서리 풍화

Frost weathering
"Hydrofracting"은 여기서 리다이렉트됩니다.석유 및 천연 가스 추출 방법은 유압 파쇄를 참조하십시오.
스웨덴 아비스코에 있는 암석(기존 이음매에 따라)으로, 기계적 서리 풍화 또는 열응력에 의해 갈라진 것.비늘로 표시

서리 풍화(Frost Weathering)는 얼음에 물이 얼어서 생기는 응력에 의해 유도되는 여러 기계적 풍화 과정을 총칭하는 용어입니다.이 용어는 서리 분쇄, 서리 웨딩 및 크라이오프랙처링과 같은 다양한 과정을 포괄적으로 나타내는 용어입니다.이 과정은 몇 분에서 몇 년까지 광범위한 공간적, 시간적 척도로 작용하며 광물 입자를 제거하는 것에서부터 바위를 분해하는 것까지 영향을 미칠 수 있습니다.고도와 고위도에서 가장 두드러지며, 특히 고산, 빙하, 아극성 해양 및 극지방 기후와 관련이 있지만, 물이 존재할 [1]경우 영하 온도(-3°C - 8°C 사이)에서 발생할 수 있다.

얼음 분리

주요 기사:얼음 분리

어떤 서리를 감지하기 쉬운 토양은 어는 [2]전선 근처에서 얼음 렌즈가 자라기 위해 모세관 작용을 통해 물이 이동하면서 얼면 팽창하거나 부풀어오릅니다.이와 같은 현상은 암석의 기공 공간에서도 발생합니다.얼음의 축적은 주변의 모공에서 액체 상태의 물을 끌어당기 때문에 더 커진다.얼음 결정의 성장은 바위를 약화시키고, 바위는 시간이 지나면 부서진다.[3]물이 얼면 얼음이 팽창하여 격납벽에 상당한 압력을 가하기 때문에 발생합니다.이것은 실제로 노출된 암석, 특히 사암과 같은 다공질 암석이 있는 습하고 온화한 모든 지역에서 매우 흔한 과정입니다.모래는 종종 낱알이 하나씩 떨어져 나간 노출된 사암 표면 바로 아래에서 발견됩니다.이 과정은 종종 프로스트 스플링이라고 불립니다.사실, 이것은 많은 지역에서 노출된 바위의 가장 중요한 풍화 과정이다.

아스팔트 포장에도 유사한 프로세스가 작용하여 다양한 형태의 균열 및 기타 고통을 야기할 수 있으며, 이는 교통 및 물의 침입과 결합되면 발정, 포트홀 [4]형성 및 기타 형태의 포장 [5]거칠기를 가속화합니다.

체적 확장

서리 풍화에 대한 전통적인 설명은 얼린 물의 체적 팽창이었다.물이 얼면 얼음의 부피는 9퍼센트 증가한다.특정한 상황에서, 이 팽창은 바위를 대체하거나 파괴할 수 있습니다.-22°C의 온도에서 얼음의 성장은 [6][7]암석을 파괴하기에 충분한 최대 207MPa의 압력을 발생시킬 수 있는 것으로 알려져 있습니다.체적 팽창에 의한 서리 풍화가 일어나려면, 바위는 얼음의 팽창을 보상하기 위해 압축할 수 있는 공기가 거의 없어야 합니다. 즉, 물이 이동하지 않고 [6]바위에 압력이 가해지지 않도록 바위는 모든 면에서 물 포화 상태가 되어 빨리 얼어야 합니다.이러한 조건들은 [6]암석 표면으로부터 몇 센티미터 이내의 중요한 과정과 얼음 웨딩이라고 불리는 과정에서의 더 큰 물로 채워진 더 큰 접합부로 제한되면서 특이하게 여겨집니다.

모든 체적 팽창이 얼어붙은 물의 압력에 의해 발생하는 것은 아닙니다. 얼지 않은 상태로 남아 있는 물의 응력에 의해 발생할 수 있습니다.얼음의 성장이 암석을 깨뜨리는 모공의 물에 스트레스를 유발하면, 그 결과는 하이드로프랙처라고 불립니다.하이드로프랙처링은 암석의 큰 상호 연결된 기공 또는 큰 유압 구배에서 선호됩니다.만약 작은 구멍이 있다면, 바위 일부에 물이 매우 빨리 얼면 물이 배출될 수 있고, 만약 물이 이동할 수 있는 것보다 더 빨리 배출된다면, 압력이 상승하여 바위가 갈라질 수 있다.

