هوازدگی و شهر

وقتی اجزا و مصالح شهرها در مجاورت اتمسفر (کره‌ی جو)، هیدروسفر (کره‌ی آب) و بیوسفر (کره‌ی حیات) قرار می گیرند، دچار هوازدگی می شوند، یعنی تغییراتی در حالت‌های تخریبی یا پلاستیکی آنها ایجاد و سبب افزایش حجم و کم شدن وزن مخصوص و اندازه‌ی ذرات آنها می شود و در نتیجه به پیدایش ماهیت و ظاهر کانی‌های جدید منجر می شود. به این ترتیب، تغییر چشم انداز شهر تا حد زیاد و در مقیاسی وسیع و همچنین به صورت کاملاً تدریجی، تابع فرایندهای هوازدگی است. تمام شهرهای جهان به عنوان شکل‌های انسان ساز، به صورت نسبی در معرض این فرایند قرار دارند.
برای دانشجویان ژئومورفولوژی شهری مطالعه‌ی هوازدگی به صورت پیچیده‌ای جلوه می‌کند. این پیچیدگی به دلیل پیچیدگی در شناخت عوامل علت و معلولی و به عبارتی تعدد عوامل است. بیشترین مقدار تجزیه و خردشدگی، در نتیجه‌ی عمل فرایندهای متعدد و پیچیده‌ی شیمیایی است. هیچ گونه هوازدگی شیمیایی بدون ایجاد تنش‌های فیزیکی و به احتمال هیچ تجزیه و تخریب شیمیایی، بدون وجود فرایندهای رطوبتی و آب صورت نمی‌گیرد. بنابراین به علت نفوذ و تسلط فرایندهای شیمیایی و بیوشیمیایی، مطالعه‌ی هوازدگی بیشتر در حیطه‌ی کار متخصصان ژئوشیمیایی است تا ژئومورفولوژیست‌ها، یعنی بیشتر اوقات هدف از مطالعات هوازدگی، فقط بررسی فرایندهای هوازدگی است، این در حالی است که ژئومورفولوژیست‌های شهری که با این نوع پدیده‌های هوازدگی سر و کار دارند، باید دریابند که ‌اشکال و زیربنای زمین شهری چگونه به وجود آمده است، چگونه تغییر می‌کند و این غیر از مواردی است که فیزیکدانان و شیمیدانان به آنها اشاره دارند.
هوازدگی اغلب به صورت «تخریب کامل سنگ و شیء به صورت درجا» توصیف می‌شود، اما افزایش حجم فلدسپات به علت رطوبت و تبدیل به کانی رسی، سقوط یک قطعه سنگ از جلو یک صخره، تا حفره‌های متعدد و کوچکی که روی دیوار ساختمان‌های شهری و کف معابر ایجاد می‌شود، همه نمونه‌هایی از هوازدگی محسوب می‌شوند. آیا شما شهر هوازده‌ای مشاهده کرده‌اید. وقتی صحبت از بافت قدیم شهری می‌شود، بهتر است از فرسایش بافت نیز بحث شود. فرسایش بافت شامل فرسودگی موادی است که شهر با آن همین دلیل است ساخته شده است.
وجود آب در مرحله‌ی سرد شدن سریع در روزهای یخبندان، سبب ترک خوردن و شکاف برداشتن سطح سنگ‌ها و مصالح در شهرها می‌شود. تنش‌های گرمایی زیاد برای شکستن کامل سطح سنگ‌های ساختمان‌ها و مصالح، به ویژه در شرایط بیابانی، کافی به نظر می‌رسد. هرچند آثار و نتایج سست شدگی و هوازدگی سنگ‌های ساختمانی و دیگر مصالح در شهرها تاکنون کمتر بررسی شده است. جای سؤال است که چگونه ممکن است کالبد ساختمان یا شهری که از مصالح و مواد با مقاومت و کانی مختلف، تشکیل شده است، همزمان فرسایش پیدا کند و هوازده شود؟ تخریب و فرسایش شیمیایی، در نقاط سایه دار ساختمان‌ها، که رطوبت زیاد است، بیشتر صورت می‌گیرد. شواهد نشان می‌دهد که هوازدگی شیمیایی حتی در شهرهای واقع در مناطق خشک نیز وجود دارد، به طوری که موجب فرسایش پوست پیازی (1)، در سطح سنگ‌های نما می‌شود (که نوعی تجزیه یا آلتراسیون شیمیایی است). توفان‌های بارانی و موقتی و به ویژه شبنم شبانه، جزء موارد مهم رطوبت و تجزیه در شهرهای بیابانی هستند. وجود رطوبت تا چند سانتیمتر در زیر سطح سنگ‌ها و سازه‌های پی ساختمان‌ها به اثبات رسیده است. بررسی روی سنگ کوارتز در بیابان موها و نشان داد که حرارت روزانه‌ی 24 درجه ای، سبب انبساط خطی به مقدار 0/0084 درصد در آن می‌شود.