霜風化

霜風化とは、水が氷に凍結することで生じる応力によって引き起こされるいくつかの機械的風化プロセスの総称です。この用語は、霜の粉砕、霜のくさび、および凍結破砕などのさまざまなプロセスの包括的な用語として機能します。このプロセスは、数分から数年まで、鉱物粒子の除去から破砕岩まで、広範囲の空間的および時間的スケールで作用する可能性があります。高地および高緯度地域で最も顕著であり、特に高山、周氷河、亜極海、極地気候に関連していますが、水が氷点下の場合、氷点下の温度（-3〜-8°C）で発生する可能性があります。プレゼント。

氷の分離

特定の霜に弱い土壌は、毛細管現象を介して水が移動して凍結前線近くに氷のレンズを成長させる結果として、凍結すると膨張または隆起します。この同じ現象は、岩石の細孔空間内で発生します。氷の蓄積は、周囲の細孔から液体の水を引き付けるにつれて大きくなります。氷の結晶の成長は、やがて砕ける岩を弱めます。これは、水が凍結する際に氷が膨張し、格納容器の壁にかなりのストレスがかかることによって引き起こされます。これは実際には、露出した岩、特に砂岩のような多孔質岩が存在するすべての湿気のある温帯地域で非常に一般的なプロセスです。砂は、個々の穀物が1つずつ飛び出した露出した砂岩の表面のすぐ下にあることがよくあります。このプロセスはしばしば霜の剥離と呼ばれます。実際、これは多くの場合、露出した岩石の最も重要な風化プロセスです。

同様のプロセスがアスファルト舗装に作用し、さまざまな形態のひび割れやその他の苦痛の原因となり、交通や水の浸入と組み合わされると、わだち掘れ、pot穴の形成、およびその他の形態の舗装の粗さが促進されます。

体積膨張

霜風化の伝統的な説明は、凍結水の体積膨張でした。水が氷に凍結すると、その体積は9％増加します。特定の状況下では、この膨張は岩を変位または破壊する可能性があります。 -22°Cの温度では、氷の成長により最大207MPaの圧力が発生することが知られており、岩石を破壊するのに十分です。体積膨張によって霜の風化が発生するためには、氷の膨張を補うために岩に圧縮できる空気がほとんどない必要があります。つまり、水が移動しないように、すべての側面から急速に水を飽和させて凍結する必要があります岩に圧力がかかります。これらの条件は異常であると考えられており、 氷のくさびと呼ばれるプロセスで、岩の表面から数センチメートル以内にある重要なプロセスと、既存の大きな水で満たされたジョイントに制限されています。

すべての体積膨張が凍結水の圧力によって引き起こされるわけではありません。凍結されていない水中のストレスによって引き起こされる可能性があります。氷の成長が間隙水に岩を破壊する応力を誘発する場合、その結果は水圧破砕と呼ばれます。ハイドロフラクチャリングは、岩石内の大きな相互接続された細孔または大きな水圧勾配によって促進されます。小さな細孔がある場合、岩の一部の水の非常に急速な凍結により水が追い出される可能性があり、水が移動できるよりも速く追い出されると、圧力が上昇して岩を破砕する可能性があります。

物理的風化の研究が1900年頃に始まって以来、1980年代まで、霜の風化の主なプロセスは体積膨張でした。この見方は、1985年と1986年にWalderとHalletによって出版されました。現在、松岡やマートンなどの研究者は、 「体積膨張による霜の風化に必要な条件」を異常と考えています。しかし、最近の文献の大部分は、氷の分離が一般的な現象の定量的モデルを提供できるのに対し、従来の単純な体積拡張では提供できないことを示しています。