathering of hornblende granite as estimated by aqueous elemental flux”. Chemical Geology. 291: 166—174. Bibcode:2012ChGeo.291..166Z. doi:10.1016/j.chemgeo.2011.10.009.
^ Fripiat, J. J. (1974). „Interlamellar Adsorption of Carbon Dioxide by Smectites”. Clays and Clay Minerals. 22 (1): 23—30. Bibcode:1974CCM....22...23F. S2CID 53610319. doi:10.1346/CCMN.1974.0220105.
^ Blatt, Middleton & Murray 1980, str. 251. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFBlattMiddletonMurray1980 (help)
^ Chapin III, F. Stuart; Pamela A. Matson; Harold A. Mooney (2002). Principles of terrestrial ecosystem ecology ([Nachdr.] izd.). New York: Springer. str. 54—55. ISBN 9780387954431.
^ Blatt & Tracy 1996, str. 233. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFBlattTracy1996 (help)
^ Blatt, Middleton & Murray 1980, str. 250–251. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFBlattMiddletonMurray1980 (help)
^ Lundström, U. S.; van Breemen, N.; Bain, D. C.; van Hees, P. A. W.; Giesler, R.; Gustafsson, J. P.; Ilvesniemi, H.; Karltun, E.; Melkerud, P. -A.; Olsson, M.; Riise, G. (2000-02-01). „Advances in understanding the podzolization process resulting from a multidisciplinary study of three coniferous forest soils in the Nordic Countries”. Geoderma (na jeziku: engleski). 94 (2): 335—353. Bibcode:2000Geode..94..335L. ISSN 0016-7061. doi:10.1016/S0016-7061(99)00077-4.
^ Waugh, David (2000). Geography : an integrated approach (3rd izd.). Gloucester, U.K.: Nelson Thornes. str. 272. ISBN 9780174447061.
^ Landeweert, R.; Hoffland, E.; Finlay, R. D.; Kuyper, T. W.; van Breemen, N. (2001). „Linking plants to rocks: Ectomycorrhizal fungi mobilize nutrients from minerals”. Trends in Ecology & Evolution. 16 (5): 248—254. PMID 11301154. doi:10.1016/S0169-5347(01)02122-X.
^ Calvaruso, C.; Turpault, M.-P.; Frey-Klett, P. (2006). „Root-Associated Bacteria Contribute to Mineral Weathering and to Mineral Nutrition in Trees: A Budgeting Analysis”. Applied and Environmental Microbiology. 72 (2): 1258—66. Bibcode:2006ApEnM..72.1258C. PMC 1392890 . PMID 16461674. doi:10.1128/AEM.72.2.1258-1266.2006.

Literatura

Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrology : igneous, sedimentary, and metamorphic. (2nd izd.). New York: W.H. Freeman. str. 217. ISBN 0716724383.
Blatt, Harvey; Middleton, Gerard; Murray, Raymond (1980). Origin of sedimentary rocks (2d izd.). Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall. str. 245–246. ISBN 0136427103.
Leeder, M. R. (2011). Sedimentology and sedimentary basins : from turbulence to tectonics (2nd izd.). Chichester, West Sussex, UK: Wiley-Blackwell. str. 4. ISBN 9781405177832.
Anđelić M. 1990. Geomorfologija. Beograd: Vojnogeografski institut
Marković M., Pavlović R., Čupković T. 2003. Geomorfologija. Beograd: Zavod za udžbenike i nastavna sredtsva
Pešić L. 2001. Opšta geologija - Egzodinamika. Beograd: Rudarsko - geološki fakultet Univerziteta u Beogradu
Gupta, Chiranjib Kumar (2002) Chemical Metallurgy: Principles and Practice, Wiley, ISBN 3-527-30376-6
Cronan, David Spencer (1999). Handbook of Marine Mineral Deposits. CRC Press. ISBN 0-8493-8429-X.
Swiecki, Rafal (2006) Eluvial Placers Accessed 18 April 2006
Van Hees, Edmond H., (2002) Supergene Phosphate Enrichment in Carbonatite-Derived Eluvial Sediments: Agrium Phosphate Mine, Kapuskasing, Ontario, Canada, The Geological Society of America (GSA) abstract. Arhivirano na sajtu Wayback Machine (21. oktobar 2016) Accessed 18 April 2006

Spoljašnje veze

[leeder-4-1] Leeder, M. R. (2011). Sedimentology and sedimentary basins : from turbulence to tectonics (2nd izd.). Chichester, West Sussex, UK: Wiley-Blackwell. str. 4. ISBN 9781405177832.

