Exogén erők és folyamatok Előadó: Dr. Cserny Tibor egyetemi docens Földtani ismeretek 4. témakör: Exogén erők és folyamatok Előadó: Dr. Cserny Tibor egyetemi docens

Témakör vázlat Mállás (fizikai, kémiai, biológiai) Anyagszállítás (gravitációs, folyóvízi, deflációs, glaciális, stb.) Üledékképződés (kontinentális és szárazföldi üledékképződési környezetek) Kőzettéválás és utólagos átalakulások

Mállás A kőzetek felszínen vagy felszínközelben zajló mechanikai és/vagy kémiai hatásra történő lebomlását, elváltozását mállásnak nevezzük. A fizikai mállás a kőzetek felaprózódása. A kémiai mállás oldódási folyamatot jelent, fő hatótényezője a víz és a benne oldott CO2, valamint az O2 A biológiai mállás az élőlény által együttesen kiváltott fizikai és kémiai mállás.

Mállás A kőzetrések exponenciális mértékben növelik meg a víz és levegő hatásának kitett szabad felületet a kőzetekben. 

Mállás A mállás leggyorsabban a kialakult feldarabolódott kőzetfelszínek élein és sarkain halad előre, s egyre fokozódik a feldarabolódás.

Fizikai mállás Meteorit becsapódások (szerepe a Holdon és a Földön) Napbesugárzás (direkt inszoláció) – elnyelődés mértéke, a kőzetfelület albedója – hőtágulás és lehűlési összehúzódás – aprózódás, szétesés (főleg sivatagokban) Fagyhatás (a legintenzívebb mállást kiváltó ok, főleg mérsékelt égövön) Kristálynövekedés (talajvízből kiváló sók) Repedezés (mélységi kőzetek felszíni tágulása, illetve vulkáni kőzetek lehűlése)

Kémiai mállás Hidrolízis (a földpátok agyagásványokká alakulása, sok víz hatására, lúgos környezetben) KAlSi3O8 (ortoklász) + víz és H+ = illit illit + víz és H+ = kaolinit kaolinit + víz = Al(OH)3 (gibbsit) Oxidáció: FeS2 (pirit) + H2O és O2 = vasIIszulfát és kénsav vasIIszulfát + kénsav + O2 = vasIIIszulfát és víz vasIIIszulfát + víz = FeOOH (goethit) és kénsav

Kémiai mállás Hidratáció: Karbonátok oldódása: Fe2O3 (hematit) – FeOOH (goethit) CaSO4 (anhidrit) – CaSO4x2H2O (gipsz) Karbonátok oldódása: H2O + CO2 = H2CO3 CaCO3 (kalcit, mészkő) + H2CO3 = Ca(HCO3)2

Kémiai mállás Szilikátok különböző éghajlaton és csapadékviszonyok közötti mállása: allitos mállás (lúgos közegben, forró és nedves éghajlaton) => laterit sziallitos mállás (gyengén savas közegben, mérsékelt, nedves éghajlat) => kaolinit; (de szárazabb éghajlat és Ca, Fe, Mg jelenlétében) => montmorillonit (bentonit) podzolos mállás (gyengén savas közegben, hideg és nedves éghajlaton) => tiszta kvarc

Biológiai mállás A biológiai mállás a növényzet által kiváltott fizikai és kémiai mállás együttesen. A növényi gyökerek m3-es kőtömbök letörésére képesek a talajképződést segíti

A mállást befolyásoló tényezők a kiinduló kőzet anyaga és tulajdonságai (kötésanyag) az éghajlat (hőmérséklet + csapadék) vízelvezetés (állandóan friss víz utánpótlás) domborzat (talajvízszint helyzete + lemosódás)

A kiinduló kőzet anyaga szerint Gránit mállása során jórészt murvásodás történik, a kőzet önálló szemcsékké esik szét. Mérsékelt klímán agyagásványok keletkeznek, a Na, K, Ca jó része eltávozik, a kvarc feldúsul. Nedves trópusi klímán a magnetit tartalom hematittá alakulhat. Bazalt, gabbró eredeti összetételében plagioklász, piroxén magnetit szerepel. A plagioklász és piroxén vízfelvétellel agyagásványokká, és vízben oldott ionokká  (Ca, Mg) alakul. Mészkő és dolomit mállása nedves klímán oldódás útján történik  (karsztosodás). Limonit, kvarc, agyagásvány dúsulhat az oldási maradékban.

