فرايندهاي فرسايش و هوازدگي

طوفان و حرکت شن هاى روان سالانه بيش از 124 ميليارد ريال خسارت به عرصه منابع طبيعى، منازل مسکونى و تاسيسات زير بنايى خراسان رضوى وارد مى کند. فرامرز زينل پور، مدير کل منابع طبيعى خراسان رضوى گفت: در حال حاضر از دو ميليون هکتار عرصه تحت فرسايش بادى در خراسان رضوى، يک ميليون هکتار اين عرصه شن ها روان است. وى گفت: بيش از 182 کانون بحرانى با مساحت 4/6 ميليون هکتار در کشور وجود دارد که 17 کانون بحرانى با مساحت يک ميليون هکتار در خراسان رضوى واقع شده است. زينل پور گفت: براساس مطالعات انجام شده مساحت کانون بحران جنت اباد 48 هکتار است که براى شروع کار در جهت رفع اين کانون در سال جارى 58 ميليون ريال اعتبار اختصاص يافته است. وى اظهار اميدوارى کرد: از محل اعتبارات سفر رياست جمهورى اعتبار بيشتر به کانون فراسايش بادى جنت آباد براى احياى و تثبيت روان اختصاص يابد. زينل پور در خصوص پديده زمين خوارى در عرصه منابع طبيعى، گفت: در عرصه منابع طبيعى سالانه بيش از 3 هزار پرونده تخلف به مراجع قضايى خراسان رضوى داده مى شود که به مباحث مختلف قطع درخت- تصرف اراضى و ...... است. مدير کل منابع طبيعى خراسان رضوى ياد اورى شد: اکثر پرونده هاى تخلف عرصه هاى منابع طبيعى مربوط به شمال و مرکزى خراسان است که 75 درصد شکايات به نفع منابع طبيعى از سوى مراجع قضايى صادر مى شود. وى از تشکيل يگان حفاظت منابع طبيعى خبر داد و گفت: نيروهاى انتظامى ضابطين عمومى منابع طبيعى هستند. زينل پور ادامه داد: تشکيل يگان حفاظت از خواست هاى منابع طبيعى بود که با تشکيل يگان حفاظت در منابع طبيعى که امر حفاظت از اموال عمومى و منابع طبيعى را دارد مشکلات و تخلفات به قوت پى گيرى مى شود. وى در خصوص تعادل دام و مرتع در خراسان رضوى گفت: در 15 منطقه استان خراسان رضوى، در سطح 300 هزار هکتار طرح تعادل دام و مرتع اجرايى شده است. وى با اشاره به برگزارى اولين جشنواره ملى مرتع دارى در قوچان در راستاى تعادل دام و مرتع اضافه کرد: احياى مراتع و دام اقتصادى از برنامه هاى اصلى اين سازمان است. زينل پور اظهار اميدوارى کرد: با تغيير نوع و شيوع دامدارى و با اجراى طرح هاى تعادل دام و مرتع در استان بتواند از 5/5 ميليون دام مازاد در عرصه هاى طبيعى طى يک برنامه ده ساله 2 ميليون دام سيک را به سنگين و سنتى به صنعتى در قالب دامدارى ها و مجتمع هاى دامپرورى ساماندهى نمايد. فرماندار شتخوار نيز به ايسنا گفت: 12 ميليارد ريال براى مهار و کنترل کانون بحرانى فرسايش بادى در جنت آباد جنگل از توابع اين شهرستان اعتبار نياز دارد. وى از مدير کل منابع طبيعى خواست براى اجراى عمليات بيولوژيک و احداث يک دستگاه تحقيقاتى و توليد نهال کانون اعتباراتى اختصاص داد. رييس ستاد حفاظت از منافع طبيعى به طرح تعادل دام و مرتع در سطح 240 هکتار اشاره داشت، و بيان کرد: با وجود 320 راس دام در حال حاضر ظرفيت توليد علوفه مراتع فقط جوابگوى 120 هزار راس دام است که 200 هزار راس دام مازاد بر طرفيت مراتع شهرستان مى باشد. وى نيز با اشاره به طرح مطالعاتى اجرايى مديريت منابع جنگلى بنه سعادت آباد رشتخوار خواستار توجه به اختصاص 5/1 ميليارد ريال براى تجهيز آبگرم پير ياهو به اعتبار شد. مساحت عرصه منابع طبيعى شهرستان رشتخوار 240 هزار هکتار است که ظرفيت توليد علوفه در هر هکتار به طور متوسط 150 کيلو گرم است.

فرسایش عبارت از جابجایی خرده‌های سنگی و خاک توسط باد ، رودخانه و یخ می‌باشد. مواد فرسایش یافته وارد دریاها گردیده و به صورت رسوباتی از گراول (Gravel) ، ماسه ‌، سیلت و رس در کف دریاها بجای گذاشته شد و در نهایت سنگهای رسوبی جدید را بوجود می‌آورند.

