Mállás

Mállás az a folyamat, amely során a szilárd földkéreg anyagának fizikai és/vagy kémiai állapota az exogén erők hatására megváltozik (pl. elbomlik, széthullik, aprózódik az anyag). A mállás folyamata az egymással érintkező litoszféra, atmoszféra, bioszféra és hidroszféra kölcsönhatása eredményeként zajlik le a mindenkori földkéreg felszínén, illetve alatta legfeljebb néhányszor tíz méter mélységig, s amelynek során a kőzetek gyakran kémiailag is átalakulnak. Attól függően, hogy a mállás során fizikai vagy vegyi (kémiai) átalakulások érvényesülnek, fizikai vagy kémiai mállást különítenek el, de legtöbbször együttes hatás érvényesül. Gyakran megkülönböztetik a biológiai mállás fogalmát, ami olyan fizikai és/vagy kémiai mállás, amelyet élőlények okoznak életműködésükkel; a biológiai mállás hatása a talajok kialakulásában és fennmaradásában is rendkívül fontos.

Mechanikai erők hatására a kőzetek aprózódnak, kisebb-nagyobb darabokra esnek szét, de anyagi szerkezetük, kémiai összetételük nem változik meg. A fizikai mállásban több tényező vesz részt.

Az inszoláció a nap besugárzása, mely hőmérséklet-ingadozást eredményez. A nappali és éjszakai hőmérséklet-különbség az Egyenlítő közelében eléri a 80 °C értéket, de a mérsékelt égövben is előfordul 30–50 °C hőmérséklet-különbség. A kőzetalkotó ásványszemcsék hőtágulásának mértéke különböző, egyenlőtlen térfogatváltozás alakul ki, ezért közöttük a szilárd összefüggés megbomlik, hajszálrepedések keletkeznek. Gyakran a kőzet felülete felpattogzik, leválások keletkeznek, ismétlődés esetén a felületet törmelék borítja be. Hasonló hőtágulásos aprózódás következik be a záporok hirtelen hűtőhatása miatt is. A sivatagi zónákban a hirtelen lehűlés kőzettömbök szétválását eredményezi.

A víz térfogata megfagyáskor 1/9-ed részével megnövekszik. A hajszálrepedésekbe beszivárgó víz megfagyva tágítja a repedéseket. Az ismétlődő 0 °C körüli hőmérséklet ingadozás elősegíti a kőzetek darabolódását, ami elsősorban a felületen jelentkezik, de mindig mélyebbre hatol. Hazánkban a fagypont körüli hőmérséklet-ingadozás a téli hónapokban nagyon gyakori, ezért az építészetben felhasznált kőzetek fagyállóságát vizsgálni kell.

A beszivárgó víz mindig tartalmaz oldott sókat, melyek a vízből a párolgás után kiválnak és kikristályosodnak. A kristályosodáskor az ásványok kristályvizet vesznek fel, ami térfogat-növekedést eredményez és a jéghez hasonló módon tágítják a hajszálrepedéseket. Az ismétlődő beszivárgással pótlódó víz a kikristályosodó sók feszítőerejét növeli, megindul a kőzetek széthullása. A sókiválás a meleg éghajlaton lévő tengerpartokon jelentős. A magas sótartalmú vizet a hullámverés juttatja a kőzetek repedéseibe és a gyors elpárolgás a fokozott sókiválás miatt a felaprózódást gyorsítja.

A kőzetek mélyedéseiben, repedéseiben felgyülemlik a finom szemcséjű, többször por alakú kőzettörmelék, mely a szél közvetítésével odakerülő spórák és magvak kicsírázására ad lehetőséget. Az így megtelepedett növények hajszálgyökerei a növény fejlődése során megvastagodnak, feszítőerőt fejtenek ki, ékszerűen szétfeszítik a kőzeteket.

A szél, a víz és a jég a magával ragadott kőzetszemcsék ütközési energiájával fejtenek ki kőzetaprítási munkát.

A felaprózódó kőzetanyag gyakran kémia bomláson megy át, melyben a víz a legfontosabb tényező. Fontos hatást fejt ki a levegő oxigén (O₂) és szén-dioxid (CO₂) összetevője, mert a csapadékvíz nagy felületen érintkezik a levegővel oldatot képez ezekkel a vegyületekkel, ami a csapadékvíz vegyi oldóképességét fokozza. A talajban lévő szerves anyagok bomlásakor keletkező széndioxid és humuszsavak a talajvízben feloldódva növelik a víz kémiai hatását.

Az egyszerű oldóhatás összetett fizikai-kémiai folyamat. A sókőzeteket a csapadékvíz oldatba viszi, anélkül, hogy a kémiai tulajdonságok megváltoznának. Az így keletkezett sóoldat bepárolással egyszerű módon visszaalakítható sóvá. Ez a jelenség eredményezi a Parajd határában észlelhető Európában egyedülálló sókarsztot.

