1.4.1.1. Физическое выветривание

Физическое выветривание вызывается разнообразными факторами, важнейшим из которых является суточное колебание температуры. Наибольшие амплитуды суточных колебаний температуры характерны для тропических пустынь (70 ºС, а иногда 90 ºС). За счет этого происходит температурное выветривание горных пород. При температурных колебаниях в кристаллических породах возникают внутренние напряжения. В наибольшей мере это характерно для полиминеральных пестроокрашенных горных пород. Темные минералы нагреваются сильнее светлых и при прочих равных условиях сильнее расширяются. Однако и одинаково окрашенные минералы за счет разных коэффициентов линейного расширения увеличиваются в объеме по-разному. В итоге на границах минеральных зерен возникают напряжения, образуются микротрещины и, в конечном счете, монолитная кристаллическая порода распадается на отдельные минеральные зерна. Например, гранит в результате физического выветривания распадается на зерна кварца, полевых шпатов, биотита и роговой обманки, превращаясь в рыхлую массу обломочного материала – песок. Именно таким образом идет образование песка в песчаных пустынях.

В мономинеральной горной породе напряжения возникают вследствие различия коэффициентов линейного расширения в разных направлениях в кристалле. Так, у кварца в разных направлениях коэффициент линейного расширения различается в два раза. Крупнокристаллические горные породы при прочих равных условиях разрушаются быстрее мелкокристаллических. Быстрому разрушению горных пород способствует также их плохая теплопроводность. Днем сильно нагревается лишь самая поверхностная часть скальника, а глубже расположенные участки остаются холодными. Ночью аналогичным образом происходит охлаждение. Вследствие этого возникает напряжение между внутренними и внешними частями скалы. В результате наружная часть породы отрывается от внутренней и отваливается, а обнажившаяся свежая порода подвергается тем же процессам. Происходит так называемое «шелушение» породы. Термин «шелушение» подчеркивает, что процессу разрушения подвергается тонкий слой монолита, а образующиеся обломки имеют вид тонких пластинок плиток, чешуек. Поскольку процесс постоянен, монолит превращается в щебень. При физическом выветривании однородных горных пород (базальтов) нередко образуется так называемая шаровая отдельность.

Температурное выветривание наиболее интенсивно протекает в тропических пустынях, как уже упоминалось выше, за счет больших суточных амплитуд температуры. Кроме того, физическому выветриванию в пустынях благоприятствует отсутствие растительного покрова. Второй областью, где широко распространены процессы физического, и в том числе температурного выветривания, является зона высокогорья. Выветриванию в зоне высокогорья способствуют большая инсоляция и высокий коэффициент прозрачности воздуха. Образующиеся обломки пород слагают каменные реки – курумы, медленно движущиеся вниз по склонам. В арктических и субарктических широтах, а также в высокогорье, выше снеговой линии, породы подвергаются морозному выветриванию. Морозное выветривание происходит интенсивно в весенне-осенний период, когда температура колеблется около 0 ºС (точка замерзания пресной воды). Днем снег и лед подтаивают, и вода просачивается в поры и трещины горных пород. Ночью вода замерзает и увеличивается в объеме на 9 %. Возникающего при этом давления вполне достаточно для разрушения пород, ослабленных трещинами. Образовавшийся в породах лед расклинивает их или вызывает морозное вспучивание.

В аридном климате роль своеобразных клиньев могут выполнять растущие в порах и поперек трещин кристаллы солей, которые выпадают при испарении подходящих к дневной поверхности подземных вод. Такое же механическое действие на горные породы оказывает корневая система деревьев. Продуктами физического выветривания являются: глыбы, щебень, дресва, песок.