نحوه شکل گیری فرآیند فرسایش

با اجتماع تدریجی رسوبات ، وزنشان هم بالا رفته و آب درون آنها نیز خارج می‌شود. این روند به سخت شدن رسوبات منتهی می‌گردد. لایه‌های رسوبی فوق گاه چنان در پوسته زمین فرو رفته که به قسمتهای بسیار گرم آن رسیده و در پی ذوب شدن به صورت ماگما در می‌آیند. در روندی دیگر ، ‌این لایه‌ها بالا آمده و کوههایی متشکل از سنگهای رسوبی را پدید می‌آورند. تمامی فرآیندهای تشکیل سنگ ، بالا آمدگی ، فرسایش و رسوبگذاری ، مراحلی از یک چرخه پیوسته از رخدادهای زمین‌شناسی هستند.

تمام سنگها در سطح زمین در اثر پدیده‌های مختلف فرسایش خصوصا در اثر تغییرات آب و هوا ، تجزیه و متلاشی می‌شوند. هوازدگی کمکی که به فرسایش می‌کند، سائیدن قطعه سنگها و حمل آنها به جاهای دیگر است. این عمل منجر به تسطیع و سست شدن تدریجی سطح زمین می‌شود.

عوامل مؤثر در فرسایش

نیروی متحرک در تمام حالات فرسایش ، نیروی کشش جاذبه به طرف پایین است. اما عوامل اصلی که توسط آن سنگها تخریب و جابجا می‌شوند، رودخانه‌ها ، یخچالها ، امواج و جریانهای باد است. مواد رسی در اثر پدیده‌ای به نام حرکات توده‌ای به طرف پایین می‌لغزند.

عوارض سطحی ایجاد شده توسط فرسایش

بسیار از عوارض سطح زمین دارای اشکال مشخصی هستند که پدیده‌های عمده‌ای را که تحت تاثیر آن شکل گرفته‌اند را منعکس می‌کنند. مثالهای بارز در این مورد عبارتند از : دره‌های رودخانه‌ای ، دره‌های یخچالی ، دریابارهای ساحلی (دیواره‌های قائم فرسایش یافته با شیب زیاد) و آثار لغزیدگی زمین. عوامل جوی چون مقدار و پراکندگی فصل باران ، برف تبخیر و نوسان درجه حرارت و جهت باد ، پدیده‌های فرسایشی را در هر ناحیه کنترل می‌کنند.

فرسایش در گذشته

شرایط آب و هوایی زمین پیوسته در حال تغییر است. مثلا میلیونها سال گذشته قشرهای یخی ، نواحی معتدل امروزی را به وسعت زیادی می‌پوشانیدند و با تغییرات چرخه اتمسفر باعث بارندگی کافی در قسمتهایی از صحرای آمریکا و سبب نگهداری رودخانه‌های دائمی گردیده است. همینطور بعضی از نواحی گرمسیری که در حال حاضر مرطوب می‌باشند، در گذشته شرایط صحرایی داشته‌اند.

فرآیندهای فرسایش در این محلها با پدیده‌های امروزی متفاوت بوده است و خیلی از ساختمانهای مناظر امروزی تحت شرایط حاکم در گذشته شکل گرفته‌اند و سنگهایی با مقاومت متنوع که به نسبتهای متفاوت تحت تاثیر خوردگی ، کج شدگی و گسل خوردگی قرار داشته‌اند، در معرض هوازدگی و فرسایش قرار گرفته‌اند. مثلا فرسایش بلافاصله در طول خطوط ضعیف مانند درز گسل‌ها عمل نموده است.

شکلهای مختلف فرسایش

فرسایش ارتفاعات

در طول مدت زیاد فرسایش ارتفاعات را از بین برده و آنها را تبدیل به دشت کم ارتفاع می‌کند که در آن ساختمانهای زمین شناسی به صور مختلف تشکیل گردیده است. این دشت‌ها ممکن است در نتیجه بالا آمدگی پوسته قاره‌ای تشکیل فلات را بدهند که با ارتفاع بلندتر و شیب تندتر رود‌خانه‌ها مشخص‌اند و دره‌های عمیق و تنگی را حفر می‌کنند.

فرسایش نواحی شیب‌دار

در نواحی شیب‌دار ، فرسایش سریع و با شتاب بیشتری صورت می‌گیرد. در نواحی نیمه خشک شیب‌دار پوشش‌های گیاهی تا اندازه‌ای مانع فرسایش می‌شوند. اما در صحراها و زمین‌های سرد ، فرسایش آهسته تر عمل می‌نماید. بطور کلی نسبت فرسایش برای زمین‌های خشک (زمین‌هایی که از آب بیرون هستند) 8.6 سانتیمتر در 1000 سال برآورد شده است.

فرسایش سطح زمین توسط باد

فرسایش بادی به دو صورت «روبش یا بادروبی» و «سایش» است. در جا‌هایی از سطح زمین که پوشیده از ذرات ریز و ناپیوسته و عاری از رطوبت و پوشش گیاهی است، جریان هوا می‌تواند ذرات را با خود حمل کند. باد بردگی تا رسیدن به سطح ایستابی ادامه می‌یابد. در جاهایی که زمین از ذرات ریز (لای و ماسه) و درشت (قلوه سنگ و شن) درست شده است، باد بطور انتخابی ذرات ریز را حمل می‌کند و ذرات درشت به تدریج به صورت پوش ممتدی در می‌آیند که اصطلاحا «سنگفرش بیابان» نامیده می‌شود. این پوشش ، از فرسایش بیشتر سطح زمین توسط باد جلوگیری می‌کند.

