§ 16. выветривание горных пород

введение

Общее

Форма земной поверхности определяется процессами внутри и под земной корой (эндогенные факторы), а также процессами, которые действуют на поверхности или вблизи нее и в значительной степени зависят от преобладающих климатических условий (экзогенные факторы). Важнейшие эндогенные факторы — вулканизм и тектоника . Выветривание, наряду с эрозией, переносом и отложением наносов, является одним из экзогенных факторов (см. Также →  Круговорот горных пород ).

Выветривание не действует само по себе, но часто является первым звеном в цепи экзогенных процессов, особенно в высокогорной местности с крутыми склонами. Высокая энергия рельефа гарантирует, что продукты выветривания быстро разрушаются и снова осаждаются в виде осадка в точке с меньшей энергией рельефа . Эрозия может повлиять даже на местность (см. → площадь корпуса), но там она гораздо менее эффективна. Поэтому продукты выветривания горных пород могут образовывать здесь рыхлые поверхностные слои, известные как реголит . Реголит — это глубина в неизмененной породе, обычно считающейся твердой породой (так называемая отложенная ). Почвоведения говорит здесь от C горизонта .

Когда дело доходит до процессов выветривания, обычно проводится грубое различие между:

• Физические процессы — в основном механическое ослабление или разрушение структуры породы в результате увеличения объема отдельных ее компонентов, что может иметь различные причины.
• Химические процессы — разложение отдельных или всех компонентов структуры породы.
• Биогенные процессы — ослабляющие рок эффекты жизнедеятельности живых существ.

Резкое различие между этими тремя формами выветривания, каждая из которых может быть далее подразделена, не всегда возможно. Биогенное выветривание растений имеет частично физическую природу ( тургорное давление ) и частично химическую природу (едкий эффект). Кроме того, эффективность одной из форм выветривания часто требует других форм выветривания, которые ранее подвергались атаке: химическое выветривание более эффективно в породе, которая уже была серьезно нарушена физическими процессами (которые, однако, также могут быть эндогенными). С другой стороны, даже по прошествии тысяч лет поверхности горных пород, гладко отполированные ледниковым льдом, часто не показывают значительных признаков химического выветривания.

Синонимы и терминология

Выветриванию подвержены не только природные породы , но и постройки и произведения искусства из природного камня . В последнем случае также широко говорят о каменных повреждениях .

В общих чертах , «выветривание» означает естественное разложение материалов, которые подвергаются прямому влиянию выветривания . Помимо камня, это также относится к органическим материалам, таким как дерево и металлические материалы , стекло , керамика и пластмассы . В случае органических материалов эта форма «выветривания» подпадает под общий термин гниение , а в случае металлов, стекла, керамики и пластмасс — под общим термином « коррозия» .

Гниение и выветривание пород — важнейшие процессы в почвообразовании .

Типы выветривания[править | править код]

Различают несколько типов выветривания, которые могут преобладать в разной степени:

1. физическое, или механическое (трение, лёд, вода и ветер);
2. химическое;
3. биологическое (органическое);
4. радиационное (ионизирующее).

Физическое, или механическоеправить | править код

«Гора смерти» около парка «Корниш» в Серово в Санкт-Петербурге

«Арка» в штате Юта (США), пример механического выветривания

Чем больше разница температур в течение суток, тем быстрее происходит процесс выветривания. Причиной механического выветривания также является попадание в трещины воды, которая при замерзании увеличивается в объёме на 1/10, что способствует ещё большему выветриванию породы. Если глыбы горных пород попадут, например, в реку, то там они медленно стачиваются и измельчаются под воздействием течения. Селевые потоки, ветер, сила тяжести, землетрясения, извержения вулканов также содействуют физическому выветриванию горных пород.

Механическое измельчение горных пород приводит к пропусканию и задерживанию породой воды и воздуха, а также значительному увеличению площади поверхности, что создаёт благоприятные условия для химического выветривания. В результате катаклизмов с поверхности могут осыпаться породы, образуя плутонические породы. Всё давление на них оказывают боковые породы, из-за чего плутонические породы начинают расширяться, что ведёт к рассыпанию верхнего слоя пород.

