Ścieranie (erozja) - Attrition (erosion)
Ścieranie to proces erozji, który zachodzi podczas kolizji i transportu skał . Transport odłamków osadów i wygładzanie powierzchni podłoża skalnego ; może to być przez wodę lub wiatr. Skały podlegające erozji ściernej często znajdują się na dnie strumienia lub w jego pobliżu . Wycieranie jest również częściowo odpowiedzialne za przekształcanie głazów w mniejsze skały, a ostatecznie w piasek.
Erozja ścierna umożliwia zrozumienie przeszłych i obecnych zmian geologicznych, a także interpretację środowisk paleogeomorficznych . Naukowcy wykorzystują kształty cząstek (wynik ścierania) do badania erozji i zmian środowiskowych.
Mechanizm
- Skutki starcia wzdłuż rzeki Haast w Nowej Zelandii
Kamyczki są zwykle większe w górę rzeki...
...i zmniejszać się dalej w dół rzeki...
Stopień ścierania zależy od wielu czynników: właściwości cząstek, takich jak rozmiar, kształt, powierzchnia, porowatość, twardość i pęknięcia, a także właściwości środowiskowych, takich jak czas, prędkość , ciśnienie , ścinanie i temperatura.
Ogólnie rzecz biorąc, cząstki są bardziej narażone na ścieranie dalej w dół rzeki, ponieważ prędkość rzeki jest zwykle większa, a zatem jej kompetencja (zdolność do przenoszenia osadów) jest zwiększona. Oznacza to, że ładunek ociera się o siebie bardziej iz większą siłą, gdy jest zawieszony w rzece, zwiększając w ten sposób erozję przez ścieranie. Chociaż po transporcie na pewną odległość jest punkt, w którym kamyki osiągają rozmiar stosunkowo odporny na dalsze ścieranie. Rozkład wielkości ziaren osadów powstałych w wyniku ścierania będzie również kontrolowany przez litologię skały, z której pochodzą. Rozmiary cząstek zwykle zmniejszają się w sposób ciągły, gdy rzeka płynie dalej w dół rzeki, w procesie zwanym klarowaniem w dół rzeki. Ponieważ ścieranie wpływa na rozmiar kamyków, wpływa również na ruch kamyków, a rozmiar i stan kamyków mogą wyjaśniać przeszłe warunki dróg wodnych, takie jak przepływ.
Szybkość erozji
Na szybkość erozji w wyniku ścierania wpływa kształt skał, litologia i energia uderzenia, dlatego bardziej miękkie skały są bardziej podatne na erozję ścierną. Gdy na podłożu skalnym dochodzi do ścierania i pękania, zostaje ono zawieszone: poniżej rzeki lub drogi wodnej obciążenie podłoża wzrasta z powodu ścierania. Na zawieszony osad duży wpływ ma litologia, nachylenie basenu, opady i pożary; pożary na ogół znacząco zakłócają środowisko, a tym samym ich geologię. Tempo erozji, w odniesieniu do ścierania, jest największe w ciekach wodnych, które są strome z miękkimi skałami, takimi jak łupki , mułowce lub inne pospolite skały osadowe.
Zaokrąglanie skał i ziaren piasku odbywa się znacznie wolniej w środowisku wodnym niż pod wpływem wiatru. Dzieje się tak, ponieważ cząsteczki wody wokół piasku chronią go przed zderzeniami, a gęstość wody obniża energię uderzenia. Dodatkowo im bardziej nieregularna (w porównaniu do zaokrąglonej) jest cząsteczka osadu, tym bardziej jest podatna na erozję. Jednak zaokrąglone cząstki są często wynikiem silnych środowisk erozji.
Różnice w litologii wpływają na to, jak szybko erozja (ścieranie) zmienia linię brzegową . Zaobserwowano, że skały łupkowe szybko się zaokrąglają, ale potem szybko ulegają erozji. Podczas gdy kwarcyt pozostaje zaokrąglony przez dłuższy czas. Stwierdzono, że kwarcyt łatwo zaokrągla się w porównaniu z łupkiem i piaskowcem . Łupki często ulegają erozji, tworząc płaską powierzchnię pod wpływem ścierania o wysokiej energii, a nie zaokrągloną cząsteczkę. Piaskowiec eroduje do kształtu pomiędzy kwarcytem a łupkiem. Skały, które przeszły zmiany chemiczne, takie jak lityfikacja, mają tendencję do silnej odporności na erozję.