هر چه سرعت باد بیشتر باشد ذرات را به ارتفاع زیادتری بلند می‌کند، به فاصله دورتر می‌برد و بالاخره ذرات بزرگتری را حمل می‌کند. ذرات حمل شده بوسیله باد ، مخصوصا بادهای قوی ، به دو بخش بار بستری و بار معلق تقسیم می‌شوند. ذراتی که توسط باد حمل می‌شوند پس از برخورد به موانعی که بر سر راه آنها قرار دارند، موجب سایش سطح آنها می‌شوند. قطعات و تکه سنگهای پراکنده ، بیرون زدگیها و حتی موانع مصنوعی از قبیل ساختمانها ، دیوارها ، تیرهای برق یا تلفن ممکن است در معرض فرسایش بادی قرار گیرند. سایش معمولا در اثر برخورد ذراتی که نزدیک سطح زمین حرکت می‌کنند، انجام می‌گیرد.

شامل از هم پاشیدن سنگها و تجزیه آنها در سطح زمین و یا نزدیک به سطح زمین است. بعد از میلیونها سال ، بالا آمدگی و فرسایش، سنگهای موجود در سقف توده‌های نفوذی از بین رفته و توده در سطح زمین رهنمون پیدا می‌کند. این توده متبلور که در دما و فشار زیاد و احتمالا در چند کیلومتری زیر زمین تشکیل شده بود، اکنون در سطح زمین و در معرض شرایطی کاملا متفاوت قرار دارد.

در چنین وضعیتی ، توده سنگ به تدریج تغییر می‌کند تا جایی که دوباره با شرایط جدید به حالت تعادل برسد به چنین تغییراتی در سنگ، هوازدگی می‌گویند. هوازدگی معمولا به دو صورت مکانیکی و شیمیایی بررسی می‌شود ولی در طبیعت این دو همزمان عمل می‌کنند.

انواع هوازدگی

هوازدگی را با توجه به نوع تغییراتی که در سنگ صورت می‌گیرد به انواع مکانیکی و شیمیایی تقسیم می‌کنند.

هوازدگی مکانیکی

در هوازدگی مکانیکی هیچ تغییری در ترکیب شیمیایی سنگ صورت نمی‌گیرد بلکه سنگها تحت تاثیر یک سری از عوامل فیزیکی به قطعات کوچکتر تقسیم می‌شوند. بر اثر خرد شدن سنگها سطح جانبی قطعات زیادتر شده و در نتیجه برای این عوامل عبارتند از : یخبندان ، انبساط حاصل از برداشته شدن بار فوقانی ، انبساط حرارتی و فعالیت موجودات زنده.

هوازدگی شیمیایی

در هوازدگی شیمیایی ساختمان داخلی کانیها بر اثر افزایش یا کاهش عناصر تغییر می‌کند. در واقع در این نوع هوازدگی ترکیب شیمیایی سنگها تغییر می‌کند. در هوازدگی شیمیایی آب مهمترین عامل به شمار می‌رود. ولی لازم به ذکر است که آب خالص غیرفعال بوده و نمی‌تواند هیچ تغییری در سنگها ایجاد کند. افزایش مقدار کمی از مواد محلول می‌تواند آب را فعال سازد. اکسیژن و دی‌اکسید کربن محلول در آب باعث ایجاد تغییرات اساسی در سنگها می‌شوند.

سرعت هوازدگی

سرعت هوازدگی سنگها به عوامل زیادی بستگی دارد از جمله این عوامل می‌توان به اندازه ذرات کانیهای سازنده سنگ و عوامل آب و هوای محیط را نام برد. هر چقدر اندازه کانی کوچکتر باشد سطح موثر آنها زیادتر بوده و در نتیجه سریعتر تحت تاثیر عوامل هوازدگی ، تجزیه می‌شوند. جنس کانیهای سازنده سنگ اثر بسیار مهمی در هوازدگی دارد به عنوان مثال سنگهای گرانیتی بسیار مقاوم تر از سنگ مرمر هستند، زیرا مرمر از کلسیت ساخته شده که به آسانی حتی در محلول اسیدی ضعیفی نیز حل می‌شود.

ترتیب هوازدگی کانیهای سیلیکاته مطابق ترتیب تبلور آنهاست. کانیهایی که زودتر از همه تبلور می‌نمایند یعنی در درجه حرارت و فشارهای زیادتری بوجود می‌آیند، نسبت به کانیهایی که بعدا متبلور می‌شوند در سطح زمین پایداری کمتری دارند. زیرا شرایط تشکیل آنها با شرایط سطح زمین بسیار متفاوت است.