Химическоеправить | править код

Скалы у Колыванского озера, Алтайский край

Химическое выветривание — это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественное изменение их химического состава с образованием новых минералов и соединений. Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода — энергичный растворитель горных пород и минералов. Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород — гидролиз — приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решётки на ионы водорода диссоциированных молекул воды:

KAlSi₃O₈+H₂O→HAlSi₃O₈+KOH

Образующееся основание (KOH) создаёт в растворе щелочную среду, при которой происходит дальнейшее разрушение кристаллической решётки ортоклаза. При наличии углекислого газа KOH переходит в форму карбоната:

2KOH+CO₂=K₂CO₃+H₂O

Взаимодействие воды с минералами горных пород приводит также и к гидратации — присоединению частиц воды к частицам минералов. Например:

2Fe₂O₃+3H₂O=2Fe₂O₃·3H₂O

В зоне химического выветривания также широко распространена реакция окисления, которой подвергаются многие минералы, содержащие способные к окислению металлы. Ярким примером окислительных реакций при химическом выветривании является взаимодействие молекулярного кислорода с сульфидами в водной среде. Так, при окислении пирита наряду с сульфатами и гидратами окислов железа образуется серная кислота, участвующая в создании новых минералов.

2FeS₂+7O₂+H₂O=2FeSO₄+H₂SO₄;

12FeSO₄+6H₂O+3O₂=4Fe₂(SO₄)₃+4Fe(OH)₃;

2Fe₂(SO₄)₃+9H₂O=2Fe₂O₃·3H₂O+6H₂SO₄

Биогенноеправить | править код

Биогенное выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения, лишайники). В процессе своей жизнедеятельности они воздействуют на горные породы механически (разрушение и дробление горных пород растущими корнями растений, при ходьбе, рытьё нор животными). Особенно большая роль в биогенном выветривании принадлежит микроорганизмам.

Радиационноеправить | править код

Радиационным выветриванием называется разрушение пород под действием радиационного, или солнечного, излучения. Радиационное выветривание оказывает влияние на процессы химического, биологического и физического выветривания. Характерным примером породы, подверженной радиационному выветриванию, может служить реголит на Луне.

Биотическое выветривание

Дорожный асфальт, разбитый корнями деревьев

Под биотическим выветриванием (также называемым биологическим или биогенным выветриванием) понимается выветривание под воздействием живых организмов и продуктов их выделения или разложения. Эти эффекты могут иметь физическую природу (например, удаление корней) или могут состоять из химического воздействия. В некоторых случаях трудно различить биотическое и абиотическое выветривание. Процессы биотического выветривания иногда также классифицируются в литературе по категориям физического или химического выветривания.

Механико-биотическое выветривание

Механико-биотическое выветривание — это, в основном, выветривание корней . В трещинах в скале и в крошечных промежутках между минеральными зернами в корни растущих растений через их толщину возникает сила, имеющая тенденцию расширять эти отверстия. Иногда можно увидеть деревья с их нижним стволом и корнями, прочно вклинившимися в пропасть в массивной скале. В отдельных случаях еще предстоит выяснить, действительно ли дереву удалось раздвинуть каменные блоки дальше друг от друга с обеих сторон пропасти или же оно только заполнило пространство в уже существующей щели. В любом случае несомненно, что давление, оказываемое ростом крошечных корней в волосяных трещинах в скале, ослабляет бесчисленные мелкие чешуйки и зерна. Подъем и разрушение бетонных плит тротуара из-за роста корней близлежащих деревьев — хорошо известное свидетельство эффективного вклада растений в механическое выветривание.

Химико-биотическое выветривание

Химико-биотическое выветривание вызывается микроорганизмами , растениями и животными и является одним из тех явлений, которые обобщены термином биокоррозия . Например, органические кислоты, выделяемые корнями растений, атакуют минералы и расщепляют породу на отдельные компоненты. Гумус , который состоит из частично разложившихся микробных остатков мертвых растений и животных, содержит большое количество гуминовых кислот , которые обладают разрушающим действием. Образование микробных кислот, окисление и восстановление может привести к растворению минералов.

Действие угольной кислоты во многих случаях усиливается действием простых органических кислот. Они возникают в результате микробного разложения мертвого органического вещества или выделяются корнями живых растений. Они идут с металлами, особенно железом (Fe), алюминием (Al) и магнием (Mg), очень стабильными, водорастворимыми, частично водонерастворимыми соединениями, частично так называемыми металлоорганическими комплексами ( хелаты , хелаты ). Это хелатирование — важная реакция выветривания. Слово «хелат» означает «как клешни краба» и относится к очень тесной связи, которую органические молекулы образуют с катионами металлов.