(2) همین وضعیت در شهر بیابانی یزد، که بیشتر از نمای آجری لیمونی و کاهگل پوشیده شده است، مشاهده می‌شود. گرادیان‌های حرارتی با یکنواختی خود در مجموع پوشش‌های تمامی ساختمان‌های شهر موجب انبساط توده‌ای آن می‌شوند و توده‌ی سنگ فقط با تنش‌های کم، منبسط یا منقبض می‌شود. با این حال، شدت و محصولات هوازده در شهرهای مناطق بیابانی با مواد و محصولات هوازده در مناطق مرطوب، متفاوت است. شما چشم انداز فرسایش شهر رشت، در تالش و آستارا را با شهری مثل یزد یا کرمان مقایسه کنید. محصولات هوازده‌ی شهر یزد، مقادیر به نسبت زیادی دانه‌های تخریبی دانه درشت و حفره‌ای دارند که در پای دیوار ساختمان‌ها تجمع می‌یابند، در صورتی که در رشت مقداری از مواد رسی و مواد آلی را به همراه دارد، به همین دلیل است که روی بعضی از نماهای ساختمانی قدیمی شهر رشت رویش کوتاه مدت و موقت گیاهان بسیار کوتاه قد و سبزینه‌ای مشاهده می‌شود. همچنین همین ویژگی است که بخشی از تفاوت‌های موجود بین فرایندهای ژئومورفولوژیکی و شکل‌ها را در شهرهای مناطق خشک و مناطق مرطوب بیان می‌کند، البته ضریب فرسایش در شهرهای مناطق بیابانی، بسیار کمتر از شهرهای مناطق مرطوب است. در مقیاس بزرگ شهری، خزش خاک‌های مرطوب غنی از مواد آلی و رسی، اغلب با عملکرد لایه هوازده در مناطق بیابانی تفاوت دارد و دیگر آنکه تناسب و قرینه بودن ابعاد فرسایش شهری در مناطق مرطوب به ایجاد یکنواختی فرسایشی بیشتر، نسبت به شهرهای مناطق بیابانی منجر می‌شود. ساختمان‌های شهرهای مناطق مرطوب حتی از فضای داخلی نیز هوازده می‌شوند.
تنش‌های موجود در نمای سنگ ساختمان اغلب بر اثر رشد بلورهای رطوبت و کانی‌هاست. سه شکل عمده آن در محیط‌های مختلف عبارتند: از الف) رشد بلورهای یخ؛ ب) رشد بلورهای نمک و ج) رشد کانی‌های رس، در شهرهای با آب و هوای یخبندان، تبلوریخ به طور معمول مؤثر است، زیرا در این حالت با وارد شدن همه‌ی مایع آب به فاز جامد (یخ)، تبلور از قسمت سطح خارجی شروع می‌شود و ممکن است یک سیستم بسته با تنش‌های بسیار زیاد را به وجود بیاورد. شهرهای فیروزکوه و اردبیل از جمله شهرهایی هستند که سرمای زودرس، یخبندان پیوسته و طولانی دارند و آثار تنش‌های ناشی از یخ زدگی در آنها زیاد دیده می‌شود. شهرهای واقع در عرض‌های مجاور قطبی با همین مشکل، ولی شدیدتر از آن رو به رو هستند. گاهی یخ تا 9 درصد افزایش حجم پیدا می‌کند. در عمل یخ زدن، در سیستم بسته و فاقد فضای خالی و دارای حرارت 22- درجه‌ی سانتیگراد، تنش ماکزیمم به وجود می‌آید. به وجود آمدن این فشار ماکزیمم، به عواملی چون یخ زدن سریع و رطوبت اشباع (به مقدار حدود 80 درصد) بستگی دارد. در این وضعیت گذر از حد قدرت تحمل سنگ‌ها، به ویژه وقتی سنگ‌ها لایه لایه یا دارای تورق هستند، به آسانی میسر می‌شود. خسارت بر اثر یخبندان با چرخه‌های مکرر یخ زدگی و ذوب شدن در محیط بیشتر می‌شود، زیرا بلورهای یخ اغلب به طور طبیعی و یکسان با سرعت بیشتری در شکاف‌های واقع بر سطح یخ زده‌ی سنگ‌ها قرار می‌گیرند.
