LULUHAWA: JENIS DAN PROSES - GEOGRAFÍA - 2025

The luluhawa adalah pecahan batu oleh perpecahan mekanikal dan penguraian kimia. Banyak terbentuk pada suhu tinggi dan tekanan jauh di kerak bumi; apabila terdedah kepada suhu dan tekanan yang lebih rendah di permukaan dan menghadapi udara, air dan organisma, mereka terurai dan patah.

Makhluk hidup juga berperanan berpengaruh dalam cuaca, kerana ia mempengaruhi batu dan mineral melalui pelbagai proses biofizik dan biokimia, yang kebanyakannya tidak diketahui secara terperinci.

Devil's Marbles, batu pecah cuaca, Australia. Sumber: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cracked_boulder_DMCR.jpg

Pada asasnya terdapat tiga jenis utama di mana luluhawa berlaku; ini boleh menjadi fizikal, kimia atau biologi. Setiap varian ini mempunyai ciri khas yang mempengaruhi batu dengan cara yang berbeza; malah dalam beberapa kes mungkin terdapat gabungan beberapa fenomena.

Luluhawa fizikal atau

Proses mekanikal mengurangkan batu menjadi serpihan yang semakin kecil, yang seterusnya meningkatkan luas permukaan yang terdedah kepada serangan kimia. Proses luluhawa mekanikal utama adalah seperti berikut:

- Muat turun.

- Tindakan fros.

- Tekanan terma disebabkan oleh pemanasan dan penyejukan.

- Pengembangan.

- Penyusutan kerana basah dengan pengeringan berikutnya.

- Tekanan yang ditimbulkan oleh pertumbuhan kristal garam.

Faktor penting dalam luluhawa mekanikal adalah keletihan atau penghasilan tekanan berulang, yang mengurangkan toleransi terhadap kerosakan. Hasil dari keletihan adalah batu karang akan patah pada tahap tekanan yang lebih rendah daripada spesimen yang tidak lelah.

Muat turun

Apabila hakisan mengeluarkan bahan dari permukaan, tekanan terkurung pada batu yang mendasari akan berkurang. Tekanan yang lebih rendah membolehkan biji-bijian mineral berpisah lebih jauh dan membuat kekosongan; batu mengembang atau mengembang dan boleh patah.

Sebagai contoh, di lombong granit atau batuan lebat yang lain, pelepasan tekanan dari pemotongan perlombongan boleh berlaku ganas dan bahkan menyebabkan letupan.

Exfoliation Dome di Taman Negara Yosemite, Amerika Syarikat. Sumber: Diliff, dari Wikimedia Commons

Membekukan patah atau gel

Air yang memenuhi liang di dalam batu mengembang sebanyak 9% apabila beku. Pengembangan ini menghasilkan tekanan dalaman yang boleh menyebabkan perpecahan fizikal atau patah batu.

Gelling adalah proses penting dalam persekitaran sejuk, di mana kitaran pembekuan-pencairan berlaku secara berterusan.

Luluhawa fizikal konkrit "cairn". Sumber: LepoRello. , dari Wikimedia Commons

Kitaran pemanasan-penyejukan (termoklasti)

Batu mempunyai kekonduksian haba yang rendah, yang bermaksud bahawa mereka tidak pandai mengalirkan haba dari permukaannya. Apabila batu dipanaskan, permukaan luar suhu meningkat lebih banyak daripada bahagian dalam batu. Atas sebab ini, bahagian luaran mengalami pelebaran yang lebih besar daripada bahagian dalaman.

Selain itu, batuan yang terdiri daripada kristal yang berbeza menunjukkan pemanasan berbeza: kristal dengan warna yang lebih gelap memanas lebih cepat dan sejuk lebih perlahan daripada kristal yang lebih ringan.

Keletihan

Tekanan terma ini boleh menyebabkan perpecahan batuan dan pembentukan serpihan, cangkang dan kepingan besar. Pemanasan dan penyejukan berulang menghasilkan kesan yang disebut keletihan yang mendorong luluhawa termal, juga disebut termoklas.

Secara umum, keletihan dapat didefinisikan sebagai kesan dari pelbagai proses yang menurunkan toleransi bahan terhadap kerosakan.

