هوازدگی: دگرگونی آرام سنگ‌ها
هوازدگی چیست و چرا اتفاق می‌افتد؟
اگر تا به حال یک سنگ ترک‌خورده در حیاط خانه یا یک صخره‌ی فرسوده در کوه دیده باشید، در واقع اثرات هوازدگی را مشاهده کرده‌اید. هوازدگی فرآیندی است که سنگ‌های سخت و یکپارچه را به تدریج خرد و تجزیه می‌کند. این فرآیند، برخلاف فرسایش۵، باعث جابه‌جایی مواد نمی‌شود، بلکه فقط آن‌ها را در محل خود دچار تغییر می‌کند. محصول نهایی هوازدگی، ایجاد ذرات ریز و تشکیل خاک است که بستر حیات برای گیاهان و بسیاری از جانداران را فراهم می‌آورد. عوامل اصلی ایجاد هوازدگی عبارت‌اند از: تغییرات دما، آب، یخ، باد، فعالیت موجودات زنده و واکنش‌های شیمیایی.
انواع اصلی هوازدگی: از ترک خوردن تا حل شدن
هوازدگی به طور کلی به دو دسته‌ی بزرگ تقسیم می‌شود. درک تفاوت این دو، کلید فهم این موضوع است.
| نوع هوازدگی | مکانیسم اصلی | مثال عینی |
|---|---|---|
| هوازدگی فیزیکی | خرد کردن سنگ بدون تغییر ترکیب شیمیایی آن | ترک‌خوردن سنگ بر اثر انجماد آب در درز و شکاف‌ها |
| هوازدگی شیمیایی | تغییر ترکیب شیمیایی سنگ و تبدیل آن به کانی‌های جدید | زنگ‌زدگی آهن موجود در سنگ‌ها |
هوازدگی فیزیکی و عوامل موثر بر آن
در هوازدگی فیزیکی، سنگ فقط به قطعات کوچک‌تر تقسیم می‌شود، اما از نظر شیمیایی تغییری نمی‌کند. مانند شکستن یک شیشه که تکه‌های آن همان جنس شیشه هستند.
مهم‌ترین عوامل هوازدگی فیزیکی عبارت‌اند از:
- انجماد و ذوب مکرر آب (عمل یخبندان): وقتی آب وارد ترک‌های سنگ می‌شود و شب یخ می‌زند، منبسط شده و به دیواره‌های ترک فشار وارد می‌کند. با ذوب شدن یخ، آب دوباره به عمق بیشتری نفوذ می‌کند و این چرخه تکرار می‌شود.
- انبساط و انقباض ناشی از گرما و سرما: در روز، سطح سنگ زیر نور خورشید منبسط و در شب منقبض می‌شود. این تغییر حجم مکرر، در نهایت باعث پوسته‌پوسته شدن و جداشدن لایه‌های بیرونی سنگ می‌گردد. این پدیده در بیابان‌ها که اختلاف دمای روز و شب زیاد است، بسیار مشهود است.
- رشد بلورهای نمک: زمانی که آب شور وارد منافذ سنگ می‌شود و تبخیر می‌گردد، بلورهای نمک درون حفره‌ها باقی می‌مانند. این بلورها هنگام رشد، فشار زیادی به اطراف وارد کرده و سنگ را خرد می‌کنند.
- فعالیت موجودات زنده: رشد ریشه‌ی گیاهان در درز سنگ‌ها، مانند یک گوه عمل کرده و سنگ را می‌شکافد. همچنین، حفاری جانورانی مانند کرم‌های خاکی و موریانه‌ها نیز سنگ‌ها را سست می‌کند.
