1.3.1. Murenemine
MULD
Inimesed on kaudselt mullast sõltunud juba koriluse aegadest alates. Otsene vajadus muldi ja nende omadusi tundma õppida tekkis inimestel umbes 7-8 tuhande aasta eest, kui nad jäid paikseks ja tegid algust maaviljelusega. Maaharimise ja niisutamisega sai tõsta mullaviljakust ning ühes sellega ka põllukultuuride saagikust, mis lõppkokkuvõttes tõi toidulauale rohkem toitu. See kehtib ka tänapäeval, sest toit kasvab enamasti mullas ka praegu (va toitelahustes kasvatamine).
Mullaga puutuvad kokku kõik elusloodusele hädavajalikud ainevood (H2O, N, C). Muld, mis on ülevalt avatud õhule ja sademetele ning altpoolt kivimitele, on avatud süsteem. Ökosüsteemis talitleb muld filtrina, mis seob ja puhastab õhust saabuvat tolmu ja sademeid. Kui mullad on inimtegevuse poolt rikutud või keemiliselt saastunud, kasvab ka põhjavee saastumise oht. Paljud kogu inimkonda puudutavad globaalprobleemid on tihedalt seotud mulla ja selle säästliku kasutamisega (toidutootmine, kõrbestumine, vihmametsade hävimine). 1994 a võttis ÜRO vastu kõrbestumistõrje konventsiooni, mille eesmärk on kaitsta mulda ja vett kogu maailmas.
Murenemine on kivimite purunemine ja mineraalide muutumine maismaa pindmises osas temperatuuri, vee, õhu ja elusorganismide toimel. Murenemisprotsessid kulgevad reaalajas koos ja üheaegselt selliselt, et nende osamõju ei ole võimalik üksteisest eristada. Murenemise käigus kivimid peenestuvad: kaljudest saavad rahnud, neist kivid, kruus ja liiv ning pehmematest mineraalidest koosnevatest liivateradest lõpuks savi. Murenemine on pidev protsess, mis toimub kõikjal, nii kõrgmäestikes kui ka tasastel aladel. Reljeefi kõrgematel osadel tekkinud murendmaterjal kantakse vee, tuule või raskusjõu mõjul allapoole, kus jätkub selle edasine murenemine.
Mullateaduses nimetatakse pindmiseid peenemaks murenenud kivimeid lähtekivimiks, sest sellesse hakkab kogunema mullatekkeks vajalikku tolmu ja niiskust. Toimivate välisjõudude järgi eristatakse füüsikalist murenemist ehk rabenemist ja keemilist murenemist ehk porsumist. Mõnikord, eriti mullateaduses, eristatakse ka bioloogilist murenemist. Osakeste suuruse vähendamisega loob füüsikaline murenemine eeldused keemiliseks ja bioloogiliseks murenemiseks, mis vajavad suuremat reaktsioonipinda.
Maismaa pinnakihti, kus murenemine toimub, nimetatakse murenemiskoorikuks. Selle paksus sõltub kivimite mineraalkoostisest (kõvadusest) ja mullavee omadustest (happelisusest), samuti sellest, kui kaua on murenemine toimunud. Maailma erinevates piirkondades ulatub murenemiskoorik erineva sügavuseni. Näiteks Lõuna-Eestis võib see küündida 3 m sügavuseni, vanadel kiltmaadel Aafrikas aga kuni 100 m sügavuseni.
Murenemiskooriku paksus eri loodusvööndites ning selle seos temperatuuri ja sademetega.
Füüsikaline murenemine ehk rabenemine toimub kivimiosakeste – mineraalide – temperatuuri kõikumisest tingitud soojuspaisumise ja kokkutõmbumise toimel. Päeval päikese paistel kivimite koostises olevad mineraalid soojenevad ja paisuvad ning öösel jahtuvad ja tõmbuvad kokku. Kuna kivimid koosnevad erinevatest mineraalidest, siis nende kristallide vahel tekkinud pinged põhjustavad mikropragude tekkimise. Viimased laienevad aja jooksul pragudeks, kuni kivist eraldub mõni kild.
Ööpäevased temperatuuri kõikumised on eriti suured kontinentaalses kliimas, näiteks kõrbes. Jahedas kliimas, kus temperatuuri ööpäevane kõikumine ei ole suur (näiteks tundras), tuleb appi vee külmumine. Kivimi pragudes olev vesi külmub ja paisub ning surub kiiluna kivi lõhki. Jää suudab avaldada rõhku kuni 2100 kg cm² kohta, mis on ligi 4 korda suurem kivide keskmisest vastupanujõust.
