VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ
TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA

SEDIMENTÁRNÍ PROCESY

ZVĚTRÁVÁNÍ

FYZIKÁLNÍ

Jako fyzikální (mechanické) zvětrávání se označuje zpravidla mechanický rozpad hornin na větší nebo menší úlomky až zrna jednotlivých nerostů, jenž je vyvolán tlakem nebo apětím ve zvětrávající hornině. Hlavními příčinami tohoto rozpadu jsou velké teplotní výkyvy spolu s inhomogenitou hornin a odlišnými fyzikálními vlastnostmi jejich horninotvorných minerálů. Fyzikální zvětrávání se projevuje rozpadem hornin, aniž by však docházelo k zásadnější změně jejich chemického složení. K hlavním faktorům fyzikálního zvětrávání patří.

K hlavním faktorům fyzikálního zvětrávání patří:

• Insolace se nejvýrazněji projevuje v horkých aridních oblastech s nedostatečně vyvinutým rostlinným krytem (zejména na pouštích). Na dezintegraci hornin má zde prvořadý vliv teplota, jejímž hlavním zdrojem je sluneční záření. Základní příčinou rozpadu hornin je rozdílná schopnost jednotlivých minerálů dodanou tepelnou energii sorbovat. Změna eploty horniny vyvolává nestejnoměrné změny v objemu jednotlivých minerálů, majících odlišný koeficient tepelné roztažnosti. Důsledkem tohoto procesu může být vznik trhlin v povrchové vrstvě horniny. Při přímém ozáření horniny sluncem mohou být změny v objemu jednotlivých minerálů ještě výraznější, neboť minerály tmavé barvy se zahřívají podstatně více než minerály světlé. Vzhledem k tomu, že horniny jsou špatnými vodiči tepla, postihují tyto změny jen povrchovou vrstvu horniny. Pravidelnými denními i sezónními změnami teploty tak může docházet k odprýskávání či odlupování tenkých slupek či vrstviček horniny od zvětrávajícího povrchu. Popsaný jev bývá označován jako tzv. deskvamace.


• Zmrzlá voda způsobuje rovněž mechanické zvětrávání a uplatňuje se především v oblastech s dostatečnými srážkami a občasnými teplotami klesajícími pod 0 °C. Mechanické zvětrávání je vyvoláno přechodem vody ze skupenství kapalného do skupenství pevného. Voda přítomná v pórech, trhlinách či v dutinách horniny při zmrznutí zvětšuje svůj objem zhruba o 9 %, což vede k jejich mechanickému namáhání a mrazovému tříštění horniny - gelivaci. Podle některých výpočtů může led působit na stěny pórů, trhlin a dutin silou dosahující teoreticky hodnoty až kolem 200 MPa. Podmínkou intenzivních účinků tohoto druhu zvětrávání je úplné vyplnění horninových pórů vodou.


• Pronikání kořenů rostlin do skalního podloží představuje nejvýznamnější fyzikální zvětrávání biologického původu, které je nejčastější v podmínkách humidního klimatu. Současně se svým růstem zvětšují rostliny svůj kořenový systém, který postupně prorůstá drobnými puklinami a trhlinami v hornině a tyto mechanicky rozšiřuje. Destrukční účinky se mohu násobit kývavými pohyby, které se na kořeny přenášejí z kmenů stromovitých rostlin. Současně s mechanickým působením podporuje kořenový systém v omezené míře i zvětrávání chemické, neboť v bezprostřední blízkosti rostlinných kořenů dochází v důsledku vzájemné látkové výměny mezi rostlinou a okolím k vylučování slabých organických kyselin, které horninu postupně naleptávají. V menším rozsahu se na procesech mechanické destrukce hornin podílejí také vrtaví živočichové, jako jsou někteří mlži, gastropodi, larvy hmyzu nebo červů.


• Krystalizační účinky se projevují nejčastěji v podmínkách aridního klimatu a na fyzikálním zvětrávání se uplatňují obdobným způsobem jako led. Hlavní roli zde mají soli krystalizující z mineralizovaných roztoků obsažených v pórech zvětrávaných hornin. Při krystalizaci z přesycených roztoků dochází zpravidla k výraznému zvětšení objemu narůstajících krystalů. Vlivem tohoto tlaku, popř. tlaku vyvolaného hydratací (např. anhydritu aj. solí), se hornina může postupně rozpadat.

Mechanický rozpad je hlavním faktorem vyvolávajícím rozrušování hornin v aridním nebo polárním klimatu. Nejvýraznější projevy mechanického zvětrávání bývají proto patrné především v oblastech pouštních a periglaciálních. V humidním klimatu bývá mechanický rozpad obvykle doprovázený různě výraznými projevy chemického zvětrávání. Mezi fyzikálním a chemickým zvětráváním nelze vymezit ostrou hranici. Fyzikální zvětrávání vždy napomáhá účinnějšímu zvětrávání chemickému a oba druhy zvětrávání se tak vzájemně podmiňují a doplňují.