هوازدگی شیمیایی؛ وقتی سنگ‌ها دچار دگرگونی می‌شوند
در این نوع هوازدگی، ترکیب شیمیایی سنگ یا کانی اولیه تغییر می‌کند و مواد جدیدی با خواص متفاوت به وجود می‌آیند. این فرآیند معمولاً با کمک آب که حاوی مواد محلول است، سریع‌تر رخ می‌دهد. مهم‌ترین انواع هوازدگی شیمیایی عبارت‌اند از:
| نوع واکنش | شرح فرآیند | فرمول شیمیایی نمونه |
|---|---|---|
| اکسیداسیون۶ | ترکیب اکسیژن با عناصر سنگ. مشابه زنگ‌زدن آهن. | $4Fe + 3O_2 + 2H_2O \rightarrow 2Fe_2O_3 \cdot H_2O$ |
| حل‌شدگی۷ | ماده‌ی معدنی در آب حل می‌شود. مانند حل شدن شکر در چای. | $CaCO_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow Ca(HCO_3)_2$ |
| آبکافت۸ | واکنش شیمیایی بین کانی‌های سنگ و یون‌های $H^+$ و $OH^-$ موجود در آب. | تبدیل فلدسپات به کائولینیت (خاک رس) |
هوازدگی در زندگی روزمره و طبیعت اطراف ما
اثرات هوازدگی را می‌توان در اطراف خود به وضوح دید. سنگ‌فرش‌های ترک‌خورده در پیاده‌روها نمونه‌ای از هوازدگی فیزیکی بر اثر تغییرات دما و فشار هستند. لکه‌های قهوه‌ای-قرمز روی سنگ‌های قبرستان یا دیوارهای قدیمی، نشانه‌ی هوازدگی شیمیایی از نوع اکسیداسیون است که در آن آهن موجود در سنگ با اکسیژن ترکیب شده است. تشکیل غارهای آهکی مانند غار علیصدر، نتیجه‌ی هوازدگی شیمیایی از نوع حل‌شدگی است. آب و دی‌اکسیدکربن، سنگ آهک ($CaCO_3$) را حل کرده و حفره‌های بزرگ ایجاد می‌کنند. حتی تشکیل خاک حاصلخیز که کشاورزی بر روی آن امکان‌پذیر است، حاصل میلیون‌ها سال هوازدگی فیزیکی و شیمیایی بر روی سنگ‌های بستر است.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاسخ: خیر. این دو مفهوم مرتبط اما متفاوت هستند. هوازدگی به تجزیه و خرد شدن سنگ در محل خود اشاره دارد. در حالی که فرسایش به جابه‌جایی مواد و ذرات حاصل از هوازدگی توسط عواملی مانند آب، باد یا یخچال‌ها گفته می‌شود. هوازدگی سنگ را آماده‌ی فرسایش می‌کند.
پاسخ: هر دو نوع اهمیت خود را دارند. هوازدگی فیزیکی با ایجاد ترک و منفذ، سطح تماس سنگ را با عوامل هوازدگی شیمیایی افزایش می‌دهد و راه را برای نفوذ آب و مواد شیمیایی باز می‌کند. از طرفی، هوازدگی شیمیایی است که ترکیب اصلی سنگ را تغییر داده و خاک جدید تشکیل می‌دهد. بنابراین این دو فرآیند معمولاً به صورت همزمان و مکمل یکدیگر عمل می‌کنند.
پاسخ: از دیدگاه انسانی، هوازدگی می‌تواند باعث تخریب بناهای تاریخی و سازه‌ها شود. اما از دیدگاه سیاره‌ی زمین، هوازدگی یک فرآیند کاملاً مفید و حیاتی است. بدون هوازدگی، خاکی تشکیل نمی‌شد و حیات گیاهی و در نتیجه حیات جانوری روی خشکی به شکلی که می‌شناسیم، وجود نداشت. همچنین هوازدگی شیمیایی به تنظیم سطح دی‌اکسیدکربن جو و تثبیت آب و هوا کمک می‌کند.
پاورقی
۱ هوازدگی (Weathering)
۲ چرخه‌ی سنگ (Rock Cycle)
۳ هوازدگی فیزیکی (Physical Weathering)
۴ هوازدگی شیمیایی (Chemical Weathering)
۵ فرسایش (Erosion)
۶ اکسیداسیون (Oxidation)
۷ حل‌شدگی (Dissolution)
۸ آبکافت (Hydrolysis)