A mállás és a földrajzi helyzet kapcsolata

A topográfia hatása Kiemelkedett területek jobban ki vannak téve szél és csapadék hatásának, illetve nagyobb az un. relief-energiájuk (a kiemelkedett helyzetből adódó gravitációs  energia) mint a sík területeknek. Kiemelkedett területekről nagyobb mértékű a mállási termékek elszállítódása, s így új friss felületek válnak szabaddá a mállás számára. Ha a mállástermékek helyben maradnak, a mállás elérheti a 100-200 m mélységet is. A mállás intenzitása más és más a különböző irányba néző lejtőkön (napsugárzás intenzitása, illetve párolgás mértéke különböző).

Anyagszállítás A mállott kőzetanyag általában elszállítódik, ami a felszín lepusztulását (erózió, denudáció) eredményezi.

Anyagszállítás Gravitációs: lejtős felszínen, általában szállítóeszköz nélkül jön létre (omlás, csuszamlás, suvadás, rogyás, törmelék-és iszapfolyás) Fluviatilis (folyóvízi): oldott, lebegtetett, görgetett üledék, V-alakú völgyekben. Az üledékképződés és a folyósebesség fordítottan arányos. Deflációs (szél által, eolikus): a szél sebességének függvényében elsősorban sivatagi körülmények között. Abrázió (tengerparti hullámverés) Exaráció (gleccserek eróziós hatása), U-alakú völgyekben, osztályozatlan törmelék.

Gravitációs folyamatok osztályozása

Egy suvadás formai elemzése

Gravitációs folyamatok

Eróziós folyamatok

Eróziós folyamatok

Fluviális szállítás és üledéktípusok

Folyódelta és üledékei

Folyóvízi mozgás

Folyóvízi üledékszállítás

A meanderek

Folyóvízi árterek üledékei

Folyóvízi üledékek szerkezete

Eolikus folyamatok

Eolikus folyamatok szaltáció Barkán dűne korrázió Kritikus nyírási Sebesség, cm/sec szaltáció Barkán dűne korrázió

A deflációs folyamat

Az eolikus üledékek

Eolikus üledék: a lösz

A típusos és infúziós lösz szemcseeloszlása

Az abráziós jelenség

A lagúnák üledékei

Glaciális folyamat és morfológia

Glaciális üledékek Tillit Varvok

Üledékképződés (Geo)Fácies (=földtani kifejlődés, arculat): a kőzet mindazon kőzettani (litofácies) és őslénytani (biofácies) jellemzői, amelyek a keletkezés körülményeire utalnak. Izopikus (különböző kor, azonos környezet) és heteropikus (azonos kor és különböző környezet) fácies. Walther-féle fáciestörvény: folyamatos rétegsor estében egymás felett csak olyan fáciesek helyezkednek el, amelyek egy időben egymás mellett is megtalálhatóak. Hutton-Lyell féle aktualizmus elve: a földtörténet során az üledékképződési feltételek a maihoz hasonlóak voltak. Az üledékképződési környezetek 2 nagy csoportja: szárazföldi és tengeri

Walther-féle fáciestörvény

Szárazföldi üledékképződési környezetek Eljegesedett területek Sivatagi területek Folyóvízi (fluviatilis) környezet Delta fáciesek Tavi üledékképződés Forrás- és barlangi üledékek

Tengeri üledékképződési környezetek Litorális öv Zátonyok és lagunák öve Self öv (szublitorális fácies) Kontinentális lejtő (bathiális fácies) Óceáni medence (abisszális fácies)

Kőzettéválás és utólagos átalakulások Diagenezis (kőzettéválás): laza, víztartalmú üledékből üledékes kőzet válik, melynek lépései: Tömörödés (kompakció) Cementáció (megkötés), konkréciók (összenövések) Epigenezis: kőzettéválás utáni változás Átkristályosodás Részleges kioldás

Utólagos átalakulások Metaszomatózis (áttestesülés) Dolomitosodás Hidrotermális kovásodás, meszesedés Agyagosodás, szerpentinesedés, propillitesedés Ércesedés (szkarnosodás)

Utólagos átalakulások Metamorfózis (kőzetátalakulás) Jelentős nyomás és/vagy hőmérséklet Kontakt (T), dinamo (P) és regionális (P, T) Izokémikus (a vegyi összetétel változása nélkül) és allokémikus (a vegyi összetétel változásával) Orto (ha magmás kőzetből) és para (ha üledékesből) keletkezett Mélység szerint: epizóna (felső), mezozóna (középső) és katazóna (alsó)