[2] Blatt, Harvey; Middleton, Gerard; Murray, Raymond (1980). Origin of sedimentary rocks (2d izd.). Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall. str. 245–246. ISBN 0136427103.

[3] Gore, Pamela J. W. „Weathering”. Georgia Perimeter College. Arhivirano iz originala 2013-05-10. g.

[4] Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrology : igneous, sedimentary, and metamorphic. (2nd izd.). New York: W.H. Freeman. str. 217. ISBN 0716724383.

[FOOTNOTEBlattMiddletonMurray1980250-5] Blatt, Middleton & Murray 1980, str. 250. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFBlattMiddletonMurray1980 (help)

[6] Zambell, C.B.; Adams, J.M.; Gorring, M.L.; Schwartzman, D.W. (2012). „Effect of lichen colonization on chemical weathering of hornblende granite as estimated by aqueous elemental flux”. Chemical Geology. 291: 166—174. Bibcode:2012ChGeo.291..166Z. doi:10.1016/j.chemgeo.2011.10.009.

[7] Fripiat, J. J. (1974). „Interlamellar Adsorption of Carbon Dioxide by Smectites”. Clays and Clay Minerals. 22 (1): 23—30. Bibcode:1974CCM....22...23F. S2CID 53610319. doi:10.1346/CCMN.1974.0220105.

[FOOTNOTEBlattMiddletonMurray1980251-8] Blatt, Middleton & Murray 1980, str. 251. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFBlattMiddletonMurray1980 (help)

[9] Chapin III, F. Stuart; Pamela A. Matson; Harold A. Mooney (2002). Principles of terrestrial ecosystem ecology ([Nachdr.] izd.). New York: Springer. str. 54—55. ISBN 9780387954431.

[FOOTNOTEBlattTracy1996233-10] Blatt & Tracy 1996, str. 233. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFBlattTracy1996 (help)

[FOOTNOTEBlattMiddletonMurray1980250–251-11] Blatt, Middleton & Murray 1980, str. 250–251. sfn greška: više ciljeva (2×): CITEREFBlattMiddletonMurray1980 (help)

[12] Lundström, U. S.; van Breemen, N.; Bain, D. C.; van Hees, P. A. W.; Giesler, R.; Gustafsson, J. P.; Ilvesniemi, H.; Karltun, E.; Melkerud, P. -A.; Olsson, M.; Riise, G. (2000-02-01). „Advances in understanding the podzolization process resulting from a multidisciplinary study of three coniferous forest soils in the Nordic Countries”. Geoderma (na jeziku: engleski). 94 (2): 335—353. Bibcode:2000Geode..94..335L. ISSN 0016-7061. doi:10.1016/S0016-7061(99)00077-4.

[13] Waugh, David (2000). Geography : an integrated approach (3rd izd.). Gloucester, U.K.: Nelson Thornes. str. 272. ISBN 9780174447061.

[14] Landeweert, R.; Hoffland, E.; Finlay, R. D.; Kuyper, T. W.; van Breemen, N. (2001). „Linking plants to rocks: Ectomycorrhizal fungi mobilize nutrients from minerals”. Trends in Ecology & Evolution. 16 (5): 248—254. PMID 11301154. doi:10.1016/S0169-5347(01)02122-X.

[15] Calvaruso, C.; Turpault, M.-P.; Frey-Klett, P. (2006). „Root-Associated Bacteria Contribute to Mineral Weathering and to Mineral Nutrition in Trees: A Budgeting Analysis”. Applied and Environmental Microbiology. 72 (2): 1258—66. Bibcode:2006ApEnM..72.1258C. PMC 1392890 . PMID 16461674. doi:10.1128/AEM.72.2.1258-1266.2006.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

Normativna kontrola
Državne	Nemačka Izrael Sjedinjene Države Japan Češka
Ostale	Enciklopedija savremene Ukrajine Enciklopedija Britanika