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
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