درز و شکاف سنگ: راههای نفوذ آب و هوا
انواع اصلی درز و شکاف در سنگها
همهی ترکهای سنگ یکسان به وجود نمیآیند. دانشمندان زمینشناس آنها را بر اساس چگونگی تشکیلشان دستهبندی کردهاند. دانستن این انواع به ما کمک میکند بفهمیم چرا یک سنگ خاص ترک خورده است.
| نوع شکاف | چطور تشکیل میشود؟ | مثال ملموس |
|---|---|---|
| درزهای انقباضی (ترکهای گِلی) | وقتی گل یا رسِ خیس در اثر گرمای خورشید خشک میشود، حجمش کم شده و میترکد. این اتفاق در مقیاس بزرگتر برای سنگهای رسی هم میافتد. | ترکهای خشک شدن حاشیهی یک برکه یا رودخانه خشک شده. |
| شکافهای فشار برداری | سنگهایی که در عمق زمین تحت فشار زیاد بودهاند، وقتی به سطح میآیند (مثلاً با فرسایش کوه)، این فشار برداشته شده و سنگ مانند یک فنر رها شده، منبسط و ترک میخورد. | لایههای پوست پیازی شکل روی سنگهای گرانیتی در کوهها. |
| درزهای تکتونیکی (گسلهای کوچک) | در اثر حرکت و برخورد صفحات پوسته زمین، نیروهای عظیمی به سنگ وارد شده و آن را میشکافد. این شکافها میتوانند بسیار بزرگ باشند. | شکافهای عمودی و صاف در دیوارههای کوهستانی. |
| شکافهای انجماد-ذوب | مهمترین نوع! آب به داخل یک ترک کوچک نفوذ میکند. شب، وقتی دما به زیر صفر میرسد، آب یخ میزند و حجم آن حدود 9% افزایش مییابد. این افزایش حجم، فشار زیادی به دیوارههای ترک وارد کرده و آن را گشادتر میکند. | ترکهای روی سنگفرش پارک یا آسفالت خیابان بعد از زمستانهای سرد. |
نقش آب و هوا در بزرگتر شدن شکافها
پس از تشکیل یک ترک اولیه، آب و هوا مانند یک هنرمند صبور، به آرامی شروع به حکاکی و تغییر آن میکند. این فرآیند که هوازدگی نام دارد، از طریق چند مکانیسم اصلی اتفاق میافتد:
۱. چرخه انجماد و ذوب: همانطور که در جدول توضیح داده شد، این قویترین عامل در مناطق سردسیر است. فرمول سادهای برای فهم قدرت یخ زدن آب وجود دارد: فشار ناشی از انبساط آب هنگام یخ زدن آنقدر زیاد است که میتواند حتی سختترین سنگها را بشکافد. اگر فرض کنیم آب در یک فضای بسته یخ بزند، فشار تولید شده را میتوان با رابطهای ساده نشان داد.
$ فشار \propto افزایش \ حجم $ (یعنی فشار با افزایش حجم رابطه مستقیم دارد).
۲. نفوذ آب باران اسیدی: باران خالص کمی اسیدی است، اما با حل کردن گازهایی مانند دیاکسید کربن
$(CO_2)$ از هوا، اسیدیتر میشود. این باران اسیدی وقتی به سنگهای آهکی برخورد میکند، با مواد معدنی آنها واکنش شیمیایی داده و آنها را در خود حل میکند. این کار باعث گشاد شدن شکافها میشود. معادله سادهی این واکنش به این شکل است:
$ CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca^{2+} + 2HCO_3^- $
(سنگ آهک + دیاکسید کربن + آب یونهای محلول تولید میکند).
۳. رشد ریشه گیاهان (هوازدگی زیستی): دانه یک گیاه در شکاف سنگ که کمی خاک جمع شده، جوانه میزند. ریشههای کوچک آن به دنبال آب و غذا به درون ترک رشد میکنند. با بزرگ شدن گیاه، ریشهها مثل یک گوه طبیعی عمل کرده و سنگ را به تدریج میشکافند.
از ترک کوچک تا غار بزرگ: یک داستان فرسایش
بیایید سرگذشت یک ترک سنگ آهکی را در یک منطقه پر باران دنبال کنیم. این مثال عملی، تأثیر ترکیبی آب و هوا را نشان میدهد:
ابتدا، یک شکاف تکتونیکی کوچک بر روی یک دیواره سنگ آهکی تشکیل میشود. باران اسیدی مداوم، با حل کردن سنگ، این شکاف را به تدریج گشاد میکند. آبهای ناشی از بارش، از این مسیر جدید عبور کرده و مواد حل شده را با خود میبرند. پس از سالها، این شکاف به یک درز و سپس به یک دالان کوچک زیرزمینی تبدیل میشود. با ادامه این فرآیند در طول هزاران و میلیونها سال، این دالان آنقدر بزرگ میشود که به یک غار شگفتانگیز تبدیل میگردد. استالاکتیت و استالاگمیتهای داخل غارها نیز خود نتیجه چکیدن آب از سقف و رسوب مواد معدنی حل شده هستند. بنابراین، یک ترک کوچک میتواند سرآغاز پیدایش یک دنیای زیرزمینی کامل باشد!
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
- استفاده از سنگهای بادوامتر (مانند گرانیت) در مناطق پر بارش یا سرد.
- درزگیر مخصوص سنگ که تا حدی مانع نفوذ آب به داخل ترکهای ریز میشود.
- نصب صحیح و زهکشی مناسب پشت سنگنما تا آب به مدت طولانی در پشت آن نماند.
پاورقی
1 درز و شکاف سنگ (Rock Fissures and Cracks): به هرگونه شکاف، ترک یا فاصله در توده سنگ گفته میشود که میتواند از میکروسکوپی تا بسیار بزرگ باشد.
2 هوازدگی (Weathering): فرآیند تجزیه و خرد شدن سنگها و کانیها در سطح زمین تحت تأثیر عوامل جوی، زیستی و شیمیایی، بدون جابهجایی مواد.
3 $CO_2$: فرمول شیمیایی گاز دیاکسید کربن.
4 $CaCO_3$: فرمول شیمیایی کانی کلسیت، اصلیترین ماده تشکیلدهنده سنگ آهک.