عوامل آب و هوایی ، بویژه رطوبت اهمیت ویژه‌ای در سرعت هوازدگی سنگها دارد. بهترین محیط برای هوازدگی شیمیایی آب و هوای گرم و فراوانی رطوبت است. در نواحی قطبی و در عرضهای جغرافیایی بالا چون برودت هوا ، رطوبت مورد نیاز برای هوازدگی را به صورت یخ در می‌آورد لذا هوازدگی شیمیایی در این نواحی بی‌تاثیر است. در نواحی خشک نیز به علت وجود رطوبت کافی هوازدگی شیمیایی نقش نداد.

هوازدگی و نهشته‌های معدنی

هوازدگی در ایجاد بعضی از نهشته‌های معدنی مهم نقش دارد، زیرا عناصر فلزی پراکنده در سنگ مادر را در یک جا جمع می‌کند. به چنین نقل و انتقالی غالبا غنی شدگی اطلاق می‌شود. غنی شدگی به دو طریق انجام می‌شود. در روش اول هوازدگی شیمیایی به همراه آب نفوذی موادی را که مناسب نیستند از سنگ در حال تجزیه جدا می‌کنند. لذا این عناصر مطلوبی که تراکم آنها در افق نزدیک سطح زمین کم می‌باشد به اعماق برده شده و با رسوب مجدد تمرکز آنها افزایش می‌یابد.

بوکسیت

بوکسیت که کانی اصلی آلومینیوم می‌باشد یکی از کانسارهایی است که به روش غنی شدگی طی فرآیندهای هوازدگی بوجود آمده است. بوکسیت در آب و هوای گرمسیری بارانی همراه با لاتریت تشکیل می‌شود. وقتی سنگ منشا غنی از آلومینیوم در معرض هوازدگی شدید و طولانی قرار بگیرد بیشتر عناصر اصلی آن نظیر کلسیم و سدیم و سیلیس در نتیجه شستشو از محیط خارج می‌شود و بر میزان آلومینیوم آن افزاوده می‌شود. با گذشت زمان خاکی غنی از آلومینیوم به نام بوکسیت حاصل می‌شود که می‌توان از آن آلومینیوم استخراج کرد.




نهشته‌های مس و نقره

بسیاری از نهشته‌های مس و نقره زمانی حاصل شده‌اند که فرآیند هوازدگی عناصری را که در کانسار اولیه با عیار پایین پراکنده بودند در یک جا متمرکز کرده است. معمولا چنین غنی شدگی در نهشته‌های پیریت‌دار (FeS) و کانیهای سولفوری معمول انجام می‌شود. پیریت به دلیل اینکه از نظر شیمیایی به اسید سولفوریک تغییر می‌یابد، می‌تواند در آبهای نفوذی فلزات معدنی را حل کند.

با انحلال کانیها مورد نظر فلزات به تدریج از خلال توده کانسار اولیه به سمت پایین مهاجرت می‌کنند تا سرانجام ته نشین شوند. ته نشینی هنگامی اتفاق می‌افتد که محلولهای مزبور به منطقه آبدار زیرزمینی نزدیک می‌شود. در این محل تغییرات شیمیایی ته نشینی عنصر فلزی می‌شود.

در هوازدگی شیمیایی ساختمان داخلی کانیها ، بر اثر افزایش و یا کاهش عناصر تغییر می‌کنند. در واقع هوازدگی شیمیایی از واکنشهای شیمیایی کانیهای تشکیل دهنده سنگها با آب و اکسیژن ، گاز کربنیک ، اسیدهای تولید شده توسط مواد ارگانیکی و خاکها حاصل می‌شود که در نهایت منجر به تجزیه سنگ اولیه می‌گردد.

هوازدگی سبب تلاشی شدن سنگ به ابعاد کوچکتر می‌شود و این تخریب فیزکی به نوبه خود سبب تسریع در هوازدگی شیمیایی به دلیل افزایش سطوح فراوان در مجاورت محیط تخریب شیمیایی می‌گردد. در صورتی که تخریب فیزیکی صورت نگیرد، تخریب شیمیایی به آهستگی بسیار صورت می‌گیرد. از طرف دیگر تشدید تخریب شیمیایی به علت سست نمودن سنگها خود سبب تسریع تخریب فیزیکی آن نیز می‌گردد. در واقع هر دو نوع تخریب در ارتباط بسیار نزدیکی و توام باهم سبب فرسایش سنگهای سطح زمین می‌شوند.

انواع تخریب شیمیایی



انحلال در آب

اغلب کانیها به نسبتهای متفاوتی در آب حل می‌شوند. کلروها ، سولفات‌‌‌ها ، نیترات‌ها و کربنات‌ها وقتی در مجاورت آب فراوان قرار بگیرند به تدریج حل می‌شوند. در این صورت آب را حلال و مجموعه حل شونده را محلول و عمل مزبور را انحلال می‌نامند.
کلرور سدیم (هالیت یا نمک طعام) و سولفات کلسیم (ژیپس) به راحتی در آب حل می‌شوند و آبهای زیرزمینی و جریانهای نفوذی سبب ایجاد حفرات متعددی در سطح و یا در عمق این رسوبات می‌گردند.

