Buz ayrımı - Ice segregation
Buz ayrılma oluşumu ile üretilen jeolojik olgudur buz lensler zaman erozyona neden, nem , difüze olan toprak veya kaya , lokalize bir bölge içinde birikir. Buz başlangıçta yan yana yerleştirilmiş küçük gözeneklerde veya önceden var olan çatlaklarda birikir ve koşullar uygun kaldığı sürece, toprağı veya kayayı ayırarak buz tabakasında veya buz merceğinde toplanmaya devam eder. Buz mercekleri yüzeye paralel olarak büyür ve toprak veya kayada birkaç santimetre ila birkaç desimetre (inçten fit) derinliğe kadar uzar. 1990'dan günümüze kadar yapılan araştırmalar, buz ayrışmasıyla kaya kırılmasının (yani, sürekli donma sıcaklıklarının olduğu dönemlerde çevrelerinden su çekerek büyüyen buz mercekleri tarafından bozulmamış kayanın kırılması), donma-çözülmeden daha etkili bir iklimlendirme süreci olduğunu göstermiştir. eski metinlerin önerdiği süreç.
Buz mercekleri , soğuk bölgelerde hava şartlarının oluşması için temel olan ana kayanın kırılmasında ve donun neden olduğu toprağın kabarmasında kilit rol oynar . Don kabarması enkaz oluşturur ve manzaraları çarpıcı bir şekilde karmaşık desenlere dönüştürür . Buzul çevresi bölgelerindeki (alpin, subpolar ve polar) kaya kırılması , genellikle gözenekler ve çatlaklar içinde hapsolmuş suyun donması ve hacimsel genişlemesine atfedilir. Bununla birlikte, don kabarmasının ve ana kaya kırılmasının çoğu, yüzeye yakın donmuş bölgelerdeki buz merceklerindeki buz ayrışmasından kaynaklanmaktadır. Buz ayrımı kaya kırılmasına ve don kabarmasına neden olur.
Olgunun tanımı
Yaygın don kabarması
Don kabarması , suya doymuş toprağın donmasının , zemin yüzeyinin deformasyonuna ve yukarı doğru itilmesine neden olduğu süreçtir . Bu işlem, kaldırımı bozabilir ve çatlatabilir , binaların temellerine zarar verebilir ve düzenli şekillerde toprağın yerini değiştirebilir. Belirli sıcaklıklarda nemli, ince taneli toprak donmaya karşı en duyarlı olanıdır.
Tundrada buz mercekleri
Don kabarması kutup tundrasında yaygındır çünkü permafrost, zemini derinlikte donmuş halde tutar ve kar erimesini ve yağmurun boşalmasını önler. Sonuç olarak, koşullar, büyük buz birikintileri ve önemli toprak yer değiştirmesi ile derin buz merceği oluşumu için idealdir.
Doğru koşullar mevcutsa, karmaşık desenler üreten farklı donma kabarması meydana gelecektir. Bir yıllık don dalgalanmasından gelen geri bildirimler, sonraki yıllarda etkileri etkiler. Örneğin, aşırı yükteki küçük bir artış, sonraki yıllarda buz oluşumunun ve kabarmanın derinliğini etkileyecektir. Don kabarmasının zamana bağlı modelleri, yeterince uzun bir süre boyunca kısa ayırma tedirginliklerinin azaldığını, orta menzilli tedirginliklerin büyüdüğünü ve manzaraya hakim olduğunu göstermektedir.
Buzul altı buz oluşumları
Antarktik buz tabakalarının altında gözlemlenene kadar tortu veya buzul bantları ; bunların enkazda oluşan buz merceklerinden kaynaklandığına inanılmaktadır. Daha hızlı akan buzul bölgelerinde, buz tabakası suya doymuş çökeltiler üzerinde kayıyor (buzul tabakası) veya aslında bir su tabakası üzerinde yüzüyor. Tezgah ve su, buz tabakasının tabanı ile ana kaya arasındaki sürtünmeyi azaltmaya hizmet eder. Bu buzulaltı suları, mevsimsel olarak yüzeydeki erimeden ve buz tabakasının tabanının erimesinden akan yüzey suyundan gelir.
