12 Выветривание. Агенты и типы выветривания.

Выветривание - процессы физичес­кого разрушения и химического разложения минералов и горных пород, оказавшихся неустойчивыми в условиях земной поверхно­сти. Эти изменения происходят в результате физического, хими­ческого и биологического воздействия воды, кислорода, углекис­лого газа, различных минеральных и органических кислот, живых организмов, а также непосредственно под воздействием солнеч­ной радиации.

Выветривание - общепланетарный геологический процесс, про­исходящий повсеместно на территории суши. Типы выветривания:

1)Физическое выветривание

2)Температурное выветривание

3)Морозное выветривание

4)Химическое выветривание

5)Биогенное выветривание

6)Коры выветривания

1. ФИЗИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

Процессы физического выветривания приводят к механическо­му "разрушению минералов и горных пород - их измельчению и превращению исходной породы в зоне выветривания в щебень, дресву, песок или глину. Основными факторами, приводящими к меха­ническому разрушению горных пород, являются колебания темпера­туры, механическое воздействие воды при ее замерзании в трещинах и порах горных пород, кристаллизация солей, клинообразное дей­ствие развивающейся корневой системы растений, жизнедеятель­ность роющих животных. В зависимости от природы воздействующего фактора выделя­ют разновидности физического выветривания: температурное и мо­розное.

Температурное выветривание. Этот вид физического выветрива­ния происходит в результате колебания суточных и сезонных тем­ператур, вызывающих переменное нагревание и охлаждение горных пород, что приводит то к расширению и увеличению, то к сжатию и уменьшению их объема. В результате многократно повторяющихся растягивающих и сжимающих напряжений горные породы растрес­киваются и дробятся на обломки различных размеров. Интенсивность температурного выветривания, зависит от стро­ения (структуры) и сложения (текстуры) горных пород. Равнозернистые породы выветриваются медленнее пород с порфировой структурой, а крупнозернистые разности значительно быстрее мелкозернистых или стекловатых. Породы с массивной текстурой более устойчивы к перепадам температур, чем породы со сланцева­той и пористой текстурой.

Морозное выветривание - периодически повторяющиеся расши­рения и сжатия, сопровождающие процесс замерзания и оттаива­ния воды в трещинах и поровых пространствах горных пород при колебаниях температуры около точки замерзания воды. Так как при замерзании и превращении в лед вода расширяется примерно на 9 % своего первоначального объема

2. ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

Химическое выветривание связано с процессами химического изменения горных пород и образования новых минералов. Особен­но благоприятные условия для такого выветривания создаются во влажном, тропическом климате, в районах с обильной растительно­стью. В результате переработки огромной биомассы, ее гниения и разложения в избытке образуются агрессивные органические кис­лоты, которые интенсивно преобразуют различные минералы. Все химические реакции в зоне выветривания протекают по экзотерми­ческой схеме (с выделением тепла) и подразделяются на четыре груп­пы: окисление, гидратация, растворение и гидролиз. Химическая активность кислорода резко возрастает при его дей­ствии в водной среде. При этом способность атмосферного кисло­рода растворяться в холодных водах (при О ^оС) почти в два раза превышает таковую в теплых, что, естественно, увеличивает окис­лительную способность холодных природных вод. Процессы окисления протекают как на земной поверхности, так и в зоне просачивания атмосферных осадков в глубь земной коры-до определенной границы, ниже которой окислительные процессы полностью прекращаются. Окислению подвержены, в первую оче­редь, минералы и горные породы, содержащие железо, серу, марга­нец, никель, кобальт и другие легко соединяющиеся с кислородом химические элементы. Так в зоне окис­ления медных сульфидных руд образуются карбонаты меди - мала­хит и азурит. Подобные реакции растворения первичных минералов с образованием за их счет карбонатов или бикарбонатов получили название карбонатизации.

Гидролиз - реакция разложения минералов под действием воды с разрушением и перестройкой их кристаллических решеток. Первыми процессам разложения при гидролизе подвергаются слю­ды (биотит, мусковит, серицит), которые переходят в гидрослюды.

3. БИОГЕННОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

В сложных процессах механического разрушения и химического разложения минералов и горных пород значительная роль принад­лежит организмам. Разрушительную работу в горных породах начинают самые низкоорганизованные представители органического мира - бак­терии, которые подготавливают почву для появления микрофлоры (грибов), а затем для лишайников и мхов. Люди также вносит свою долю, делая выемки для дорог, проходя тоннели, разрабатывая карьеры, рудники, шахты. Таким образом, все живое вносит свою лепту в процесс физи­ческого разрушения и химического разложения минералов и пород. Важно отметить, что эти процессы взаимосвязаны и взаимообус­ловлены.

4. КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ

Результатом сложных процессов всех типов выветривания явля­ются различные продукты, среди которых можно выделить: оста­точные, остающиеся на месте первоначального залегания материн­ских пород; подвижные, которые уносятся с места разрушения на то или иное расстояние.

Остаточные продукты выветривания представляют собой один из важнейших генетических типов континентальных образований — элю­вий. Элювий, в образовании которого основная роль принадлежит биохимическим агентам выветривания, а в составе преобладают органические вещества (гумус), называется почвой. Совокупность различных элювиальных отложений верхней час­ти литосферы называется корой выветривания, в образовании кото­рой наблюдается определенная стадийность и зональность.

Выделяют четыре стадии развития коры выветривания.

1. Стадия преобладания физического выветривания и накопле­ния продуктов грубого механического разрушения,

2. Стадия обызвесткования и удаления в процессе гидролиза лег­корастворимых компонентов, преимущественно серы и хлора.

3. Стадия образования остаточных глин (каолинов) и выноса из материнских пород кальция, калия и магния.

4. Стадия образования латеритов.

По условиям образования и фор­ме коры выветривания подразделяются на площадные и линейные.

Площадные коры выветривания - развиты на больших площадях и чехлом перекрывают материнские породы, за счет которых они образовались. Пластообразные по форме, зональные по строению эти коры по размерам колеблются от нескольких десятков до тысяч метров в поперечнике при мощности от десятков сантиметров до нескольких десятков метров.

Линейные коры выветривания - возникают вдоль системы тре­щин или на контакте разных по составу пород и имеют форму жилообразных тел. Такие тела протягиваются по простира­нию на сотни метров, а на глубину - на несколько десятков мет­ров, реже - на 100 - 200 м. По времени образования коры выветривания подразделяются на современные и древние (ископаемые).