Глава 6. Выветривание и склоновые процессы

Особое место в числе экзогенных процессов занимает вы­ветривание. Оно служит причиной разрушения и глубокого преоб­разования поверхностного слоя горных пород под воздействием колебаний температуры, влияния кислорода, углекислоты, органичес­ких кислот и некоторых процессов, вызванных деятельностью живых организмов. В результате выветривания образуется поверхностный слой осадочных пород— кора выветривания (зона гипергенеза), обладающая индивидуальными свойствами в разных природных зо­нах. Мощность коры выветривания в полярных странах не превышает нескольких метров, а в экваториальном климате может дости­гать 100 метров и более. Интенсивному выветриванию больше под­вергаются магматические, метаморфические породы сложного минералогического и химического состава. Простые, однородные по составу осадочные породы (например, кварцевые пески, глины), уже прошедшие процесс гипергенеза, испытывают выветривание в мень­шей степени.

Под влиянием выветривания во многих горных породах возни­кает специфическая трещиноватость, которая создает определенные формы отдельностей, ограниченные четкими плоскостями. Например, при выветривании базальтов и андезитов возникает столбчатая отдельность, в гранитах — плитчатая (матрацевидная), в некоторых ла­вах — канатовидная (веревочная), шаровая отдельность и т.д.

Направление, интенсивность, результаты выветривания зави­сят от климата, свойств и степени устойчивости горных пород. К важнейшим показателям устойчивости относятся: теплоемкость и теплопроводность — при слабой теплопроводности порода нагре­вается лишь в верхнем слое, и в нем резче проявляются процессы сжатия и растяжения в условиях значительных суточных амплитуд температуры, сложно построенные породы (гранит) разрушаются интенсивнее по сравнению с однородными (кварцит), так же по срав­нению со светлыми, гладкими ведут себя темноокрашенные, шерохо­ватые породы.

Физическое выветривание вызывается резкими суточными и годовыми колебаниями температур и потому наиболее ярко выра­жено в пустынях и на высоких горных плато. Оно сочетается с морозным выветриванием, характерным для холодного и высоко­горного климата с попеременным оттаиванием и замерзанием воды в трещинах горных пород. Для физического выветривания типично разрушение горных пород при незначительном изменении их мине­ралогического и химического состава. В результате на плоских по­верхностях образуется грубообломочная кора выветривания типа злювия, на наклонных — коллювия.

Химическое выветривание происходит под воздействием воды и растворенных в ней кислот, газов (кислорода и углекислого газа). Большую роль играет, кроме того, деятельность растительных и животных организмов, особенно бактерий и грибков. Химическое вы­ветривание вызывает коренные изменения в составе горных пород и образование новых соединений. Такие условия наиболее характерны для влажных экваториальных и субэкваториальных клима­тов, а также для летнего периода лесной зоны. Процессы химическо­го выветривания сводятся к определенным химическим реакциям: окислению, гидратации, растворению, гидролизу. Окисление и гидра­тация интенсивнее проявляются в отношении элементов с разной валентностью. Например, окисление минералов и горных пород, содержащих железо в закисной форме: в присутствии воды харак­терно превращение сульфидов в лимонит, или бурый железняк: FеS₂ (пирит) + nО₂ + mН₂О → FeSO₄ →Fe₂(SO₄)₃ → Fe₂O₃∙ nH₂O (ли­монит). Примером гидратации может служить переход ангидрита в гипс: CaSO₄ ­+ 2H₂O → CaSO₄∙2H₂O.

Процесс растворения очень распространен в природе, особен­но в осадочных горных породах — хлоридных (каменная соль), суль­фатных (гипс), карбонатных (известняк, доломит, мел). Происходит вынос растворенных пород текучими водами, и на их месте возника­ют пустоты, понижения, провалы. При выветривании более устойчи­вых пород сложного состава в процессе гидролиза возникают но­вые глинистые минералы — каолинит — монтмориллонит, гидрослю­ды (гидробиотит, гидромусковит) и т.д.

Растительные организмы — мощный фактор выветривания в условиях теплого и умеренного климатов. В процессе жизнедея­тельности они используют из почв и размельченных пород необходимые для развития минеральные соединения К, Na, Ca, Si, Mg, P, S, Al, Fe и другие, одновременно выделяя органические кислоты и кисло­род (при фотосинтезе), которые являются активными факторами окисления и растворения.

В условиях преобладания или участия перечисленных про­цессов формируются коры выветривания: гидрослюдистая — в хо­лодных и умеренных зонах, монтмориллонитовая кора глинистого состава — в степях и полупустынях с жарким климатом, каолино­вая кора — в теплом и влажном климате умеренных широт, мощ­ная латеритная кора — во влажном жарком климате экваториаль­ных и субэкваториальных широт. В зоне смешанных лесов, в кото­рой расположена территория Беларуси, получили распространение гидрослюдистая, каолиновая, монтмориллонитовая коры выветривания.

Наиболее древние и мощные коры выветривания возникают в условиях длительной денудации. Они принимают участие в образовании выровненных поверхностей платформ и крупных равнин. В них обнаруживают специфические полезные ископаемые: бокси­ты, каолины, железные и марганцевые руды, а в некоторых случа­ях — россыпные месторождения платины, золота.

С процессами выветривания связано образование структур­ных и скульптурных форм, которые возникают в результате отпрепарирования процессами выветривания выпуклых и стойких по отношению к разрушению структур, залегающих в более мягких по­родах. В результате нередко встречаются останцы твердых пород причудливых неповторимых очертаний, зависящих как от строения пород, так и от климатических условий. В литературе имеется опи­сание таких образований в горах центральной Европы, из которых наиболее известны Тши-Турне (три камня) в Судетах (Силезия). Сложен этот памятник природы трещиноватыми гранитами с от­четливой матрацевидной отдельностью, придающей им форму "меш­ков с шерстью", которые наложены друг на друга. Слюдистые слан­цы, в толщу которых некогда внедрился гранитный лакколит, давно разрушены, и Тши-Турне возвышаются причудливыми скалами.

На западе США (Вайоминг) среди относительно плоской поверхности отвесно поднимается 200-метровая скала диаметром 240 мет­ров — "Башня дьявола", сложенная магматической породой (фонолитовым порфиром), образующей мощные пятигранные столбы от под­ножия до вершины. Оформилась башня в результате отпрепарирования заполненного лавой жерла древнего вулкана, захороненного под осадочными породами, а затем вскрытого выветриванием. Подобным образом возникли Драконова скала в Рейнских горах, гора Исхарен в массиве Ахаггар. В Централь­ной Австралии известна ост­ровная гора Эйрc-Рок, возвы­шающаяся над равниной, по­крытой красными песками, на 950 метров. Эта скала сложе­на слоями аркозового песчани­ка с ребристой поверхностью. В условиях тропического климата от поверхности скалы от­калываются слои в виде Скор­луп (десквамация), обнажаю­щие внутренние части породы. Подобные формы называются "сахарными головами". У под­ножия такой "головы" распо­ложен Рио-де-Жанейро. Скульптурные формы в песчаниках можно наблюдать в Болгарии вблизи города Белоградчик (Белоградчикские скалы) в виде множества причудли­вых останцев, отпрепарирован­ных выветриванием, а в 18 ки­лометрах от Варны располо­жен заповедник "Побитите камни" с каменными колон­нами и столбами высотой 5-6 метров. Своеобразной формой выветривания являют­ся земляные пирамиды в арид­ном климате.