Phong hóa, Xói mòn và Vận chuyển trầm tích

Phong hóa làm đá vỡ vụn tại chỗ, xói mòn loại bỏ vật liệu đã bị phong hóa, và vận chuyển mang vật liệu đó đi khắp cảnh quan đến nơi cuối cùng nó được lắng đọng dưới dạng trầm tích.

Definition

Phong hóa là quá trình phá vỡ đá tại chỗ bằng các quá trình vật lý và hóa học, xói mòn là sự loại bỏ các hạt vật chất tạo thành, và vận chuyển trầm tích là sự di chuyển của chúng bởi nước, gió, băng hoặc trọng lực đến một địa điểm lắng đọng.

Scope

Chủ đề này bao gồm quá trình hình thành và di chuyển của trầm tích: phong hóa vật lý và hóa học, các tác nhân xói mòn, và các phương thức vận chuyển bởi nước, gió, băng và trọng lực, bao gồm mối quan hệ giữa năng lượng dòng chảy và kích thước hạt. Đây là một nửa thượng nguồn của hệ thống trầm tích.

Core questions

• Những quá trình vật lý và hóa học nào làm đá vỡ vụn?
• Yếu tố nào kiểm soát việc một hạt có kích thước nhất định bị xói mòn, vận chuyển hay lắng đọng?
• Các tác nhân vận chuyển khác nhau phân loại và định hình trầm tích như thế nào?

Key theories

Năng lực và mối quan hệ Hjulström

Các thí nghiệm của Hjulström đã liên hệ vận tốc dòng chảy với việc các hạt có kích thước nhất định bị xói mòn, mang đi hay lắng đọng, cho thấy rằng các hạt kết dính mịn cần vận tốc cao hơn để xói mòn so với việc giữ chúng lơ lửng.

Chế độ phong hóa và khí hậu

Phong hóa vật lý chiếm ưu thế trong môi trường lạnh và khô cằn trong khi phong hóa hóa học chiếm ưu thế trong môi trường ấm và ẩm ướt, do đó khí hậu kiểm soát bậc nhất tốc độ và sản phẩm của sự phá vỡ đá.

Mechanisms

Phong hóa vật lý làm đá vỡ vụn thông qua các quá trình như nêm băng và bong vảy, trong khi phong hóa hóa học làm thay đổi khoáng chất bằng cách hòa tan, thủy phân và oxy hóa, tạo ra sét và các ion hòa tan. Các hạt bị xói mòn di chuyển dưới dạng tải đáy, tải lơ lửng hoặc tải hòa tan tùy thuộc vào kích thước hạt và năng lượng dòng chảy; khi năng lượng vận chuyển giảm, các hạt thô nhất lắng xuống trước, phân loại trầm tích theo kích thước.

Clinical relevance

Phong hóa và xói mòn kiểm soát sự hình thành đất và năng suất nông nghiệp, tải lượng trầm tích ảnh hưởng đến hồ chứa và chất lượng nước, và các mối nguy hiểm về lở đất và xói mòn, trong khi các sản phẩm hòa tan của phong hóa silicat ảnh hưởng đến chu trình carbon dài hạn và khí hậu.

History

Nghiên cứu định lượng về vận chuyển trầm tích bắt đầu với công trình của Gilbert và những người khác về sông vào thế kỷ XIX, phát triển thông qua biểu đồ xói mòn–lắng đọng năm 1935 của Hjulström và các nghiên cứu giữa thế kỷ của Bagnold về vận chuyển bằng gió và nước, và tiếp tục trong địa mạo học dựa trên quá trình hiện đại và mô hình hóa bề mặt Trái đất.

Key figures

• Filip Hjulström
• Ralph Bagnold
• Grove Karl Gilbert

Seminal works

• hjulstrom1935

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa phong hóa và xói mòn là gì?

Phong hóa là sự phá vỡ đá tại chỗ, không có sự di chuyển đáng kể, trong khi xói mòn là sự loại bỏ và vận chuyển vật liệu đã bị phá vỡ ra khỏi nguồn của nó.