ZVĚTRALINY A SVAHOVÉ POHYBY

 

Literatura

Strahler, A. –  Strahler, A. (1999): Introducing Physical Geography. Wiley, New York, 575 s. Kapitola: Weathering and Mass Wasting, s. 336 – 355.

 

1. Úvod

·        zvětrávání = termín zastřešující všechny procesy vedoucí k fyzikálnímu rozpadu a chemickému rozkladu hornin nacházejících se v blízkosti zemského povrchu

·        zvětrávání probíhá fyzikální, chemickou a biologickou cestou

·        svahové pohyby = pohyb půdy, zvětralin, nebo skalního podloží dolů po svahu účinky gravitace

 

2. Svahy a zvětraliny

·        svah = část zemského povrchu ukloněná vůči horizontální rovině; svahy se vymezují od sklonu 2°, plochy o sklonu 0 – 2° se klasifikují jako plošiny

·        většina svahů je pokrytá vrstvou zvětralin – tzv. zvětralinovou kůrou či zvětralinovým pláštěm (regolithem)

regolith = svrchní vrstva zemské kůry o mocnosti několik dm až desítek m která se zčásti odlišuje svým složením od podložních vrstev – rozdíly jsou způsobeny přeměnou hornin působením různých zvětrávacích procesů

·         v podloží regolithu se nachází nezvětralá hornina označovaná jako skalní podloží; skalní horniny vystupují z regolithu v podobě skalních výchozů

Strahler&strahler obr.13.1 s. 339

·        svahovina (deluvium) = sypký materiál kryjící svahy, který se pomale pohybuje po svahu směrem dolů

·        aluvium = uloženina přemisťovaná vodními toky po údolním dně

·        reziduální regolith – zvětralina na svahu přemístěná pouze gravitací, transportovaný regolith – zvětralina přemístěná transportním médiem (voda, vítr, led)

·        horniny se na zemském povrchu přizpůsobují změněným termodynamickým podmínkám zvětšováním objemu a odevzdáváním tepla

 

3. Fyzikální zvětrávání

·        fyzikální zvětrávání (mechanické zvětrávání) = pochod při kterém se původně masivní hornina drobí na různě velké úlomky, ale nemění se její chemické složení

·        procesy fyzikálního zvětrávání se odehrávají dvěma způsoby.

-         dochází k objemovým změnám samotné horniny (exfoliace, insolační zvětrávání)

-         dochází k objemovým změnám vyvolaným vniknutím cizorodé látky (voda, soli) do pórů a trhlin v hornině (mrazové zvětrávání, solné zvětrávání, tlakové působení kořenů)

·        zvětrávání do bloků, zvětrávání na minerální zrna

Strahler&Strahler obr.13.2 s. 340

 

3.1 Exfoliace

·        exfoliace = odlupování slupek či desek horniny podél puklin; pukliny vznikají jako důsledek rozpínání při odlehčení horninového tělesa; cibulovitá stavba horniny

·        exfoliační klenba

Strahler&Strahler obr.13.10 s. 344

 

3.2 Insolační zvětrávání

·        insolační zvětrávání = pochod při kterém vznikají v hornině trhliny v důsledku objemových změn vyvolaných kolísáním teploty

·        v hornině vznikají napětí vyvolaná:

-         silnějším ohřevem povrchu horniny vzhledem k jejím hlubším částem

-         rozdílným koeficient tepelné roztažnosti různých horninotvorných minerálů

-         rozdílným roztahováním a smršťováním minerálů ve směru různých krystalových os

·        intenzivní insolační zvětrávání v pouštích – denní výkyvy teploty o amplitudě až 50° C

 

3.3 Mrazové zvětrávání

·        mrazové zvětrávání = pochod při kterém dochází k  tříštění horniny tlakem způsobeným růstem ledu (ledových krystalů) v  pórech a puklinách

·        voda  při zmrznutí zvětší objem o 9 %

·        faktory intenzity mrazového zvětrávání jsou: a. obsah vody, b. rychlost zmrznutí vody

·        intenzivní mrazové zvětrávání probíhá ve vysokých zeměpisných šířkách a ve vysokých horách, kde dochází k častému překročení bodu mrazu

·        kamenné moře = nahromadění větších úlomků hornin na temenech vyvýšenin nebo mírných svazích

Strahler&Strahler obr.13.3 s. 341

·        osyp = úpatní akumulace horninových úlomků vyvětrávajících ze skalních stěn

·        suťový kužel = kuželovitá akumulace horninových úlomků při ústí erozního zářezu