Ekspozycja kosmogeniczna
Erozja może wpływać na datowanie kosmogeniczne narażenia głazów poprzez zmianę stężenia izotopów kosmogenicznych . Tak więc, ustalając ekspozycję kosmogeniczną dla dwóch próbek tej samej skały, można znaleźć czas ekspozycji i szybkość erozji. Im dokładniejszy i dokładniejszy pomiar izotopów, tym dokładniejsza będzie szybkość erozji lub czas ekspozycji. Datowanie ekspozycji kosmogenicznej jest potężnym narzędziem pozwalającym zrozumieć proces, w jakim przechodzą skały, i może prowadzić do lepszego zrozumienia badań geomorfologicznych.
Ścieranie się w środowiskach oceanicznych
Ścieranie się w środowiskach oceanicznych jest opisywane jako „oceany konsumujące ląd”, ponieważ wysoka energia uderzeniowa fal i wysoka sedymentacja pozwalają na znaczną erozję punktów styku ocean-ląd. Ścieranie się oceanów powoduje cofanie się linii brzegowych i zwiększanie głębokości oceanów do głębokości podstawy fal.
Podnoszenie się poziomu mórz doprowadziło do nasilenia erozji wybrzeży . Budzi to obawy decydentów, badaczy zajmujących się wybrzeżem i planistów nieruchomości z powodu wpływu erozji na powodzie.
Skaliste wybrzeża mają tendencję do braku roślinności: prowadzi to do niewielkiej ilości lub braku kwasu humusowego (związków organicznych, takich jak gleba). Brak kwasu huminowego oznacza mniejszą erozję chemiczną, więc erozja na liniach brzegowych jest prawie wyłącznie spowodowana zderzeniami cząstek.
Ścieranie w warunkach wulkanicznych
Gdy popiół i wulkaniczne piroklasty wybuchają z wulkanu , ulegają zużyciu. Ścieranie jest jednym z powodów, dla których popiół wulkaniczny jest bardzo drobnoziarnisty. Im większa erozja na skutek ścierania, tym bardziej powstaje drobnoziarnisty popiół. Konsekwencją tego jest zakłócenie stabilności geologicznej wulkanu, zróżnicowanie tefry (skały i cząstki wyrzucone z wulkanu podczas erupcji) oraz więcej cząstek w atmosferze wpływających na klimat. Na szybkość ścierania się tefry wpływa wielkość wulkanu, a konkretnie głębokość i wysokość kolumny wulkanicznej.
Podobne procesy
Skutki ścierania można pomylić z efektami sortowania, w którym na uziarnienie osadów wpływają mechanizmy transportu osadów , np. suspensja vs obciążenie złoża. Wpływa to najbardziej na plaże żwirowe, ponieważ kamyki zderzają się ze sobą, co powoduje ich wygładzenie. Ścieranie cząstek stałych obserwuje się również w przemyśle chemicznym, gdzie jest to niepożądane. Produkty mogą zostać utracone w trakcie procesu i mogą powstać zanieczyszczenia wymagające dodatkowej filtracji.
Ścieranie występujące w zastosowaniach przemysłowych wynika z wielu mechanizmów: mechanicznych, termicznych i chemicznych. W przypadku obróbki strumieniowo-ściernej żywotność ścierniwa (piasku lub śrutu) jest ograniczona przez ścieranie, ponieważ w miarę ścierania się powierzchni obrabianego przedmiotu ścierniwo również się psuje. Ścieranie przyczynia się do innych rodzajów erozji, takich jak deflacja i korozja . Chociaż ścieranie jest często uważane za rodzaj korozji, różnią się one tym, że ścieranie nie przesuwa stacjonarnych powierzchni, a zamiast tego powoduje ich erozję przez przechodzące materiały.