A széndioxid és a szénsav vízben könnyen oldódik, ezzel a víz oldóképessége fokozódik, mert hidrokarbonáttá alakítja át a karbonátos kőzeteket, melyek a vízben könnyen oldódnak. A szénsavas víz háromszor annyi mészkövet képes feloldani, mint a közönséges víz. Ez a kémiai folyamat: két részben írható le

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

széndioxid + víz → szénsav

A széndioxidos vízben kalciumbikarbonát képződik

H₂CO₃ + CaCO₃ → Ca(HCO₃)₂

szénsav+ mészkő → kalcium bikarbonat

A vízben jól oldódó karbonátok a vízzel együtt vándorolnak, majd a környezeti hatások változása miatt felbomolhatnak és a karbonát az oldatból kicsapódva újra lerakódik:

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃ + H₂O + CO₂

kalciumbikarbonát mészkő víz széndioxid

A széndioxid tartalmú csapadékvíz a dolomit és a mészkő felszínén jellegzetes karsztjelenségeket eredményez. A szénsavban feldúsult víz a kovasavat tartalmazó kőzetekben is mállást eredményez, melynek során az aprózódás mellett kémiai változások is bekövetkeznek.

A levegő oxigéntartalma víz jelenlétében az oxidálható ásványokat elbontja, és gyakran az így keletkező mállási termék további bomlást, mállást okoz. Ez a mállási folyamat a vastartalmú kőzeteknél gyakori. A színes kőzetalkotó ásványok (olivin, piroxén, amfibol) tartalmaznak vasat, melynek ionja lehet két vegyértékű ferro-ion (Fe²⁺) vagy három vegyértékű ferri-ion (Fe³⁺). Szilárd állapotban mindkét vasion előfordul, de oldatban csak ferro-ion lehet, ami könnyen oxidálódik és oldhatatlan ferri-ionná változik. Gyakran fordul elő vas-szulfid nagyobb tömegben pirit vagy markazit formájában. Ezek víz jelenlétében könnyen oxidálódnak, amikor vasszulfát és kénsav keletkezik:

2FeS₂ + 2H₂O + 7O₂ = 2FeSO₄ + 2H₂SO₄.

Ez a változás jellegzetes, a kőzetfelszínen jelentkező elszíneződést eredményez.

Az ásványok egy része vízzel érintkezve kristályrácsukba beépülő vízmolekulát vesznek fel, ami térfogat változást okoz és a kémiai tulajdonság is megváltozik. A hidratáció jellegzetes esete az anhidritből a gipsz kialakulása:

CaSO₄ + 2H₂O = CaSO₄ × 2H₂O

Csapadékos forróégövi területeken a szilikátos kőzetek mállásakor képződő lúgos oldatok a kovasavat kioldva nagyobb mélységbe szivárognak. A visszamaradó anyagban az alumínium-hidroxid és a vas-hidroxid feldúsul, amiből az őserdei területek vöröses színű talaja a laterit képződik. A lateritnek fontos szerepe volt korábbi földtörténeti időszakokban a bauxit keletkezésében, mert a kovasav tartalom nagy hányada kioldódott a lúgos oldatok miatt.

A mérsékelt égöv csapadékdús területein jellemző szilikát tartalmú kőzetek mállásakor, amikor alumínium-hidroszilikátok, kaolinit, montmorillonit és egyéb agyagásványok alkotják a mállási maradékot. Amikor a finom szemcseméretű agyagból a színezetet adó vas és más szennyező anyagok kioldódnak, tiszta kaolin keletkezik.

Hideg éghajlaton, ha a csapadékmennyiség nagy, az alkáli lúgok, a vas és az alumíniumhidrát nagyobb mélységbe jut le a mállás során, és főként kovasavból álló váztalaj alakul ki, amit podzolnak neveznek.

A növények nemcsak fizikai mállást okoznak, hanem a kőzetfelületen megtelepedve a gyökerek szerves savakat választanak ki, ami bontja a kőzetet. A humuszsavak kőszén képződés közben keletkeznek és a medence aljazatok agyagos üledékeiből a vasat kioldva kaolinosodást eredményeznek. Biológiai mállás jön létre a trópusi szigeteknél, ha nagy egyedszámú madártelepek hatására guanó vagyis vastag madárürülék rakódik le. Ezek sokszor tekintélyes, több méteres vastagságot is elérhetnek és a rajtuk átszivárgó csapadékvízzel szerves savak szivárognak az alapkőzetbe, azokat kémiailag átalakítják, porladóvá teszik.

A civilizáció fejlődésével, különböző tevékenységek során, így az ipartelepek működése, fosszilis anyagokból való energiatermelés, a közlekedés, a háztartási tüzelőanyag fogyasztások és a szénhidrogének kitermelése során egyre nagyobb tömegben kerül a levegőbe széndioxid (CO₂), nitrogéndioxid (NO₂), ammónia (NH₃), kéndioxid (SO₂ és kénhidrogén (H₂S). Ezek a gázok nedvesség hatására, a csapadékban oldódva szénsavat (H₂CO₃), kénessavat (H₂SO₃) majd kénsavat (H₂SO₄) eredményeznek és savaseső formájában az emberi építményeket és díszítőelemeket (szobrok, burkolatok stb.) mállasztó hatásnak teszik ki. A márvány, mészkő, homokkő és különböző tufa alapanyagokból készült műtárgyak először elszíneződnek, majd felületük porladni kezd, leválások jönnek létre. A nagy szilárdságú kőzeteknél a mállási jelenség hosszabb idő után következik be. A mállasztó hatás ellen a felületeket védőbevonattal látják el, de a legfontosabb a savképző gázok kibocsátásának jelentős csökkentése.

• Mosonyi Emil, Papp Ferenc: Műszaki földtan, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1959.
• Dr. Kovács József: Bevezetés a földtan tudományába, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979.
• Hartai Éva: A változó Föld, Miskolc Egyetem Kiadó - Wellpress Kiadó, 2003.