انحلال در اسیدها

مقدار زیادی از آبهای طبیعی در واقع اسید ضعیف هستند و اسیدهای دیگر نیز از مواد ارگانیکی حاصل می‌شوند. هر اسیدی صرفنظر از قوی و یا ضعیف بودن آن دارای عامل هیدروژن است که با انواع کانیها واکنش شیمیایی از عمده ترین سنگها هستند را با اسید کربنیک می‌توان نام برد. اسید کربنیک یکی از عمده ترین اسیدهای محیط طبیعی سنگها را تشکیل می‌دهد، زیرا گاز کربنیک موجود در هوا ، در آب و بخصوص در آب باران حل شده و اسید کربنیک را می‌سازد.

H2O + CO2 ↔ H2CO3

لازم به ذکر است که این اسید هیچ وقت در طبیعت بطور آزاد یافت نمی‌شود و جزو اسیدهای ضعیف بوده و در آب یونیزه می‌شود.

H2CO3 ↔ H+ + HCO-3

HCO- 3 ↔ H+ + CO2- 3

هیدروژن حاصل سهولت با اکثر کانیهای که بنیان CO2-3 دارند مانند کلسیت و دولومیت ترکیب می‌شود و باعث تجزیه شدن آن سنگ می‌شود.

CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca2+ + 2HCO-3

اکسیداسیون

اکسیداسیون عبارت از کاهش الکترون در یک فعل و انفعال شیمیایی است لذا اکسیدسیون نباید الزاما در ترکیب با اکسیژن تعریف شود، اما به خاطر فراوانی اکسیژن آزاد هوا و همچنین نقش موثر در آن در تجزیه سنگها عموما اکسیداسیون را ترکیب با اکسیژن تعریف می‌کنند. حضور آب در محیط ، عمل اکسیداسیون را تسریع می‌کند.

تاثیر آب در اکسیداسیون وقتی معلوم می‌شود که سرعت اکسید شدن آهن را در آب و هوای خشک با اکسید شدن آن در آب و هوای مرطوب مقایسه کنیم. سرعت اکسید شدن در آب و هوای مرطوب بیشتر می‌باشد. آهن در طبیعت به مقدار فراوان در کانیهایی نظیر الیوین ، پیروکسن و ... وجود دارد که در آنها آهن با اکسیژن ترکیب شده و باعث تجزیه شدن کانی می‌شود.

هیدرولیز

در هیدرولیز یونهای هیدروژن H+ و هیدروکسیل(OH-) با عناصر تشکیل دهنده کانیها ترکیب می‌گردند مولکولهای آب به مقدار مخصوص همیشه به عوامل H+ و OH- تجزیه می‌شوند.

H2O ↔ H+ + OH-

این یونها می‌توانند با اکثر سیلیکات‌ها ترکیب و آنها را به سیلیس و کانیهای رسی و یون فلزی تجزیه نمایند که یونهای فلزی و سیلیس به صورت محلول خارج می‌شوند. تجزیه فلدسپات‌ها را می‌توان به عنوان یک نمونه از این نوع هوازدگی را ذکر کرد.

آبگیری (هیدراتاسیون)

آبگیری نوع دیگری از هوازدگی شیمیایی می‌باشد که در آن مولکولهای آب وارد ترکیب و ساختمان کانی می‌شود. این عمل معمولا با افزایش حجم همراه بوده و در نهایت منجر به تشکیل یک کانی جدید می‌شود. برای نمونه ژیپس از آبگیری کانی ایندریت حاصل می‌شود.

ژیپس 2H2O → CaSO4.2H2O + ایندریت CaSO4

هوازدگی کروی

هوازدگی شیمیایی علاوه بر تخریب ساختمان داخلی کانیها باعث بوجود آمدن تغییرات فیزیکی نیز می‌شود به عنوان مثال وقتی که قطعات مکعبی شکل بوسیله درزه‌های منظم تحت تاثیر هوازدگی شیمیایی قرار می‌گیرند گرد و کروی می‌شوند. هر پدیده که سبب بوجود آمدن شکل کروی شود هوازدگی کروی نامیده می‌شود.

هوازدگی کروی شبیه تورق پوست پیازی است با این تفاوت که در حجم کوچکی از سنگ رخ می‌دهد. وقتی کانیهای سنگ به رس تبدیل می‌شوند به علت ورود آب به ساختمان آنها ، حجم آنها افزایش می‌یابد این افزایش حجم فشار زیادی به اطراف وارد می‌کند که به نظر می‌سرد ایجاد لایه‌های متحدالمرکز و شکستن پوسته پوسته شدن سنگ‌ها نتیجه آن می‌باشد.

هوازدگی مکانیکی یکی از انواع هوازدگی می‌باشد. در این نوع هوازدگی ترکیب شیمیایی سنگ دست نخورده باقی می‌ماند و سنگ به قطعات کوچکتری تقسیم می‌شود، این قطعات هر کدام دارای خصوصیات و ویژگیهای سنگ اصلی می‌باشد. در واقع نتیجه نهایی هوازدگی مکانیکی ایجاد قطعات کوچکتر از یک سنگ بزرگتر می‌باشد.