Timbangan batu

Pengelupasan tekanan panas atau pelindung juga merangkumi penghasilan serpihan batu. Begitu juga, panas yang kuat yang dihasilkan oleh kebakaran hutan dan letupan nuklear boleh menyebabkan batu runtuh dan akhirnya pecah.

Sebagai contoh, di India dan Mesir api digunakan selama bertahun-tahun sebagai alat pengekstrakan di kuari. Walau bagaimanapun, turun naik suhu harian, yang terdapat di padang pasir, berada di bawah tahap paling tinggi yang dicapai oleh kebakaran tempatan.

Pembasahan dan pengeringan

Bahan-bahan yang mengandung tanah liat - seperti batu lumpur dan serpih - mengembang dengan sangat ketara ketika dibasahi, yang dapat menyebabkan pembentukan kerusakan mikro atau mikrofraktur (mikrokrak), atau pembesaran retakan yang ada.

Sebagai tambahan kepada kesan keletihan, kitaran pengembangan dan pengecutan - yang berkaitan dengan pembasahan dan pengeringan - menyebabkan luluhawa batu.

Luluhawa dengan pertumbuhan kristal garam atau haloklas

Di kawasan pesisir dan gersang, kristal garam dapat tumbuh dalam larutan garam yang tertumpu dengan penyejatan air.

Penghabluran garam di celah-celah atau liang-liang batu menghasilkan tekanan yang melebarkannya, dan ini menyebabkan perpecahan butiran batu. Proses ini dikenali sebagai pelapukan garam atau haloklasti.

Apabila kristal garam yang terbentuk di dalam liang-liang batu dipanaskan atau menjadi tepu dengan air, mereka mengembang dan memberi tekanan pada dinding liang yang berdekatan; ini menghasilkan tekanan panas atau tekanan hidrasi (masing-masing), yang kedua-duanya menyumbang kepada pelapukan batu.

Luluhawa kimia

Pelapukan jenis ini melibatkan pelbagai tindak balas kimia, bertindak bersama pada pelbagai jenis batu di sebilangan keadaan iklim.

Pelbagai jenis ini dapat dikelompokkan menjadi enam jenis tindak balas kimia utama (semuanya terlibat dalam penguraian batuan), iaitu:

- Pembubaran.

- Penghidratan.

- Pengoksidaan dan pengurangan.

- Karbonasi.

- Hidrolisis.

Pembubaran

Garam mineral boleh dilarutkan dalam air. Proses ini melibatkan pemisahan molekul ke anion dan kation mereka, dan penghidratan setiap ion; iaitu, ion mengelilingi diri mereka dengan molekul air.

Pembubaran secara umum dianggap sebagai proses kimia, walaupun tidak melibatkan transformasi kimia yang sebenarnya. Oleh kerana pembubaran berlaku sebagai langkah awal untuk proses luluhawa kimia lain, ia termasuk dalam kategori ini.

Pembubaran mudah diterbalikkan: apabila larutan menjadi lebih tepu, beberapa bahan terlarut mendapan sebagai pepejal. Larutan tepu tidak mempunyai keupayaan untuk melarutkan lebih padat.

Mineral berbeza-beza dalam kelarutannya dan antara yang paling larut dalam air adalah klorida logam alkali, seperti garam batu atau halit (NaCl) dan garam kalium (KCl). Mineral ini hanya terdapat di iklim yang sangat kering.

Gypsum ( CaSO ₄ .2H ₂ O) juga agak larut, sementara kuarza mempunyai kelarutan yang sangat rendah.

Keterlarutan banyak mineral bergantung kepada kepekatan ion hidrogen bebas (H ⁺ ) di dalam air. Ion H ⁺ diukur sebagai nilai pH, yang menunjukkan tahap keasidan atau kealkalian larutan berair.

Penghidratan

Luluhawa hidrasi adalah proses yang berlaku apabila mineral menyerap molekul air di permukaannya atau menyerapnya, termasuk di dalam kisi kristal mereka. Air tambahan ini menimbulkan peningkatan jumlah yang boleh menyebabkan batu pecah.