В случае растворимых комплексов они смещаются в почвенном профиле с движением фильтрационной воды и выводятся из механизма выветривания. Хелатирующие вещества, которые в основном выделяются во время процессов микробной деградации, включают лимонную кислоту , винную кислоту и салициловую кислоту .

Кроме того, микроорганизмы и дыхание корней растений могут увеличивать содержание углекислого газа в почве за счет образования углекислого газа и, таким образом, ускорять процессы растворения. Анаэробные бактерии иногда вызывают процессы восстановления, используя определенные вещества в качестве акцепторов электронов для своего энергетического метаболизма и тем самым делая их водорастворимыми, например, восстанавливая железо из трехвалентной формы в двухвалентную. Соединения двухвалентного железа намного более растворимы в воде, чем соединения трехвалентного железа, поэтому железо может быть относительно легко мобилизовано и перемещено посредством микробного восстановления.

Подводный тип

Процессы выветривания горных пород имеют место не только на суше, но, как уже было сказано выше, на дне различных водоёмов, преимущественно океанов и морей. Если рассматривать последние, то при наличии морской воды, богатой минералами, а также при смене температур, газовых режимов и давления происходит растворение горной породы и минералов. При этом формируются новообразования элювиального типа с продуктами биологической, метасоматической и химической природы.

Сочетание всех этих процессов в подводной среде приводит к изменению состава минеральных разностей, которые могут присутствовать здесь на дне либо во взвешенном состоянии. Такую совокупность принято называть гальмиролизом. При этом он относится не только к минеральным образцам на морском дне, но и к продуктам вулканической активности.

К числу ключевых факторов разложения минералов в подводной среде принято относить:

• воду;
• состояние газов;
• биос;
• давление;
• степень солёности;
• температурный режим и его изменения.

В зависимости от глубины водоёма, на которой происходят процессы разложения, схема воздействия этих факторов меняется. В зоне подводного разложения температура, при которой происходят процессы распада и выветривания, более низкая, если сравнивать её с температурным режимом химического выветривания в континентальной среде.

С увеличением глубины, на котором формируется донный осадок, растёт показатель давления. На 200 метрах он составляет порядка 20 атмосфер, а на глубине 10 тысяч метров – до 1000 атмосфер. Таким образом, растворимость газов и твёрдых веществ возрастает. Более активно и в краткий период проходят химические процессы. Также меняется их эффективность и направление.

Высокая скорость скопления осадков не влияет на развитие процессов выветривания под водой. Это обусловлено тем, что осаждаемые материалы долгое время не контактировали с природными водами, вследствие их перекрытия новыми осадочными слоями. При этом солёные воды не успевают оказывать выраженного химического воздействия на эти материалы.

По мере удаления от линии берега на море и в океанах, скорость накопления осадков снижается. По этой причине гальмиролиз проявляется более активно на глубоководных участках водоёмов. Также его активность обусловлена от жизнедеятельности микроорганизмов и скорости осадочного скопления.

Растворённое вещество имеет свойство мигрировать в вертикальном направлении, а его частицы – цементироваться. Под действием гидратации, гидролиза, миграции, восстановления и окисления гальмиролизированные осадки синтезируются в другие минеральные породы. К их числу можно отнести:

• фосфориты;
• гидроксид марганца и железа;
• цеолит;
• шамозит;
• карбонаты;
• глауконит;
• цеолит;
• глинистые породы.

Формируются преимущественно фосфатные породы. Бактериальная микрофлора выступает катализатором при гальмиролизе. Они ускоряют химический процесс, однако не изменяют направленность и продукты, которые они продуцируют в процессе.

Химико-физические условия водной среды непосредственным образом влияют на ход и проявление выветривания под водой. Последнее при этом достигает апогея в развитии при нулевых и малых скоростях накопления осадков в районах подводных хребтов и глубоководных областей.

Напоследок хотелось бы упомянуть о фумарольной и гидротермальной переработке осадочных образований в местах вулканической активности. Здесь преобладают сульфат-ионные составы, а также пирокластические осадки пепла, которые наряду с кислой средой и высокими температурами делают глинозём подвижным. Это, в свою очередь, формирует белоцветной и пестроцветной элюфий, который по Калугину называется сольфатарно-фумарольная кора выветривания.

