5.2. Физическое выветривание

В едином и сложном процессе выветривания условно выделены две его формы: физическое и химическое, которые тесно взаимосвязаны и протекают одновременно.

ФИЗИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ происходит под воздействием суточных и сезонных колебаний температур воздуха (температурное выветривание), замерзания и оттаивания воды, заключенной в порах и трещинах горной породы (МОРОЗНОЕ выветривание), и некоторых других явлений.

ТЕМПЕРАТУРНОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ обусловлено тем, что различные теплофизические свойства. Так коэффициент объемного теплового расширения кварца составляет 0,00031, ортоклаза 0,00017, роговой обманки 0,00028, кальцита 0,0002. Поэтому при колебании температуры они будут испытывать объемные деформации различные по величине. Поэтому на контактах зерен возникают температурные напряжения, под действием которых порода растрескивается.

В мономинеральных породах температурные напряжения связаны с анизотропностью теплофизических свойств минералов.

На скорость температурного выветривания влияет окраска минералов. Темноцветные минералы нагреваются быстрее (сильнее) чем светлоокрашенные.

Скорость и характер физического выветривания зависят от климатических условий. С повышением континентальности климата (с увеличением амплитуд суточных и сезонных колебаний температуры) скорость физического выветривания повышается. Наиболее интенсивно оно протекает в сухих областях.

Физическое выветривание начинается со вскрытия и расширения уже имеющихся в породе микротрещин. Далее происходит распад на отдельные обломки, минеральные зерна (дресву) и частицы песка и пыли (дезинтеграция). Дневное нагревание после холодной ночи вызывает интенсивное шелушение поверхности породы - десквамацию. Последующее охлаждение ее ночью приводит к растрескиванию.

Разрушение горных пород в северных широтах происходит под влиянием МОРОЗНОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ. При замерзании воды, заключенной в порах и трещинах породы, развиваются морозобойные трещины.

В этом случае горная порода разрушается силами кристаллизации (несколько десятков МПа) льда. То же действие наблюдается при выпадении солей из водных растворов.

В жарких, влажных условиях физического разрушение усиливается ливнями, выпадающими нередко на раскаленную поверхность породы. При высыхании породы на солнцепеке наблюдается интенсивное растрескивание и шелушение.

Из всех свойств горной породы, влияющих на скорость физического выветривания, наибольшее значение имеют:

1 - минералогический состав - полиминеральные горные породы разрушаются легче, чем мономинеральные;

2 - строение горной породы - плотно сложенные породы мелкозернистого строения более стойки к физическому выветриванию, чем пористые, рыхлосложенные, крупнозернистые; 3 - сложение породы - породы массивного сложения более стойки против выветривания, чем породы со сланцевой, плойчатой текстурой;

4 - трещиноватость;

5 - водно-физические свойства (влагоемкость, водоотдача).

Механическому разрушению горных пород способствуют простейшие растения: лишайники, мхи, которые в процессе своей жизнедеятельности разрушают последние.

Древесные растения благодаря развивающейся корневой системе могут не только разрыхлять почву, но и способны производить разрушение плотных горных пород. Давление развивающееся в клетках корней, может достигать 19 МПа.