Pada iklim lembap di pertengahan garis lintang, warna tanah menunjukkan variasi yang ketara: ia dapat diperhatikan dari kecoklatan hingga kekuningan. Pewarnaan ini disebabkan oleh penghidratan hematit besi oksida kemerah-merahan, yang berubah menjadi goethite berwarna oksida (besi oxyhydroxide).

Pengambilan air oleh zarah-zarah tanah liat juga merupakan bentuk penghidratan yang menyebabkan pengembangannya sama. Kemudian, ketika tanah liat mengering, kerak retak.

Pengoksidaan dan pengurangan

Pengoksidaan berlaku apabila atom atau ion kehilangan elektron, meningkatkan cas positifnya atau mengurangkan cas negatifnya.

Salah satu tindak balas pengoksidaan yang ada melibatkan gabungan oksigen dengan zat. Oksigen terlarut dalam air adalah agen pengoksidaan yang biasa di persekitaran.

Haus oksidatif terutamanya mempengaruhi mineral yang mengandung zat besi, walaupun unsur seperti mangan, sulfur, dan titanium juga dapat berkarat.

Reaksi zat besi - yang berlaku apabila oksigen terlarut dalam air bersentuhan dengan mineral yang mengandung zat besi - adalah sebagai berikut:

4Fe ²⁺ + 3O ₂ → 2Fe ₂ O ₃ + 2e ^-

Dalam ungkapan ini e ^- mewakili elektron.

Besi besi (Fe ²⁺ ) yang terdapat dalam kebanyakan mineral pembentuk batuan dapat ditukarkan menjadi bentuk besi (Fe ³⁺ ) dengan mengubah muatan netral kisi kristal. Perubahan ini kadang-kadang menyebabkannya runtuh dan menjadikan mineral lebih rentan terhadap serangan kimia.

Karbonasi

Karbonasi adalah pembentukan karbonat, yang merupakan garam asid karbonik (H ₂ CO ₃ ). Karbon dioksida larut di perairan semula jadi untuk membentuk asid karbonik:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

Selepas itu, asid karbonik memisahkan menjadi ion hidrogen terhidrat (H ₃ O ⁺ ) dan ion bikarbonat, berikut tindak balas berikut:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

Asid karbonik menyerang mineral yang membentuk karbonat. Karbonasi mendominasi luluhawa batu berkapur (yang merupakan batu kapur dan dolomit); di dalamnya mineral utama adalah kalsit atau kalsium karbonat (CaCO ₃ ).

Kalsit bertindak balas dengan asid karbonik untuk membentuk kalsium karbonat berasid, Ca (HCO ₃ ) _2, yang, tidak seperti kalsit, larut dengan mudah di dalam air. Inilah sebabnya mengapa beberapa batu kapur sangat rentan terhadap pembubaran.

Reaksi yang dapat ditarik balik antara karbon dioksida, air, dan kalsium karbonat adalah kompleks. Pada dasarnya, prosesnya dapat diringkaskan sebagai berikut:

CaCO ₃ + H ₂ O + CO ₂ ⇔Ca ₂ + + 2HCO ₃ ^-

Hidrolisis

Secara amnya, hidrolisis - pemecahan kimia oleh tindakan air - adalah proses utama luluhawa kimia. Air dapat memecah, melarutkan, atau mengubah mineral utama yang mudah terdedah di dalam batu.

Dalam proses ini, air yang dipisahkan menjadi kation hidrogen (H ⁺ ) dan anion hidroksil (OH ^- ) bertindak balas secara langsung dengan mineral silikat dalam batuan dan tanah.

Ion hidrogen ditukar dengan kation logam mineral silikat, biasanya kalium (K ⁺ ), natrium (Na ⁺ ), kalsium (Ca ^{2 +),} atau magnesium (Mg ^{2 +} ). Kation yang dilepaskan kemudian bergabung dengan anion hidroksil.

Sebagai contoh, tindak balas untuk hidrolisis mineral yang disebut orthoclase, yang mempunyai formula kimia KAlSi ₃ O ₈ , adalah seperti berikut:

2KAlSi ₃ O ₈ + 2H ⁺ + 2OH ^- → 2HAlSi ₃ O ₈ + 2KOH

Jadi ortoklas ditukar kepada asid aluminosilikat, HAlSi ₃ O _8, dan kalium hidroksida (KOH).