Химическое выветривание

Химическое выветривание представляет собой процесс химического преобразования минералов и горных пород под воздействием воды, кислорода, углекислого газа, органических кислот, а также вследствие биогеохимических процессов.

Преобразование происходит вследствие реакций окисления и гидратации (например, преобразование пирита по схеме FeS₂ + mH₂O + nO₂ – FeSO₄ — Fe₂SO₄ – Fe(OH)₃ – Fe₂O₃.nH₂O), растворения и гидролиза. Особое место занимают реакции гидролиза — ионного обмена между веществами и водой, приводящие к разрушению даже весьма устойчивых структур силикатов, сопровождающемуся их гидратацией и выносом элементов из кристаллической решётки. Примером такой реакции, может служить разрушение каркасной структуры полевых шпатов (самых распространённых в земной коре минералов) с образованием глинистых минералов и, далее, гиббсита:

K[AlSiO₃] + CO₂ + H₂O – Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈ + K₂CO₃ + SiO₂ – AlО(OH)₃ + SiO₂.

Необходимо отметить ещё одну функцию воды, без которой невозможно химическое преобразование пород: вода обеспечивает «доставку» агентов химического выветривания и вынос продуктов реакций. 

Транспортировка веществ происходит почвенно-грунтовыми водами в виде истинных и коллоидных растворов.

Важное значение в процессах химического выветривания имеют органические кислоты, активно способствующие разложению минералов. Процессы химического выветривания протекают ниже почвенного слоя, просачиваясь через который воды обогащаются органическими соединениями

Необходимыми условиями глубоко химического выветривания являются:

• климат, при котором достигается сочетание высоких температур и влажности (гумидный тропический);
• обилие и характер растительности (при её разложении образуются органические кислоты, активно разрушающие минералы);
• выровненный рельеф, обеспечивающий неподвижность продуктов разрушения;
• продолжительность выветривания.

Важно подчеркнуть роль ландшафтных условий. В гумидных ландшафтах развита лесная растительность, обладающая огромной биомассой и разлагающаяся почве микроорганизмами с образованием органических кислот, поэтому почвенные воды гумидных ландшафтов обладают кислой реакцией и активно воздействует на минералы исходных горных пород; в таких условиях выветривание протекает под воздействием постоянного промывания горных пород кислыми растворами

В аридных ландшафтах, отличающихся недостаточной увлажнённостью, распространена травянистая растительность. Её биомасса в десятки раз меньше биомассы лесов. Кроме того, почвенная микрофлора перерабатывает растительные остатки с образованием высокополимеризованных органических соединений, которые не обладают агрессивными свойствами по отношению к минералам. Почвенные воды имеют нейтральную или слабощелочную реакцию, поэтому интенсивного промывания выветривающейся толщи агрессивными возами не происходит, и в ней постепенно сохраняются относительно легкорастворимые соединения.

Процессы химического разложения приводят к разрушению кристаллических решёток минералов, даже весьма устойчивых, высвобождению из них химических элементов. Так выветривание гранитов может завершиться формированием за сёт слагающих их минералов толщи глин, обогащённых водными окислами алюминия.

Определение «Выветривание горных пород» в ЭБНБ

Выветривание горных пород и минералов — это процесс разрушения и химического изменения горных пород под влиянием температуры, химического и механического воздействия на них атмосферы, воды и организмов.Различают три типа выветривания: физическое, химическое, биологическое.Физическое выветривание — это процесс механического раздробления горных пород без изменения химического состава образующих их минералов.

Физическое выветривание активно протекает при больших колебаниях суточных и сезонных температур, например в жарких пустынях, где поверхность почвы иногда нагревается до 60 — 70°С, а ночью охлаждается почти до 0°С. Процесс разрушения усиливается при конденсации и замерзании воды в трещинах горных пород, поскольку, замерзая, вода расширяется на своего объема и с огромной силой давит на стенки. В сухом климате аналогичную роль играют соли, кристаллизующиеся в трещинах горных пород. Так, соль кальция CaSO₄, превращаясь в гипс (CaSO₄ — 2H₂O), увеличивается в объеме на 33%. В результате от породы, разбитой сетью трещин, начинают отпадать отдельные обломки, и с течением времени ее поверхность может подвергнуться полному механическому разрушению, что благоприятствует химическому выветриванию.Химическое выветривание — это процесс химического изменения горных пород и минералов и образования новых, более простых соединений в результате реакций растворения, гидролиза, гидратации и окисления.

Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода выступает в роли активного растворителя горных пород и минералов, а растворенный в воде углекислый газ усиливает разрушающее действие воды.

Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород — гидролиз — приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решетки на ионы водорода диссоциированных молекул воды.

С деятельностью воды связана также гидратация — химический процесс присоединения воды к минералам. В результате реакции происходит разрушение поверхности минералов, что в свою очередь усиливает их взаимодействие с окружающим водным раствором, газами и другими факторами выветривания.

Реакция присоединения кислорода и образования оксидов (кислотные, основные, амфотерные, солеобразующие) называется окислением. Окислительные процессы широко распространены при выветривании минералов, содержащих соли металлов, особенно железа.

В результате химического выветривания изменяется физическое состояние минералов, разрушается их кристаллическая решетка. Порода обогащается новыми (вторичными) минералами и приобретает такие свойства, как связность, влагоемкость, способность к поглощению и др.Биологическое выветривание — это процесс химического разрушения и химического изменения горных пород и минералов под влиянием организмов и продуктов их жизнедеятельности.

При биологическом выветривании организмы извлекают из породы необходимые для построения своего тела минеральные вещества и аккумулируют их в поверхностном горизонте породы, создавая условия для формирования почвы. Корни растений и микроорганизмы выделяют во внешнюю среду углекислый газ и различные кислоты (щавелевую, яблочную, янтарную, плавиковую, азотную, серную и др.), которые разрушают минералы и усиливают процесс выветривания.

Большая роль в биологическом выветривании монолитных пород принадлежит лишайникам, которые разрушают породы как химически, выделяя углекислоту и кислоты, так и механически, проникая гифами внутрь минералов и трещин горных пород.Животные в меньшей степени, чем растения, влияют на горные породы. Однако и они разрушают их путем механического разрыхления и выделения продуктов жизнедеятельности.

Разные породы и минералы имеют неодинаковую устойчивость к выветриванию. Более легко выветриванию подвергаются пористые породы с высоким содержанием минералов: вулканические пеплы, слюды и др. Наоборот, минералы с плотной структурой — устойчивы к выветриванию — это кварциты, граниты и др. Промежуточное положение занимают полевые шпаты.

Интенсивность выветривания зависит также от климатических условий и главным образом от температуры и количества осадков. В условиях засушливого климата продукты выветривания накапливаются, в условиях влажного климата — вымываются (выщелачиваются).

«ЭБНБ» >> «В» >> «ВЫ»

Физическое выветривание

Физическое выветривание подразделяется на температурное и морозное.

Температурное выветривание – разрушение горных пород и минералов на поверхности Земли под влиянием колебаний температуры. Известно, что при нагревании и охлаждении твёрдые тела изменяют свой объём. Не являются исключением горные породы и минералы. В результате суточных колебаний температуры в массиве горных пород возникают напряжения двух типов.

Напряжения первого типа (называемые объёмно-градиентными) связаны с неравномерным нагреванием поверхностной и более глубоких частей массива; различие температур (и, соответственно, различное расширение) в этих частях массива приводят к образованию трещин, направленных параллельно его поверхности. Вследствие этого происходит шелушение и отслаивание пород, называемое десквамацией.

Десквамация в слоистой карбонатной породе (плато Лаго-Наки, Большой Кавказ)

Десквамация вулканических пород (вулканический массив Карад-Даг, Крым)

Второй тип напряжений в пределах объёма породы и минерала связан с различием коэффициентов теплового расширения-сжатия минералов. Напряжения этого типа приводят к раскалыванию до уровня минеральных зёрен и далее, по трещинам спайности, до образования частиц размером до сотых долей мм. Быстрее разрушаются темноокрашенные минералы и породы, а также крупнокристаллические полиминеральные породы с большими различиями коэффициентов расширения составляющих их минералов.

Так в процессе температурного выветривания массив пород разрушается с образованием обломочных пород различного размера – от щебня до алевритового материала. Суточные колебания температуры проявляются до глубины 1 м, что определяет максимальную мощность возникающих таким путём обломочных отложений.