Buzulun altındaki ana kayada buz merceği büyümesi, buzulun tabanında bol su olduğu yaz aylarında tahmin edilmektedir. Ana kayanın içinde buz mercekleri oluşacak ve kaya, makaslayacak veya parçalanacak kadar zayıflayana kadar birikecektir. Buzullar ve ana kaya arasındaki arayüz boyunca kaya katmanları serbest bırakılarak, buzulların bu bazal bölgelerindeki tortuların çoğunu üretir. Buzul hareketinin hızı bu bazal buzun özelliklerine bağlı olduğundan, fenomeni daha iyi ölçmek için araştırmalar devam etmektedir.
Fenomeni anlamak
Buz ayrışması ve donma için temel koşul, toprakta veya gözenekli kayada nispeten geçirgen olan, buz ve suyun bir arada bulunmasına izin veren bir sıcaklık aralığında (önceden erimiş halde) ve bir sıcaklık gradyanı olan bir bölgenin varlığıdır. bölge.
Toprakta veya gözenekli kayalarda (şekli nedeniyle buz merceği olarak da adlandırılır) buz ayrışmasını anlamak için önemli bir fenomen, yüzeylerde ve ara yüzeylerde toplu erime sıcaklıklarının önemli ölçüde altındaki sıcaklıklarda sıvı bir filmin gelişmesi olan ön eritme. Ön eritme terimi, suyu sınırlayan gözenekli ortamın yüzey eğriliğinden ( Gibbs-Thomson etkisi ) kaynaklanan erime sıcaklığındaki (0 ° C'nin altında) azalmayı açıklamak için kullanılır . Önceden erimiş su, buz yüzeyinde ince bir tabaka halinde bulunur. Ön eritme koşulları altında, buz ve su, gözenekli bir ortamda -10 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda bir arada bulunabilir. Gibbs-Thomson etkisi, suyun bir termal gradyanda (daha yüksek sıcaklıklardan daha düşük sıcaklıklara) göç etmesine neden olur; Dash, “… malzeme daha soğuk bölgelere taşınır…” der. Bu aynı zamanda enerjik olarak daha büyük buz parçacıklarını daha küçük olanlara tercih ediyor olarak görülebilir ( Ostwald olgunlaşması ). Sonuç olarak, buz ayrımı (buz merceği oluşumu) için koşullar mevcut olduğunda, su ayrılmış buza doğru akar ve ayrılmış buz tabakasını kalınlaştırarak yüzeyde donar.
Bu ilkeleri kullanarak analitik modeller geliştirmek mümkündür; saha gözlemleriyle tutarlı olan aşağıdaki özellikleri tahmin ederler:
- Buz, üstteki yüzeye paralel katmanlar halinde oluşur.
- Buz başlangıçta yüzeye paralel küçük mikro çatlaklarla oluşur. Buz biriktikçe, buz tabakası, genellikle yüzeye paralel bir buz merceği olarak nitelendirilen şekilde dışa doğru büyür.
- Buz, toprakta oluştuğu gibi su geçirgen kayalarda da oluşacaktır.
- Buz tabakası tek bir yönden (ör. Üst kısım) bir soğutmadan kaynaklandıysa, kırılma yüzeye yakın olma eğilimindedir (ör., Tebeşirle 1-2 cm). Buz tabakası her iki tarafın da donmasından kaynaklanıyorsa (örneğin, yukarıdan ve aşağıdan), kırık daha derin olma eğilimindedir (örneğin, tebeşirte 2–3.5 cm).