بر اثر خرد شدن سنگها سطح جانبی آنها افزایش یافته و زمینه برای تجزیه شیمیایی و عملکرد هوازدگی شیمیایی آماده می‌شود. در طبیعت چهار فرآیند فیزیکی مهم باعث قطعه قطعه و خرد شدن سنگها می‌شود. این عوامل عبارتند از : یخبندان ، انبساط حاصل از برداشته شدن بار فوقانی ، انبساط حرارتی و فعالیت موجودات زنده.

عوامل موثر در هوازدگی مکانیکی

یخبندان

یخ بستن و ذوب پی در پی از مهمترین فرآیندهای هوازدگی مکانیکی به شمار می‌آیند. وقتی آب یخ می‌بندد. حجم آن در حدود 9% زیاد می‌شود. این افزایش حجم باعث ایجاد نیروی عظیمی می‌شود. افزایش حجم با یخ بستن آب ناشی از ایجاد یک ساختمان بلورین باز در هنگام یخ زدن است. وقتی آب یخ می‌زند نیروی زیادی به سمت خارج ایجاد می‌کند.

در طبیعت آب به داخل شکافها و حفرات موجود در سنگ نفوذ کرده و یخ می‌زند و در اثر انبساط سبب شکستگی سنگ می‌شود. به این فرآیندها یخبندان می‌گویند. فرآیندهای یخبندان اکثرا در نواحی کوهستانی که در آن چرخه روزانه ذوب و یخبندان وجود دارد مشاهده می‌شود. در این نقاط سنگها از جای خود کنده می‌شوند و پس از غلتیدن روی هم انباشته می‌شوند و در پای صخره‌ها ، شیبهای واریزه‌ای را بوجود می‌آورند.

برداشته شدن بار فوقانی

وقتی توده‌های بزرگ آذرین بویژه آنهایی که از گرانیت ساخته شده‌اند. تحت تاثیر فرسایش قرار گیرند. ورقه‌هایی به موازات یکدیگر از سطح آن جدا می‌شوند. این پدیده را که سبب ایجاد لایه‌های پوست پیاز می‌شود ورقه‌ای شدن می‌نامند و در جایی که دیده می‌شود که فشار حاصل از وزن سنگهای رویی بر اثر فرسایش به میزان زیاد کاهش می‌یابد لایه خارجی بیش از همه انبساط می‌یابد و از بقیه سنگ جدا می‌گردد. معمولا با عملکرد این نوع هوازدگی توده آذرین شکل گنبد به خود می‌گیرد.

ادامه هوازدگی سبب می‌شود که قطعات حاصل از ورقه‌ای شدن به صورت گنبدهای پوست پیازی از هم جدا شوند. تونلهای عمدی معادن نیز موارد دیگری هستند که با کاهش فشار شکسته شده و از سنگ اصلی جدا می‌شوند در واقع سنگها از دیوار تونلها بر اثر کاهش فشار به بیرون پرتاپ می‌شوند. نتیجه برداشته شدن قطعات از روی سنگها ، شکسته شدن ورقه‌ای می‌باشد.

انبساط حرارتی

تغییرات روزنه دما به خصوص در نواحی خشک باعث سست شدن سنگها می‌شود. در نواحی خشک تغییرات درجه حرارت روزانه از 30 درجه سانتیگراد تجاوز می‌کند. گرم و سرد شدن سنگها سبب انبساط و انقباض آنها می‌گردد تصور بر این است که پدیده انبساط حرارتی نقش عمده‌ای در از هم پاشیدن سنگها داشته باشد، اما تجربیات آزمایشگاهی این امر را تائید نمی‌کند.

در یک آزمایش ، سنگها را بیش از آنچه در سطح زمین گرم می‌شوند حرارت داده و سپس سرد کرده‌اند این عمل بارها تکرار شده تا شبیه عمل هوازدگی در طول صدها سال باشد اما سنگها تغییر ظاهری ناچیزی از خود نشان دادند. برای اظهار نظر قاطعانه لازم است تا پژوهشهای بیشتری در مورد تغییرات حرارت روزانه انجام گیرد.

فعالیت موجودات زنده

بر اثر فعالیتهای گیاهان ، جانوران حفار و انسان نیز هوازدگی انجام می‌شود. ریشه گیاهان در جستجوی مواد معدنی به داخل درزها فرو می‌روند و با رشد خود قطعات سنگ از یکدیگر دور می‌کنند جانوران حفار به خرد کردن و جابجایی مواد به سطح زمین که در آن هوازدگی شیمیایی شدت بیشتری دارد کمک می‌کنند.

همچنین بدن موجودات پس از مرگ تجزیه شده و اسیدهایی تولید می‌کند. البته این حالت بیشتر در هوازدگی شیمیایی موثر است. در مکانهایی که سنگها را برای راه سازی یا معدن منفجر می‌کنند تاثیر انسان محسوس است ولی در مقیاس جهانی تاثیر انسان در جابجایی مواد پس از جانوران حفار قرار می‌گیرد.