Наиболее активно температурное выветривание протекает в пустынях и, в несколько меньшей степени, в нивальных областях и в высокогорных районах, не покрытых снегом. Этому способствует сочетание двух факторов: 1) резкие суточные колебания температуры, достигающие 50оС и 2) обнажённость горных пород ввиду отсутствия растительного покрова и почвенного слоя.

Морозное выветривание – разрушение горных пород в результате периодического замерзания попадающей в трещины воды.

Попадая в трещины, в холодное время суток вода замерзает – превращается в лёд, объём которого, как известно, значительно выше, чем исходный объём воды. Кристаллизующийся лёд оказывает на стенки трещин весьма существенно давление, достигающее 1000 кг/см3 и более, что значительно выше прочности большинства горных пород. Давление льда приводит к расширению трещин и раскалыванию пород на крупные обломки размером от десятков сантиметров до метров в диаметре. Отсутствие более мелкого материала обусловлено тем, что свободная вода не способна проникать в микротрещины.

Наиболее активно морозное выветривание протекает в холодных и умеренных областях с резкими суточными колебаниями температуры, а также в области развития вечной мерзлоты и в зоне деятельности ледников.

Образующиеся в ходе физического и химического выветривания продукты разрушения могут быть перемещены с места своего образования под действием водных потоков, ветра, движущихся ледников и других экзогенных факторов  (процесс перемещения продуктов разрушения горных пород называется денудация) или остаться на месте своего образования. Продукты выветривания, залегающие на месте своего образования, называются элювий. К элювию относят продукты выветривания, не смещённые за пределы площади развития материнских пород (субстата за счёт которого они образовались).

В результате физического выветривания образуются особые формы ландшафта. Если выветривание происходит в горной области, где имеются плоские, горизонтальные поверхности, то продукты выветривания накапливаются на них в виде глыб и более мелкого дресвяного материала. В результате создаются элювиальные россыпи и ландшафты беспорядочного нагромождения глыб, получившие название «каменных морей».

Характерным ландшафтом зон физического выветривания являются каменистые пустыни, или, как их называют в Сахаре, гаммады. Гаммады представляют собой нагромождения глыб и щебня, образующиеся за счёт выветривания горизонтально лежащих платов горных пород и выноса ветром  пылеватых и песчаных продуктов их разрушения. Краю пластов часто расчленены на останцы конусовидной формы, понижения между которыми заполнены россыпями каменных глыб и щебнем.

Говоря о физическом выветривании необходимо подчеркнуть, что оно приводит к механической дезинтеграции пород и минералов, но не приводит к их химическому преобразованию.

Каменные россыпи

Наиболее наглядно продукты различных видов выветривания представлены в горной местности. Нередким явлением здесь являются россыпи каменистых фрагментов, которые способны смещаться по направлению вниз по склону. Это зрелище напоминает застывший поток, состоящий из каменных обломков. Эти каменные фрагменты и есть результат интенсивно протекающих процессов выветривания.

В зависимости от условий и местности, продуктами процесса выветривания могут быть каолин и другие глинистые фракции, песок, щебень.

Если говорить о процессе выветривания, протекающем в водном бассейне, следует упомянуть и о нерастворимых веществах, выпадающих в осадок и образующих слой на морском дне.

В природе практически не удаётся встретить воздействия на породы какого-то одного отдельного типа выветривания. Как правило, они соседствуют, выступают в комбинации друг с другом, а иногда и выстраиваются в последовательную цепочку процессов.

Особые признаки выветривания

Выветривание шерстяного мешка

→ Основная статья : Выветривание шерстяного мешка

Палеозойские песчаники, образованные выветриванием шерстяных мешков в Свентокшиском национальном парке , Свентокшиские горы, Польша

Образование типичных форм в породе, которое происходит в результате различных процессов выветривания, называется выветриванием шерстяных мешков. Первоначально в породе образуется примерно прямоугольная сеть трещин , которая может быть прослежена до физического выветривания, но также может развиваться в магматической породе из-за уменьшения объема при охлаждении. Вода проникает в породу в трещинах и приводит в движение процессы химического выветривания (например, гидролиз полевого шпата). Из трещин разложение продвигается в породу, что особенно быстро происходит на углах и краях, поскольку именно здесь отношение поверхности атаки к объему породы наибольшее. Находясь на поверхности, порода, подвергшаяся выветриванию, предпочтительно подвергается эрозии, что придает необработанным ранее открытым ядрам блоков округлую форму, напоминающую шерстяной мешок.

