Vaporization plane and moisture-related characteristics of shallow subsurface zone of porous materials

Abstract

Vlhkost v porézních hornináchzpůsobuje degradaci materiálua jeho zvětrávání.Přesto je stále velmi málo známo o její dynamice, prostorovém uspořádání a jejích zdrojích. Tato práce prezentuje tři příklady studia vlhkosti na skalních výchozech s výskytem kavernózního zvětrávání: přímořské voštinyv Itálii,tafoni v humidním klimatuuKralupnadVltavouv Česku a přechod z inland notches do tafoni v karbonátech v Izraeli. Na všech lokalitách s tafoni a voštinami je většinu času hloubka výparové fronty uvnitř kaveren blíže k povrchu než vně, opačně je tomu pouze po vydatnějších deštích nebo v případě přímořské oblasti po intenzivnějším příboji. Poprvé bylo stanoveno prostorové a časové rozložení vlhkosti na výchozech s výskytem kavernózního zvětrávání, což umožňuje lépe pochopit problematiku vzniku těchto forem. Poprvé byly pro přírodní výchozy spočítány intensityvýparu a množství vysrážených solí. Na lokalitě Kralupy byly stanoveny množství vody vystupující/vstupující z/do tafoni, z čehož byla následně sestavena vodní balance pískovcového výchozu. Prezentované výsledky ukazují, že znalost rozložení vlhkosti a stanovení intenzity výparu je zásadní pro pochopení a kvantifikaci zvětrávacích procesů a umožňuje stanovit vodní bilanci skalních výchozů.

Moisture in porous rocks causes material degradation and weathering. However, very little is still known about its dynamics, spatial distribution, and sources. This thesis presents three examples of the study of moisture distribution and fluxes in rock outcrops with cavernous weathering forms: coastal honeycombs in Italy, tafoni in a humid climate near Kralupy nad Vltavou, Czechia and the transitionfrom inland notches to tafoni in carbonates in Israel.At all sites with tafoni and honeycombs, the depth of the evaporationfront inside the caverns is closer to the surface than outside most of the time, except after heavy rainfall or, in the case of the coastal area, after more intense surf. The lower depth leads to a higher evaporation rate from the caverns and higher precipitation of salts, causing active salt weathering there. For the first time, the spatial and temporal distributionof the evaporation front on outcrops with cavernous weathering has been determined. This allows a better understanding of the evolution of these forms. For the first time, the amounts of precipitated salts were calculated from evaporation rates for natural rock outcrops. At the Kralupy site, water influxes and outfluxes from/to the tafoni were determined, from which a water balance of the arcosic sandstone outcrop was...