물리적 풍화 연구가 1900년 경에 시작된 이래로, 1980년대까지 체적 팽창은 서리 [8]풍화 뒤에 있는 주요 과정으로 여겨졌습니다.이 견해는 1985년과 1986년에 Walder와 Hallet에 [6][8]의해 제기되었다.오늘날 마쓰오카, 머튼 등의 연구자들은 "체적 팽창에 의한 서리 풍화에 필요한 조건"을 [6]이례적이라고 생각한다.그러나 최근 문헌의 대부분은 얼음 분리가 일반적인 현상에 대한 정량적 모델을 제공할 수 있는 반면, 전통적인 단순 체적 팽창은 [9][10][11][12][13][14][15]제공하지 못한다는 것을 보여준다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Hales, T. C.; Roering, Joshua (2007). "Climatic controls on frost cracking and implications for the evolution of bedrock landscapes". Journal of Geophysical Research: Earth Surface. 112 (F2): F02033. Bibcode:2007JGRF..112.2033H. CiteSeerX 10.1.1.716.110. doi:10.1029/2006JF000616.
  2. ^ Taber, Stephen (1930). "The mechanics of frost heaving" (PDF). Journal of Geology. 38 (4): 303–317. Bibcode:1930JG.....38..303T. doi:10.1086/623720. S2CID 129655820. Archived from the original on 2013-04-08. Retrieved 2010-04-20.
  3. ^ Goudie, A.S.; Viles H. (2008). "5: Weathering Processes and Forms". In Burt T.P.; Chorley R.J.; Brunsden D.; Cox N.J.; Goudie A.S. (eds.). Quaternary and Recent Processes and Forms. Landforms or the Development of Gemorphology. Vol. 4. Geological Society. pp. 129–164. ISBN 9781862392496.
  4. ^ Eaton, Robert A.; Joubert, Robert H. (December 1989), Wright, Edmund A. (ed.), Pothole Primer: A Public Administrator's Guide to Understanding and Managing the Pothole Problem, Special Report 81-21, U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory
  5. ^ Minnesota's Cold Weather Road Research Facility (2007). "Investigation of Low Temperature Cracking in Asphalt Pavements — Phase II (MnROAD Study)".
  6. ^ a b c d e Matsuoka, N.; Murton, J. (2008). "Frost weathering: recent advances and future directions". Permafrost Periglac. Process. 19 (2): 195–210. doi:10.1002/ppp.620.
  7. ^ T︠S︡ytovich, Nikolaĭ Aleksandrovich (1975). The mechanics of frozen ground. Scripta Book Co. pp. 78–79. ISBN 978-0-07-065410-5.
  8. ^ a b Walder, Joseph S.; Bernard, Hallet (February 1986). "The Physical Weathering of Frost Weathering: Towards a More Fundamental and Unified Perspective". Arctic and Alpine Research. 8 (1): 27–32. doi:10.2307/1551211. JSTOR 1551211.
  9. ^ "서크 빙하의 빙하 주변 풍화 및 헤드월 침식"; 조니 W. 샌더스, 커트 M.커피 1, 제프리 R.무어, 켈리 R.맥그리거 및 Jeffrey L. Kavanaugh; 지질학; 2012년 7월 18일 doi: 10.1130/G3330.1
  10. ^ Bell, Robin E. (27 April 2008). "The role of subglacial water in ice-sheet mass balance". Nature Geoscience. 1 (5802): 297–304. Bibcode:2008NatGe...1..297B. doi:10.1038/ngeo186.
  11. ^ Murton, Julian B.; Peterson, Rorik; Ozouf, Jean-Claude (17 November 2006). "Bedrock Fracture by Ice Segregation in Cold Regions". Science. 314 (5802): 1127–1129. Bibcode:2006Sci...314.1127M. CiteSeerX 10.1.1.1010.8129. doi:10.1126/science.1132127. PMID 17110573. S2CID 37639112.
  12. ^ Dash, G.; A. W. Rempel; J. S. Wettlaufer (2006). "The physics of premelted ice and its geophysical consequences". Rev. Mod. Phys. 78 (695): 695. Bibcode:2006RvMP...78..695D. CiteSeerX 10.1.1.462.1061. doi:10.1103/RevModPhys.78.695.
  13. ^ Rempel, A.W.; Wettlaufer, J.S.; Worster, M.G. (2001). "Interfacial Premelting and the Thermomolecular Force: Thermodynamic Buoyancy". Physical Review Letters. 87 (8): 088501. Bibcode:2001PhRvL..87h8501R. doi:10.1103/PhysRevLett.87.088501. PMID 11497990.
  14. ^ Rempel, A. W. (2008). "A theory for ice-till interactions and sediment entrainment beneath glaciers". Journal of Geophysical Research. 113 (113=): F01013. Bibcode:2008JGRF..11301013R. doi:10.1029/2007JF000870.
  15. ^ Peterson, R. A.; Krantz , W. B. (2008). "Differential frost heave model for patterned ground formation: Corroboration with observations along a North American arctic transect". Journal of Geophysical Research. 113: G03S04. Bibcode:2008JGRG..11303S04P. doi:10.1029/2007JG000559.