ПОЧВА лесники ответы / Vopros_15

15. Физическое выветривание

Под физическим выветриванием горной породы мы понимаем совокупность явлений, в результате которых горная порода утрачивает присущую ей массивность и дробится на обломки разной величины.

Горные породы, как и все тела, обладают свойством расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении. Так как теплопровод­ность горных пород невелика, их поверхностные слои и более глубокие нагреваются неодинаково, а следовательно, неодинаково и расши­ряются при нагреве. В результате неодинакового расширения в породе преимущественно в ее поверхностных слоях создаются механические напряжения, которые вызывают появление разрывов между отдель­ными слоями массивной породы, что и является началом ее дробления. Другая причина появления разрывов заключается в следующем. Изверженные горные породы не однородны. Они состоят из зерен раз_ных минералов, причем размер этих зерен может быть весьма различ­ным. В качестве примера можно привести обыкновенный гранит, ко­торый состоит из кристаллов кварца, полевого шпата и слюды.

Минералы обладают различными коэффициентами теплового рас­ширения: коэффициент расширения кварца равен 0,0000075, орто­клаза — 0,000020 и т. д. Кроме того, вследствие анизотропности кри­сталлы многих минералов обладают различными коэффициентами теплового расширения в разных направлениях, например ортоклаз в одном направлении имеет коэффициент расширения 0,000020, в дру­гом — 0,0000015.

Вода, попадающая на поверхность горной породы в виде атмос­ферных осадков, росы и т. п., капиллярно всасывается в образовав­шиеся трещины. Если в дальнейшем температура упадет ниже точки замерзания, вода в трещинах замерзнет. При замерзании вода, рас­ширяясь, будет раздвигать частицы породы и тем самым разрушать ее. Кроме того, вода с большой силой притягивается поверхностями кри­сталлов. Вследствие этого она входит в трещины с большим усилием и оказывает расклинивающее действие, заставляя отдельности породы, разделенные трещиной, еще более отодвигаться друг от друга.

В трещины, образовавшиеся вследствие температурных колеба­ний и расширенные водой, проникают корни растений, которые, раз­растаясь в толщину, также давят на стенки трещины и способствуют разрушению породы. Лишайники, растущие на поверхности скал, при периодическом увлажнении и высушивании то набухают, то съежива­ются, способствуя отрыванию небольших частиц породы, с которыми они прочно скреплены.

Оторвавшиеся от основного массива обломки породы могут па­дать, скатываться по склону, сноситься текучими водами, сдуваться ветром, при этом сталкиваться с другими обломками и дробиться. Ледники при своем движении захватывают обломки горных пород, нередко весьма крупные, которые, двигаясь вместе с ледником, трутся друг о друга, о ложе ледника и при этом измельчаются и истираются.

Химическое выветривание

Под химическим выветриванием понимают совокупность таких процессов, в результате которых минералы, слагающие те или иные горные породы, подвергаются химическому распаду и изменяют хими­ческий состав и строение, причем в результате этих явлений возни­кают новые минералы.

Одна из причин химического выветривания заключается во внут­ренних свойствах самих минералов. Вследствие того что они образова­лись при термодинамических условиях, резко отличавшихся от тех, которые преобладают сейчас на дневной поверхности и, в частности, при высоком давлении, в них уже заложено внутреннее стремление к увеличению объема, т. е. к разрыхлению своей решетки.

Однако одного этого стремления для разрушения минерала недо­статочно, так как известно, что в музее или лаборатории куски мине­ралов могут храниться неограниченно долгое время, не претерпевая никаких изменений. Для того чтобы минерал начал химически раз­рушаться, должны быть приложены какие-то дополнительные внеш­ние силы.

Наиболее важным источником таких сил является вода.

Наконец, в процессе химического выветривания участвует гидро­лиз, сущность которого заключается в том, что водородные ионы могут замещать катионы оснований, находящиеся на поверхности кристал­лов, занимая их место в решетке. Так, например, при выветривании ортоклаза ионы водорода могут замещать ионы калия, которые при этом будут переходить в раствор. Остающиеся в растворе гидроксильные ионы будут образовывать с ионами калия едкую щелочь и сообщать раствору щелочную реакцию.