Strahler&Strahler obr.13.4 s. 341

·        mrazové vzdouvání = nadzvedávání povrchu terénu růstem ledu ve zvětralinách

·        jehlový led

·        kamenné polygony = prstence větších úlomků vznikající vytříděním materiálu mrazovým vzdouváním

Strahler&Strahler obr.13.6 s. 342 

·        mrazové klíny = vznikají v jemnozrnných sedimentech většinou v aluviálních a deltových uloženinách vyplňováním kontrakčních trhlin ledem

Strahler&Strahler obr.13.7 s. 343

 

3.4 Solné zvětrávání

·        solné zvětrávání = pochod vedoucí k rozpadu horniny tlakem vznikajícím při vysrážení a růstu krystalků solí v pórech a trhlinách horniny

·        solné zvětrávání je rozšířeno zejména v aridních a semi-aridních

·        při solném zvětrávání se uplatňují např. sádrovec, mirabilit, uhličitan vápenatý, halit

·        zdroje soli: vítr přináší krystalky solí od moře; soli se tvoří se jako produkty chemického zvětrávání; odnos větrem ze solných kůr na dně periodických jezer aridních oblastí

·        úpatní výklenky, skalní brány, dutiny v pískovcích

Strahler&Strahler obr.13.8 s. 343

 

3.5 Mechanické působení kořenů rostlin

 

4. Tvary vzniklé chemickým zvětráváním

·        předpoklady chemického zvětrávání:

-         nerosty se tvořili za odlišných termodynamických podmínek než jaké panují na zemském povrchu → snaha zvětšit objem, nakypřit krystalovou mřížku

-         nerosty se dostávají do styku s různými sloučeninami

·        chemické zvětrávání probíhá několika způsoby:

-         rozpouštění (hydratace)

-         hydrolýza

-         oxidace

-         působení kyselin

 

4.1 Hydratace

·        faktory podmiňující rozpouštěcí schopnost vody: a. čas působení, b. teplota, c. obsah agresivních příměsí

·        rozpustnost různých mineráů: nejrozpustnější jsou chloridy (např. NaCl – halit) a sírany (např. CaSO4.nH2O - sádrovec), méně jsou rozpustné karbonáty (CaCO3 – vápenec, MgCO3 – dolomit), nejméně jsou rozpustné silikáty, takřka nerozpustný je křemen a muskovit

·        hydratce = dipóly vody jsou přitahovány některým svým koncem k elektricky nabitému iontu na povrchu krystalu a vytváří kolem něj hydratační obal → dochází k narušování krystalové mřížky

 

4.2 Oxidace

·        oxidace = do trhlin v krystalu vniká kyslík, který se váže na ionty krystalové mřížky

·        rychle oxidovány jsou zejména na dvojmocné ionty Fe a Mn (minerály biotit, augit, amfibol, …)

·        při oxidaci dochází k uvolňování tepla a dalšímu nakypřování krystalové mřížky

·        oxidačně-hydratační přeměna Fe v primárních minerálech vede ke vzniku nových nerostů s hnědou barvou (např. goetit, limonit) – hnědá barva je indikátorem pokročilosti zvětrávání

 

4.3 Hydrolýza

·        hydrolýza = rozklad minerálů vlivem iontů H+ a OH-

·        dalším zdrojem vodíkových iontů je disociace kyseliny uhličité (H2CO3) na H+ a HCO3-

·        vodíkové ionty vytlačují z krystalové mřížky jiné prvky; nejsnáze jsou vytlačovány ze silikátů kationty Na, K, Ca, Fe a Mn  

 

4.4 Působení kyselin

·        z anorganických kyselin se uplatňuje zejména kyselina uhličitá (H2CO3), která se vytváří rozpouštěním CO2 ve vodě

·        k působení H2CO3 jsou náchylné zejména vápence, dolomity a mramory → výsledkem je vznik krasových jevů (tvarů)

·        škrapy = systémy žlábků a hřebínků, které vznikají rozpouštěním na obnažených vápencových površích

Strahler&Strahler obr.13.12 s. 346

 

·        chemické zvětrávání je zesilováno působením člověka (emise SO2 a NOx, kyselé deště)

Strahler&Strahler obr.13.13 s. 346

·        charakter zvětrávání a mocnost regolithu závisí na několika faktorech:

-         organická aktivita ve zvětralinách a půdách

-         klima

-         stupeň nasycení roztoku

-         minerální složení hornin vystavených zvětrávání

-         reliéf

-         čas

·        mocnost půdy a regolithu:

-         půda: zpravidla ne více než 1 – 2 m

-         regolith: zasahuje do hloubek 5 – 100 m

v našich podmínkách hloubka regolithu řádově v dm, maximálně několik m; vlhké tropy až desítky m