Füüsikalise murenemise käigus peenestub kivim mitmesuguse suurusega osakesteks, kuid kivimi mineraloogiline ja keemiline koostis ei muutu. Kõige intensiivsem füüsikaline murenemine toimub kuivas kliimas, kus esineb vähe sademeid, kuid temperatuuri kõikumise sagedus ja ulatus on suur Kivide kruusaks muutudes hakkab füüsikalise murenemise osakaal vähenema, sest väikese ruumalaga kehad soojenevad ühtlaselt, samuti ei teki enam suuri lõhesid, kus jääkiilud saaksid edukalt paisuda. Kuid ka liivaterad võivad füüsikalisel teel tolmuks peenestuda, seda peamiselt liikuvate liivadega kõrbes, kus liivaterad üksteise vastu hõõrdudes oma pinnakihte kulutavad. Mulas, kus on orgaanilisi aineid ja niiskust, püsivad osakesed paigal ja peente osakeste murenemine jätkub enamasti keemilisel teel.
Kivide kruusaks muutudes hakkab füüsikalise murenemise osakaal vähenema, sest väikese ruumalaga kehad soojenevad ühtlaselt, samuti ei teki enam suuri lõhesid, kus jääkiilud saaksid edukalt paisuda. Kuid ka liivaterad võivad füüsikalisel teel tolmuks peenestuda, seda peamiselt liikuvate liivadega kõrbes, kus liivaterad üksteise vastu hõõrdudes oma pinnakihte kulutavad. Mulas, kus on orgaanilisi aineid ja niiskust, püsivad osakesed paigal ja peente osakeste murenemine jätkub enamasti keemilisel teel.
Keemilise murenemise ehk porsumise käigus muutub kivimi keemiline koostis ja osa lahustuvaid aineid eraldub, kuid kivide väliskuju muutub esialgu suhteliselt vähe. Kivimpindade uuristumist ja krobeliseks muutumist keemilise murenemise käigus nimetatakse korrosiooniks. Keemiline murenemine toimub intensiivselt palavas kliimas, sest kõrge temperatuur kiirendab keemilisi protsesse. Teisalt on hädavajalik ka piisav kogus sademeid, et moodustuksid lahused. Kivimeid moodustavate mineraalainete lahustuvus vees on väga erinev. Hästi lahustuvad mineraalid on naatriumi, kaaliumi ja kaltsiumi soolad (NaCl – keedusool, CaSO4 – kips, CaCO3 - kaltsiit), halvasti lahustuvad aga kvartsi (SiO₂), raua ning alumiiniumi ühendid. Lahustunud soolade ärakandumist lahustumise kohast nimetatakse leostumiseks. Selle tüüpiliseks näiteks on ka Eestis levinud karstumine (lubjakivi lahustumine liikuva põhjavee murendava toime tõttu). Lahustuvus kiireneb, kui omavahel reageerivad vastandliku reaktsiooniga keemilised ühendid, näiteks aluselised kaltsiiti sisaldavad lubjakivid ja dolomiidid ning happelised sademed. Atmosfääris olevad saasteained muutuvad veeaurus hapeteks (HCl, HNO3, H2SO4).
Kesk- ja Lõuna- Euroopas tekitavad happevihmad suurt kahju ajalooliste hoonete fassaadidele ja marmorskulptuuridele. Arvatakse, et viimase viiekümne aasta happeliste sademete toime mälestusmärkidele on samaväärne eelnevate aastatuhandete omaga.
Keemiline murenemine toimub ka hüdratatsiooniprotsessi käigus, kus mineraalid vees ei lahustu, kuid liidavad endaga üksikuid veemolekule. Kui kivimi mineraalkoostisse liita vesi, muutub kivim pehmemaks. Keemiline murenemine toimub ka hüdrolüüsi ja oksüdeerumise teel. Hüdrolüüs on veekeskkonnas toimuv keemiline protsess, kus dissotsieerunud veemolekulid (H⁺ ja OH⁻) tõrjuvad mineraali koostises olevad ioonid lahusesse. Selle tulemusena moodustavad viimased lihtsamaid sooli, näiteks süsihappega karbonaate. Oksüdeerumine ehk hapnikuga liitumine on levinumaid keemilisi reaktsioone, mille tagajärjel mineraalide pinnakihi värvus muutub ja pinnakiht ise pehmeneb. Nt kolmevalentsed rauaühendid (Fe2O3, Fe(OH)3) muudavad mulla värvuse punakaspruuniks, mistõttu troopikamuldi nimetatakse punamuldadeks.
Murenemise ühe alaliigina võib eristada ka bioloogilist murenemist, mis on eriti oluline mullatekke protsessis. Bioloogiline murenemine algab lihtsate elusorganismide, näiteks vetikate ja samblike kinnitumisega kivimi pinnale. Nende mõju on eelkõige biokeemiline (ainevahetuse jääkained ja juureeritised). Hästi arenenud juurekavaga taimede puhul lisandub biokeemilisele ka mehaaniline murenemine, sest juured kasvavad lisaks pikkusele ka läbimõõdus. Mida suuremad on taimed, seda rohkem eritavad nad keskkonda aktiivseid aineid (orgaanilisi happeid jt) ning seda tugevam on nende juurte mehhaaniline mõju.