تبلور نمک‌ها (کلرید سدیم، گچ و کلسیت و غیره) در تجزیه و خرد شدن سنگ‌های ساختمان‌ها و دانه دانه شدن و پوک شدن، و سرانجام هوازدگی آنها نقش مهمی دارد. این ویژگی در شهرهای جنوبی ایران و ایران مرکزی (مثل سمنان و قم) مشاهده می‌شود. اغلب سازه‌های دریایی امارات متحده عربی، قطر و دوبی از این آسیب در امان نیستند. تبلور نمک، جهت یافتگی از خود نشان می‌دهد و رشد بلورها، هم جهت با تنش‌ها یا فشارهای موجود است، کلسیت با 1 درصد فوق اشباعی، ممکن است در فشار 10 اتمسفر در جهت مقاومت کششی سنگ‌ها متبلور شود. سنگ‌های نفوذپذیر، به ویژه سنگ‌هایی مثل گچ و ماسه سنگ بر اثر رشد بلورهای نمک، برای تخریب و خرد شدن مستعدند، در صورتی که سنگ‌های آذرین آمادگی و قابلیت کمتری دارند. در قم با وجود استفاده از سنگ‌های آذرین و دگرگونی، چون ملات سنگ‌ها با آب دارای نمک و گچ ساخته می‌شود، این آسیب همچنان وجود دارد. پدیده‌ی تبلور در سنگ‌ها نمای ساختمان‌های شهری، بیشتر در رخنمون‌ها و درز و شکاف‌های بین دو قطعه‌ی موزاییک شده صورت می‌گیرد. در جایی که سنگ‌های ساختمانی شهری دارای خلل و فرج است و انواع نمک‌ها و آب فراوان در آن وجود دارد، عمل تبخیر، رشد بلورها را تسهیل می‌کند. این نوع از هوازدگی در شهرهای مختلف، به ویژه شهرهای گرم و خشک و نیمه خشک اتفاق می‌افتد. جالب است بدانید که در شهر قم هوازدگی و تخریب و بازشدگی شکاف‌های بین سنگ‌های نما شده، به جای اینکه از بالای ساختمان‌ها شروع شود، بیشتر از بخش فونداسیون و به ویژه دیوارهای مماس با خاک نمکی قابل مشاهده است. برای شهرهایی که در عرض‌های بالای جغرافیایی قرار دارند، نمک هسته‌ی تبلور برفها را درست می‌کند و در هنگام بارش برف، نمک در سطح سنگ‌ها پخش می‌شود و آنها را متلاشی می‌کند. در مناطق خشک، تبخیر بیش از حد سبب می‌شود که نمک‌ها از لوله‌های مویین در درزهای سنگ‌های ساختمانی به طرف بالا صعود کنند و در سطح سنگ متبلور شوند و این نوع هوازدگی شدید، به ویژه در نقاط سایه‌ای ساختمان‌های شهری مؤثرتر است. به طور کلی، مناطق بیابانی کنونی ایران از زمان‌های گذشته، تمایل به خشکی پیدا کرده‌اند و املاح تبخیری زیادی دارند. بنابراین بسیاری از مواد و مصالح ساختمانی که از آنها استفاده می‌شود، حاوی نمک‌هایی هستند که به طرف سطح صعود می‌کنند.