 

5. Svahové pohyby

·        transport zvětralin se děje:

-         gravitací

-         transportním médiem (voda, vítr, ledovec)

·        kritéria třídění svahových pohybů:

-         rychlost pohybu

-         mechanizmus pohybu

-         druh přemisťovaného materiálu

·        hlavní formy svahových pohybů:

-         ploužení

-         tečení

-         sesouvání

-         řícení

 

5.1 Ploužení (creep)

·        ploužení = velmi pomalý pohyb hornin, zvětralin nebo půd po svahu dolů

·        projevy ploužení: posuny úlomků po svahu dolů, hákování vrstev, opilé stromy, narušování statiky staveb

Strahler&Strahler obr.13.16 s. 348

Strahler&Strahler obr.13.17 s. 348

·        creep je vyvolán řadou jevů ve zvětralinách: střídavé zamokřování a vysušování, růst jehlového ledu, zahřívání a ochlazování, působení živočichů, zemětřesné pohyby, … → tyto jevy způsobují tzv. vzdouvání

·        půdní creep, suťový creep, mrazový creep

·        rychlost creepu závisí na několika faktorech:

-         sklon svahu

-         obsah jílových minerálů

-         zrnitost svahoviny

 

5.2 Tečení

·        tečení = svahový pohyb při které dochází ke stékání materiálu po svahu, ponejvíce v podobě proudu, v důsledku nasycení svahovin vodou; při tečení dochází k turbulentnímu proudění částic; zpravidla se jedná o rychlý pohyb

·        klasifikace tečení podle materiálu který postihuje:

-         laviny

-         blokovo-bahenní proudy

-         zemní proudy

-         bahnotoky

·        soliflukce = nejpomalejší typ tečení; jedná se o velmi pomalý pohyb vodou nasycených svahovin, který postihuje i velmi mírné svahy (o sklonu kolem 1°); aktivní zejména v chladných oblastech s výskytem permafrostu (trvale zmrzlá půda)

Strahler&Strahler obr.13.19 s. 349

·        tečení má nejen transportní, ale i erozní účinky

 

5.3 Sesouvání

·        sesouvání = pohyb svahových hmot podél smykové plochy; částice se pohybují v bloku jako jeden celek

·        sesuv

·        sesuvy se dělí podle tvaru smykové plochy na: a. laterální (rovná smyková plocha), b. rotační (konkávně prohnutá smyková plocha)

·        morfologie sesuvu: smyková plocha, odlučná hrana, sesuvná akumulace, čelo; odlučná, transportní a akumulační část

Strahler&Strahler obr.13.18 s. 349

·        mělké sesuvy postihují pouze svahoviny (hloubka 2 – 3 m), hluboké sesuvy postihují i skalní podloží

 

5.4 Řícení

·        řícení = svahový pohyb při kterém dochází k volnému pádu úlomku horniny bez kontaktu s  terénem

·        nejvíce se odehrává na skalních stěnách vysokých horských svahů (tzv. skalní řícení)

·        suťová lavina = podobá se blokovo-bahennímu proudu, ale není saturovaná vodou

·        odsedání = řítivý pohyb zahrnující rotační složku; postihuje skalní stěny porušené vertikálními puklinami nebo svislé říční břehy podemílané boční erozí

 

6. Antropogenně podmíněné svahové pohyby

·        svahové pohyby mohou být urychleny nebo vyvolány působením člověka

·        antropogenní transformace reliéfu (ATR) = působení člověka na reliéf zahrnující vznik nových tvarů nebo ovlivnění geomorfologických procesů

·        rozlišujeme tři základní způsoby jak vznikají:

-         záměrné vytváření nových tvarů reliéfu technickými prostředky – přímé ATR

-         neplánované vytváření nových povrchových tvarů – vyvolané nepřímé ATR

-         přímé nebo nepřímé ovlivňování přirozených geomorfologických procesů – modifikační nepřímé ATR

 

6.1 Indukované svahové pohyby

·        indukované svahové pohyby = svahové pohyby podmíněné činností člověka; zejména se jedná o sesuvy a různé typy proudění

 

6.2 Technogenní přemisťování horninového materiálu

·        nejmarkantnějším projevem přemisťování hornin je povrchová těžba nerostných surovin → vznikají různé přímé ATR: povrchové uhelné doly, jámové a stěnové lomy, hliníky, pískovny, štěrkovny

·        po ukončení těžby se provádí rekultivace (též renaturalizace, revitalizace), jejímž cílem je těžbou narušenou krajinu alespoň částečně uvést do původního stavu