نقش زمان در هوازدگی مکانیکی

زمان در هوازدگی مکانیکی نقش بسیار اساسی دارد، زیرا هر چه قدر زمان هوازدگی کم باشد و هوازدگی در مدت زمان کوتاهی عمل کند ویژگیهای سنگ مادر در قطعات دیده می‌شود. ولی وقتی زمان هوازدگی بیشتر باشد و فرآیند هوازدگی ادامه یابد به تدریج سنگ حاصله کاملا خرد شده و تبدیل به خاک می‌شود.

البته برای تبدیل یک سنگ به خاک غیر از عامل زمان جنس سنگ نیز مهم می‌باشد هر چه سنگ مقاومتر باشد زمان بیشتری برای هوازدگی لازم است. در کل نمی‌توان زمان لازم برای تشکیل خاک از یک سنگ را در طی عمل هوازدگی مشخص کرد، ولی لازم به ذکر است که هر چه قدر زمان برای هوازدگی بیشتر باشد ضخامت خاک بیشتر و شباهت آن با سنگ مادر کمتر خواهد بود.

تجزيه و خرد شدن سنگ ها در نتيجه عوامل مختلف مثل رطوبت ، تغييرات دما ، عوامل شيميايي ، و اثر گياهان را هوازگي مي گويند .

هوازدگي فيزيكي :
در اثر عوامل فيزيكي و مكانيكي انجام ميگيرد . اين عوامل عبارتند از :
1- انجماد
2- گرم و سرد شدن مكرر
3- عدم تجانس سنگ ها
4- تبلور نمك ها

با وجودي كه سنگ هاي تشكيل دهنده پوسته زمين عموما سخت و از موادي محكم به هم چسبيده اند تشكيل شده اند .
حتي در سخت ترين كوه ها نيز مي توان قطعات خرد شده و حتي خاك شده را مشاهده كرد كه به وسيله فرسايش توليد شده اند .
مجموعه عوامل كه باعث فرسوده شدن پوسته زمين مي شوند را فرسايش مي گويند .

فرسايش طبق عوامل زير انجام مي گيرد .
هوازدگي
فرسايش بوسيله باد
فرسايش بوسيله باران و آب هاي هرز
فرسايش بوسيله رودخانه ها
فرسايش بوسيله يخچال هاي طبيعي
فرسايش بوسيله درياچه ها و دريا ها
فرسايش بوسيله آب هاي زير زميني
فرسايش بوسيله زمين لغزش
فرسايش بوسيله انسان

فرسايش
فرسايش بوسيله باد
باد از سويي باعث كنده شدن خاك و ماسه موجود در سطح زمين مي شود و از طرف ديگر به علت حمل اين مواد ، قدرت سائيدگي آن زياد شده و در اثر صربه زدن ذرات حامل ، باعث سايش سنگ ها و ساختمان ها مي گردد . در مواقع طوفاني ، باد قادر است قطعات نسبتا بزرگ سنگ را نيز حمل كند و توسط آنها به قسمت هاي ديگر ضربه بزند . علاوه بر اين باد باعث غلطيدن سنگ هاي بزرگتر مي شود كه اين سنگ ها در اثر برخورد با يكديگر خرد شده و در مرحله بعد ، در اثر اصطكاك با يكديگر صيقلي مي شوند .
به عنوان مثال در اين مورد مي توان فرسايش اهرام مصر توسط بادهاي شديد آن منطقه را نام برد .

فرسايش بوسيله باران و آب هاي هرز :
قطرات مداوم باران باعث خرده شدن سنگ ها و انحلال آنها مي شود و در نتيجه آن حفره هاي متعددي در سنگ به وجود مي آيد ، عمل باران به ويژه در مورد طبقات نمكي خيلي مهم است زيرا باعث انحلال و فرسايش طبقات آنها مي شود
آب باران به صورت آب هاي هرز ، راه سرازيري ها را در پيش مي گيرد و به شكل جويبارهاي كوچك باعث فرسايش طبقات مي شود . اثرات اب هاي هرز را مي توان در دامنه هاي پر شيب كو ه ها به صورت شيار هاي متعدد مشاهده كرد.