Jenis reaksi ini memainkan peranan penting dalam pembentukan beberapa lekapan ciri; sebagai contoh, mereka terlibat dalam pembentukan relief karst.

Luluhawa biologi

Sebilangan organisma hidup menyerang batuan secara mekanikal, kimia, atau dengan gabungan proses mekanikal dan kimia.

Tumbuhan

Akar tanaman - terutamanya dari pokok yang tumbuh di tempat berbatu rata - boleh memberikan kesan biomekanik.

Kesan biomekanik ini berlaku ketika akar tumbuh, ketika tekanan yang diberikan olehnya di persekitarannya meningkat. Ini boleh menyebabkan keretakan batuan dasar akar.

Meteorisasi biologi. Tetrameles nudiflora tumbuh di reruntuhan kuil di Angkor, Kemboja. Sumber: Diego Delso, delso.photo, CC-BY-SA Lesen melalui https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ta_Phrom,_Angkor,_Camboya,_2013-08-16,_DD_41.JPG

Lichens

Lichen adalah organisma yang terdiri daripada dua simbion: kulat (mycobiont) dan alga yang biasanya cyanobacteria (phycobiont). Organisma ini telah dilaporkan sebagai penjajah yang meningkatkan luluhawa batu.

Sebagai contoh, telah didapati bahawa Stereocaulon vesuvianum dipasang pada aliran lava, berjaya meningkatkan kadar luluhawa hingga 16 kali jika dibandingkan dengan permukaan yang tidak dijajah. Kadar ini boleh meningkat dua kali ganda di lokasi lembap, seperti di Hawaii.

Juga diperhatikan bahawa ketika lichen mati, mereka meninggalkan noda gelap di permukaan batu. Bintik-bintik ini menyerap lebih banyak sinaran daripada kawasan cahaya batu di sekitarnya, sehingga mendorong pelapukan cuaca atau termoklas.

Mytilus edulis kerang yang membosankan. Sumber: Andreas Trepte, dari Wikimedia Commons

Organisma laut

Organisma laut tertentu mengikis permukaan batu dan lubang di dalamnya, mendorong pertumbuhan alga. Organisma menindik ini merangkumi moluska dan span.

Contoh organisma jenis ini adalah kerang biru (Mytilus edulis) dan gastropod herbivor Cittarium pica.

Lichen Stereocaulon vesuvianum adalah penjajah yang dipasang di aliran lava, Kepulauan Canary Fuerteventura dan Lanzarote dari Sepanyol. Sumber: Lairich Rig melalui https://commons.wikimedia.org/wiki/File:A_lichen_-_Stereocaulon_vesuvianum_-_geograph.org.uk_-_1103503.jpg

Chelation

Chelation adalah mekanisme luluhawa lain yang melibatkan penyingkiran ion logam dan, khususnya, ion aluminium, besi, dan mangan dari batu.

Ini dicapai dengan mengikat dan mengasingkan asid organik (seperti asid fulvat dan asid humik), untuk membentuk kompleks logam-bahan organik yang larut.

Dalam kes ini, agen khelat berasal dari produk penguraian tumbuh-tumbuhan dan rembesan dari akar. Chelation mendorong luluhawa kimia dan pemindahan logam di tanah atau batu.

Rujukan

1. Pedro, G. (1979). Pencirian hidrolitique générale des processus de l'altération. Science du Sol 2, 93–105.
2. Selby, MJ (1993). Bahan dan Proses Hillslope, edn ke-2. Dengan sumbangan APW Hodder. Oxford: Oxford University Press.
3. Stretch, R. & Viles, H. (2002). Sifat dan kadar luluhawa oleh lichens pada aliran lava di Lanzarote. Geomorfologi, 47 (1), 87–94. doi: 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Thomas, MF (1994). Geomorfologi di Tropika: Kajian Pelapukan dan Penolakan di Lintang Rendah. Chichester: John Wiley & Sons.
5. White, WD, Jefferson, GL, dan Hama, JF (1966) Karst kuarsit di Venezuela tenggara. Jurnal Speleologi Antarabangsa 2, 309–14.
6. Yatsu, E. (1988). Sifat Cuaca: Pengenalan. Tokyo: Sozosha.