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. 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 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 (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 hřbítků, které vznikají rozpouštěním na obnažených
vápencových površích
Strahler&Strahler obr.13.12 s. 346
• chemické zvětrávání je zesilováno působením člověka (emise S 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
- 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