- Sıvı hazır olduğunda buz hızla oluşur. Sıvı halihazırda mevcut olduğunda, ayrılmış buz (buz merceği) açıkta kalan soğuk yüzeye paralel olarak büyür. Dondurarak açığa çıkan ısı , buz merceğinin sınırını ısıtana kadar hızla büyür , sıcaklık gradyanını azaltır ve daha fazla buz ayrılma oranını kontrol eder. Bu koşullar altında buz, giderek kalınlaşan tek bir katmanda büyür. Yüzey yer değiştirir ve toprak yeniden konumlandırılır veya kaya kırılır.
- Sıvı daha az hazır olduğunda buz farklı bir modelde oluşur. Sıvı halihazırda mevcut olmadığında, ayrılmış buz (buz merceği) yavaş büyür. Dondurarak açığa çıkan ısı , buz merceği sınırını ısıtamaz. Bu nedenle, suyun yayıldığı alan, birinci katmanın altında başka bir buz ayırma katmanı oluşana kadar soğumaya devam eder. Sürekli soğuk havalarda, bu işlem, tümü yüzeye paralel olan birden çok buz tabakası (buz merceği) üreterek tekrarlanabilir. Kayalar veya topraklarda daha kapsamlı don hasarı üreten birden çok katmanın (çoklu mercek) oluşumu.
- Bazı koşullarda buz oluşmaz. Daha yüksek aşırı yük basınçlarında ve nispeten sıcak yüzey sıcaklıklarında, buz ayrımı meydana gelemez; mevcut sıvı, hacimsel buz ayrışması olmaksızın ve ölçülebilir yüzey deformasyonu veya don hasarı olmaksızın gözenek boşluğu içinde donar.
Kayada buz merceği büyümesi
Kayalar, kökeni veya konumu ne olursa olsun, rutin olarak değişen boyut ve şekilde gözenekler içerir. Kayaların boşlukları esasen küçük çatlaklardır ve kaya gerilirse çatlağın yayılabileceği yer olarak hizmet eder. Buz, gözeneklerde asimetrik olarak birikirse, buz, kayayı buz birikme yönüne dik bir düzlemde gerilime sokar. Böylece kaya, yüzeye etkili bir şekilde paralel olan buz birikimi yönüne dik bir düzlem boyunca çatlayacaktır.
Walder ve Hallet, kaya çatlağı büyüme konumlarını ve sahada gerçekte gözlemlenen kırıklarla tutarlı oranları tahmin eden modeller geliştirdi. Modelleri, mermer ve granitin, sıcaklıklar -4 ° C ile -15 ° C arasında değiştiğinde en etkili şekilde çatlaklar oluşturacağını tahmin ediyordu; bu aralıktaki granit, bir yılda 3 metre uzunluğunda bir buzu çevreleyen çatlaklar geliştirebilir. Sıcaklık yükseldiğinde, oluşan buz, çatlağın ilerlemesine neden olacak kadar yeterli basınç uygulamaz. Sıcaklık bu aralığın altında olduğunda su daha az hareketlidir ve çatlaklar daha yavaş büyür.
Mutron, buzun başlangıçta gözeneklerde oluştuğunu ve yüzeye paralel küçük mikro çatlaklar oluşturduğunu doğruladı. Buz biriktikçe, buz tabakası genellikle yüzeye paralel bir buz merceği olarak nitelendirilen şekilde dışa doğru büyür. Buz, toprakta oluştuğu gibi su geçirgen kayalarda da oluşacaktır. Buz tabakası tek bir yönden (ör. Üst kısım) bir soğutmadan kaynaklanıyorsa, kaya kırığı yüzeye yakın olma eğilimindedir (ör., Tebeşirte 1-2 cm). Buz tabakası her iki tarafın da donmasından kaynaklanıyorsa (örneğin, yukarıdan ve aşağıdan), kaya kırığı daha derin olma eğilimindedir (örneğin, tebeşirte 2–3.5 cm).