ZVĚTRALINY A SVAHOVÉ POHYBY 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; 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 buď - zahrnují objemové změny samotné horniny (exfoliace, insolační zvětrávání) - zahrnují objemové změny vyvolané 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 vyplňování 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. CaSO[4].nH[2]O - sádrovec), méně jsou rozpustné karbonáty (CaCO[3] -- vápenec, MgCO[3] -- 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 primárních minerálů 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 (H[2]CO[3]) na H^+ a HCO[3]^- ˙ 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 (H[2]CO[3]), která se vytváří rozpouštěním CO[2] ve vodě ˙ k působení H[2]CO[3] jsou náchylné zejména vápence, dolomity a mramory -> výsledkem je vznik krasových jevů (tvarů) ˙ škrapy = systémy žlábků a hřbítků, které vznikají rozpouštěním na obnažených vápencových površích Strahler&Strahler obr.13.12 s. 346 ˙ chemické zvětrávání je zesilováno působením člověka (emise S a NO[x], 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 - charakter 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, nejčastěji 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