5. fejezet - Üledékek, üledékes kőzetek

A kőzetek a felszíni körülmények között alkotórészeikre (kőzettöredékekre illetve ásványokra) esnek szét. Ennek az az oka, hogy a kőzetek és az elsődleges ásványok (amelyek eltérő nyomáson, hőmérsékleten, más vegyi hatású közegben jönnek létre) megváltozott fizikai körülményeknek, alacsonyabb nyomásnak és hőmérsékletnek vannak kitéve a felszínen, ezért egyensúlyi állapotuk megbomlik. Ezeknek a különböző fizikai és kémiai folyamatoknak az összessége a mállás. A fizikai mállás a kőzetek mechanikus aprózódását eredményezi, amelynek során a kőzetösszetevők eredeti kémiai összetétele nem változik meg. A folyékony halmazállapotú víz jelenlétében azonban a kőzetek ásványos és kémiai összetétele is megváltozik, ami a kőzetek vegyi mállásához vezet.

Az aprózódás során a kőzet szemcséi egyre kisebbek lesznek, miközben fajlagos felületük folyamatosan növekszik. Az aprózódást előidézheti a fagy, a hőmérséklet ingadozása, sókristályok kiválása, az élővilág, vagy a transzportközegek, mint pl. a víz, a jég és a szél.

A fagyhatású aprózódás lényegében a víz folyadék és szilárd halmazállapota (jég) között fellépő sűrűség- és térfogatkülönbség következménye. A folyamat során a víz a kőzetrepedésekbe (litoklázisokba) jut, majd megfagy, az így fellépő térfogat-növekedés következtében elősegítve azok tágulását. Ez az aprózódási folyamat legjellemzőbb a magashegységekben, ahol jellemző a hirtelen hőmérsékletváltozás, s a hőmérséklet gyakran ingadozik 0°C körül, valamint elegendő mennyiségű víz van jelen.

A sókristályok általi aprózódás leginkább száraz éghajlaton, valamint a sziklás tengerpartokon jellemző. Utóbbi helyeken úgynevezett méhsejtaprózódás megy végbe, amely jellegzetes üregrendszert eredményez a sziklák felszínén.

A hőingadozás hatására a kőzeteket alkotó különböző ásványok térfogata egymástól eltérő mértékben változik. Az ennek hatására fellépő feszültség nyomán repedések keletkeznek a kőzetben. Ilyen típusú aprózódás jellemző a sivatagi területeken, ahol a napi hőingadozás mértéke igen jelentős.

A vegyi mállás az aprózódást követően (vagy azzal párhuzamosan) zajlik. Intenzitását nagymértékben befolyásolja az éghajlat, a hőmérséklet (és annak változásai), a csapadékmennyiség (és annak eloszlása), valamint a csapadék és párolgás viszonya (54. ábra).

54. ábra A mállás intenzitása az éghajlat és földrajzi övezetesség függvényében

Az oldódás mértékétől függően a mállás lehet kongruens és inkongruens. Kongruens mállás esetén az ásványi alkotórészek mind oldatba kerülnek, csapadékképződés vagy kicsapódás nélkül. Ilyen például az evaporitok és a mészkő oldódása:

NaCl (k) ↔ Na⁺ (aq) + Clˉ(aq)

CaCO₃ (k) + H₂O + CO₂ Ca²⁺(aq) + 2 HCO₃ˉ(aq)

Az oda-vissza nyíl jelzi, hogy a folyamat mindkét irányba lejátszódhat, a (k) a kristályos, az (aq) pedig az oldott formát jelöli. Az oldódás és a mállás jellegét, valamint a talajok fejlődésének jellegét nagymértékben meghatározza az adott ion ionpotenciálja (az ionpotenciál az ion töltésének és sugarának hányadosa). A négy talajalkotó báziskation (Na⁺, Ca²⁺, K⁺, Mg²⁺) kis ionpotenciál értékkel rendelkezik, ezért könnyen oldhatók és elsőként távoznak el a talajból kilúgzás esetén. A többi alapvető ion, mint pl. az Al³⁺, a Fe³⁺ vagy a Si⁴⁺ oldhatóságát a pH, valamint az éghajlat befolyásolja. Magas pH esetén a kvarc válik oldhatóvá, a visszamaradó anyagban az alumínium-hidroxid és a vas-hidroxid feldúsul. Ez a folyamat az allitos mállás, amelynek során laterittalajok képződnek. Szubboreális (tajga és magashegységi), és néha trópusi éghajlaton azonban – ha a csapadékmennyiség nagy (a párolgáshoz képest) és alacsony a közeg pH-ja – a kovasav eluviális (E) szint formájában helyben marad, míg az Al₂O₃ és a Fe₂O₃ oldódik a mállás során és nagyobb mélységbe lejutva vörösesbarna színű réteget alkot a humuszanyagokkal együtt. Az eluviális szintet tartalmazó talajokat podzoltalajnak nevezzük. A sziallitos mállás elsősorban savanyú kémhatású közegben jellemző (a podzoltalajok esetében a pH általában 4 és 5 közötti).