Обида

Структура гранитных пород ( гранит , гранодиорит ) распадается на отдельные минеральные зерна в результате полевых шпатов и слюды или в результате температурного выветривания . Это по размеру зерна вперед для тонкого песчаного-галечных материала голень называют и соответствующий процесс называется Vergrusung или Abgrusung . Образование гравия часто связано с выветриванием шерстяных мешков.

Альвеолярное выветривание

→ Основная статья : Tafone

Тафони на стене в Гозо , Мальта

Механизмы альвеолярного выветривания не совсем понятны. Предположительно, он возникает, в зависимости от преобладающих условий на месте, в результате различных типов выветривания (солевого выветривания, углекислого выветривания) в сочетании с эрозией ветром и водой. В первую очередь страдают песчаники. Полученные сотовые конструкции получили название тафони .

Виды выветривания

1.1. Температурное выветривание

Механизм температурного выветривания определяется: суточными и сезонными колебаниями температур; разными коэффициентами теплового расширения, сжатия и теплопроводности минералов;

Это приводит к возникновению напряжений между минералами и нарушению сил сцепления. Минеральные зерна в разной степени температурного выветривания сжимаются и расширяются, а потому возникают сжимающие и расширяющиеся усилия.

Особенно ярко этот процесс температурного выветривания проявляется среди полиминеральных горных пород, и в частности, среди гранитов, сиенитов, габбро, гнейсах и кристаллических сланцев.

У кварца и кальцита температурный коэффициент линейного расширения в направлении, перпендикулярном тройной оси, в два раза превышает тот же коэффициент в направлении, параллельном ей. Возникающие местные напряжения приводит к разрушению минеральных зерен.

Вследствие этого даже мономинеральные горные породы, такие как кварцевые песчаники, кварциты, известняки, известковые песчаники, мрамора и другие, быстро разрушаются из-за температурных колебаний.

На интенсивность температурного выветривания влияют:

цвет горных пород: темноцветные минералы нагреваются и остывают быстрее и больше, чем бесцветные. Поэтому темноокрашенные горные породы быстрее разрушаются.

размеры слагающих ее минеральных зерен. Чем крупнее зерна, тем быстрее они разрушаются.

Процесс температурного выветривания наиболее интенсивно протекает в областях с резкими контрастами температур, сухостью воздуха и слабым развитием или полным отсутствием растительности.

Из-за температурного фактора и при наличии влаги поверхность горных пород начинает шелушиться.

От поверхности отслаиваются чешуи или различной толщины пластины. Этот процесс особенно хорошо выражен на отдельных глыбах или валунах.

Температурное выветривание активно протекает на вершинах и склонах гор, не покрытых снегом или льдом. Здесь вследствие высокой инсоляции поверхность хорошо и активно прогревается, а в ночное время остывает до отрицательных температур.

Под действием замерзающей воды легко раскалываются трещиноватые и пористые породы.

В жарких районах механическое воздействие на горные породы и их дезинтеграция происходят в результате роста кристаллов солей в капиллярных трещинах и порах. В дневное время поверхность пород сильно прогревается, капиллярная вода притягивается к поверхности и испаряется, а соли, содержащиеся в ней, кристаллизуются. Под давлением растущих кристаллов трещины и поры расширяются.

Особенно сильным разрушающим фактором при механическом выветривании оказывает замерзающая вода.

Сильное механическое воздействие на толщи горных пород оказывают корневая система деревьев, трав, а также животные (муравьи, земляные черви, норные звери).

Дата публикования: 2014-11-19; Прочитано: 227 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…

Выве́тривание — совокупность процессов физического и химического разрушения горных пород и слагающих их минералов на месте их залегания: под воздействием колебаний температуры, циклов замерзания и химического воздействия воды, атмосферных газов и организмов.

Выветривание происходит за счёт совокупного воздействия на верхнюю оболочку литосферы агентов (факторов) выветривания из гидросферы, атмосферы и биосферы. В результате образуются кора выветривания и продукты выветривания. Выветривание может проникать на глубину до 500 метров