فرسايش بوسيله رودخانه ها
رودخانه ها نيز به وسيله جريان آب و موادي كه در خود دارند باعث فرسايش مي شوند
فرسايش رودخانه ها را مي توان به دو دسته تقسيم كرد يكي فرسايش مواد موجود در آب رودخانه و ديگري عمل حفر
فرسايش مواد رودخانه :
رودخانه ها بسته به شيب و شرت جريان خود ، مواد مختلفي را حمل مي كنند كه قسمت حمل و نقل بررسي خواهد شد و اين مواد ممكن است شامل قطعات بسيار بزرگ سنگ ها باشد . قطعاتي كه بدين ترتيب در داخل رودخانه حمل مي شوند از سويي در اثر برخورد با يكديگر خرد شده و به قطعات كوچك تقسيم مي شوند ور از سويي ديگر اصطكاك اين قطعات باعث گرد و صيقلي شدن آنها مي شود.
عمل حفر : مهمترين عمل فرسايش رودخانه ها عمل حفر بسترشان است كه به عوامل مختلف مانند سرعت و شدت جريان آب ، جنس طبقات بستر و موادي كه توسط رودخانه حمل مي شوند بستگي دارد . حفر بستر معمولا در سه بعد طول ، عمق ، عرض انجام مي گيرد .
طول بستر رودخانه ها عموما از جهت سر چشمه اضافه مي شود . يعني كم كم رودخانه ها قسمت بالايي مسير خود را حفر مي كنند و در نتيجه پيش مي روند و با پيش رفتن آنها حوضه آبگيرشان نيز توسعه ميابد . عمل پيش روي تا آنجا ادامه ميابد كه رودخانه يا به طبقات خيلي مقاوم برسد و يا با حوضه آبگير رودخانه ديگر تماس يابد ( حوضه آبگير منطقه ايست كه آب رودخانه را تامين ميكند) كه در حالت اخير چنانچه ديديم بسته به وضعيت رودخانه ها ممكن است حوضه آبگير يكديگر را نيز تصرف كنند .
در ضمني كه به طول رودخانه اضافه مي شود ، در اثر افزايش مقدار آب عمق بستر نيز افزايش ميابد ولي اين عمق از حد معيني كه به نام سطح مبنا خوانده ميشود نمي توند تجاوز كند . سطح مبنا در حقيقت سطح آب درياچه يا دريايي است كه رودخانه به آن ميريزد.
بايستي توجه داشت كه عمق رودخانه از انتهاي آن شروع به افزايش مي كند.
هنگامي كه در مسير رودخانه يك طبقه مقاوم وجود داشته باشد . طبيعتا اين قسمت از ساير قسمت ها مرتفع تر است و باعث مي شود كه در اين قسمت آب سرريز شود . ريزش آب باعث تخريب قسمت هاي زيرين شده و در نتيجه آبشار را ميسازد . هنگاميكه در زير طبقه مقاوم روئي يك طبقه نرم وجود داشته باشد در اثر تخريب اين طبقات آبشار عقب نشيني مي كند . مثلا آبشار نياگارا تا به حال 11 كيلومتر عقب نشيني كرده است .
بستر رودخانه علاوه بر عمق ، در اثر فرسايش عريض نيز مي شوند كه اين تعريض در اثر عواملي مثل ريزش ديواره
شستشوي ديواره به وسيله آب باران
فعاليت موجودات زنده - سايش يخچال هاي طبيعي و وارد شدن شعبه هاي فرعي رودخانه به آن انجام ميگيرد .
فرسايش رود خانه ها در قسمت هاي مسير آن يكنواخت نيست و معمولا رودخانه هاي قديمي ، در خارج از حوضه آبريز خود عمق تقريبا ثابتي دارند . يعني قدرت حمل رودخانه با مواد وارد شونده به آن ، به حال تعدل در آمده است و هر چقدر مواد از حوضه آبريز به آن اضافه شود ، توسط رودخانه به دريا و درياچه حمل مي گردد. چنين رودخانه ايي به نام رودخانه در حال تعادل و يا رودخانه بالغ Mature river خوانده ميشود . بديهي است كه ادمه حالت تعادل به وضعيت سطح مبناي رودخانه بستگي دارد و مسلما در صورتي كه اين سطح تغيير كند تعادل نيز به هم خواهد خورد . از نكاتي كه بايد به آن توجه كرد شكل دره هاي حفر شده بوسيله رودخانه هاست كه اين دره ها عموما به شكل v هستند .
به طور كلي عمل حفر رودخانه در نتيجه مسير آن تابع عوامل زير است
شيب اوليه سطح زمين
سنگ هاي مسير
درزه ها و گسله ها
چين ها

مراحل مختلف فرسايش به وسيله رودخانه ها را مي توان به سه مرحله جواني ، كمال و پيري تقسيم كرد :
مرحله جواني - در اين مرحله ، شدت فرسايش خيلي زياد است . رودخانه ها به شدت مسير خود را حفر مي كنند و دره ها عميق اند و ديواره هاي پرشيب دارند . آبشار در طول دره ها فراوان است و اختلاف ارتفاع بين سرچشمه و مصب رودخانه ( جايي كه رودخانه به دريا مي ريزد ) نيز زياد است .

مرحله كمال - در اين مرحله فرسايش منظم و از شدت آن كاسته مي شود . دره ها به شكل v اند و اختلاف ارتفاع كم مي شود . شيب ديواره هاي رودخانه نيز ملايم مي شود و ممكن است در اثر لغزش قسمت هايي از ديواره به داخل رودخانه بريزند.

مرحله پيري- ازمشخصات اين مرحله ، يكنواخت بودن سطح زمين و فقدان بريدگي هاي پر شيب و دره هاي عميق است . اختلاف ارتفاع سرچشمه و مصب رودخانه كم مي شود و دره ها وسيع اند . در اين مرحله ، رودخانه ها ي اصلي به حالت تعادل خود مي رسند و بستر آنها ثابت مي شود ولي رودخانه هاي فرعي ، ممكن است داراي شيب تند و دره هاي v شكل باشند .