در شهرهای مناطق سرد، مرطوب و نیمه خشک و حتی خشک، تنش‌های بیولوژیکی، به ویژه در پی ساختمان‌ها، هوازدگی فیزیکی را افزایش می‌دهند. تنش‌های بیولوژیکی در دو دسته‌ی اصلی گیاهی و جانوری قرار دارند. نقش بزاق کرم‌های خاکی در ناپیوستگی مواد خاک مؤثر است و موجب ایجاد ذراتی منفصل به قطر یک میلیمتر می‌شود و تا عمق 1/5 متری در بیشتر قسمت‌های زمین و به طور متوسط تا 43 تن در هکتار، در سال، در خاک جابه جایی ایجاد می‌کند. موش‌ها با حرکات مکانیکی اثر بسیار وسیع تری دارند. برای مثال، در تهران درون اغلب حفره‌های ایجاد شده توسط موش‌ها، امکان درگیر شدن بیشتر رطوبت و آب با مواد و مصالح ساختمانی بیشتر فراهم شده است. در بخشی از جنگل‌های منطقه‌ی گرمسیری، پدیده‌ی جابه جایی خاک سالانه، تا حد 50 تن در هکتار در سال، گزارش شده است، به طور مثال اغلب شهرهای برزیل چنین ویژگی‌ای دارند. علاوه بر آن، فعالیت موریانه‌ها هم ممکن است با 2/5 برابر بیشتر از مقدار مذکور باشد. شهرهای مناطق نیمه خشک و خشک چنین فرایندی دارند. در زواره و جعفر آباد اردستان که مورد مشاهده‌ی مؤلف بوده است، مورچه‌ها نقش بسزایی دارند. البته با سمپاشی سالانه این موضوع تا حدودی تعدیل می‌شود. همچنین رشد گیاهان، تنش‌های فیزیکی مهمی ایجاد می‌کند. در اطراف سد لار ریشه‌های گلسنگ، سنگ دیوریت را سوراخ کرده‌اند و در دماوند ریشه‌ی اصلی و افشان درختان به طور معمول تا عمق 3 متری نفوذ می‌کند. در یزد و کرمان و حتی اردستان ریشه‌های خطی تا بیش از دو برابر این عمق امتداد پیدا می‌کنند. در باغ شهرها درگیر شدن دائم رشد ریشه‌ی درختان با پی ساختمان‌ها و تأسیسات شهری به خوبی مشهود است. در خوانسار ریشه‌ی گیاهان اغلب موجب بسته شدن مجراهای آبی باغی می‌شود و حتی گاهی به ایجاد درز و شکاف در پای دیوار حیاط ساختمان‌ها می‌انجامد که نمونه‌ای از فرایند هوازدگی و تخریب مکانیکی محسوب می‌شوند و ماهیت مختلفی دارند. اینها نمونه‌ای از فرایندهای اصلی هوازدگی ارگانیکی و بیوشیمیایی هستند. به طور کلی، ماهیت و تداوم هوازدگی ساختمان‌های شهری، به عوامل زیر بستگی دارد.
1- طبیعت اولیه‌ی سنگ‌های ساختمانی و مواد و مصالح آنها؛
2- مدتی که سنگ و مواد در معرض رطوبت و آب قرار دارند؛
3- ترکیب آب مورد استفاده در بنایی و ساختمان سازی؛
4- مقدار آب و رطوبتی که با سطح هوازده تماس پیدا می‌کند؛
5- درجه‌ی برودت یا حرارت.
به نظر تروجیل (1976)،(3) نسبت و مقدار آب قابل دسترسی و قابل جابه جایی و تناوب آن در مقدار مواد هوازده (محصولات هوازدگی) مؤثر است و اهمیت ویژه‌ای دارد. سرعت هوازدگی، با عواملی همچون مقدار آب واردشده به توده‌ی هوازده و آبی که از آن خارج می‌شود، ترکیب شیمیایی آب، مواد آلی یا ارگانیک و نیز به مقدار کانی‌های هوازده و مقدار موجود در هوا، بستگی دارد. در شهرهای مناطق خشک به دلیل عواملی مثل کمی آب، صعود آب به طرف بالا بر اساس خاصیت مویینگی و به دنبال آن تبخیر آب و کمی ماده آلی، سرعت هوازدگی کاهش می‌یابد، ولی از بین نمی‌رود. در شهرهای مناطق مرطوب، شرایطی همچون رطوبت زیاد و شست وشوی شدید، سبب هوازدگی عمقی و گسترده می‌شود. در این مورد بارندگی‌های منظم و ممتد و توفان‌های شدید و اتفاقی مرطوب یا تناوب‌های فصول خشک و مرطوب بیشتر مؤثر واقع می‌شوند. در هر صورت، سرعت هوازدگی در سطح معین از یک کانی، به توازن و هماهنگی بین درجه‌ی حلالیت شیمیایی و مقدار تماس آب با آن سطح و مقدار موجود در آب بستگی دارد. در شهرهای بزرگ صنعتی، افزایش مقدار موجود در هوا (به علت افزایش مصرف سوخت‌های صنعتی و فسیلی از جمله مشتقات نفت) هوازدگی بسیار زود هنگام شهری را در پی دارد و بسیار نگران کننده است. در شهری مثل تهران این نگرانی مضاعف است. تیره و تار شدن نمای شهری نمونه‌ای از رسوب مواد شیمیایی روی سنگ‌های نما شده است، که وقتی با رطوبت و آب همراه می‌شود، هوازدگی در نما و سنگ نما شده ظاهر می‌

پی‌نوشت‌ها:

1- exfoliation.
2- Chorle, 1989. P. 127.
3- Trudgill, s, T, 1976, PP 59-99.

منبع مقاله :
مقیمی، ابراهیم؛ (1391)، ژئومورفولوژی شهری، تهران: مؤسسه انتشارات دانشگاه تهران، چاپ پنجم