Физическое выветривание

В этом типе небольшое значение имеет температурное выветривание, связанное с суточными и сезонными колебаниями температуры, что вызывает то нагревание, то охлаждение поверхностной части горных пород..

Большие различия коэффициента «расширение – сжатие» породообразующих минералов при длительном воздействии колебаний температуры приводит к тому, что сцепление отдельных минеральных зерен нарушается, образуются трещины, а потом происходит распад горных пород на обломки (глыбы, щебень, песок и др.). Очень интенсивно идут процессы физического выветривания в пустынях, где мало выпадает осадков и высокие перепады (суточные) температур.

На горных склонах наряду с выветриванием развиваются гравитационные процессы: обвалы, камнепады, осыпи, оползни. Накопившиеся в основании склонов продукты гравитационных процессов (осыпей, обвалов) представляют своеобразный генетический тип континентальных отложений, называемый коллювием.

В полярных и субполярных странах, где имеется вечная мерзлота и избыточное поверхностное увлажнение, выветривание всязано с расклинивающим действием замерзающей воды в трещинах. При замерзании воды (объем льда на 9% выше замерзшей воды), возникают напряжения в трещинах, раздробление горных пород и образование глыбового материала. Такое выветривание называют морозным.

Расклинивающее действие на горные породы оказывают корни растений, особенно деревьев. Механическую работу производят и разнообразные роющие животные.

Чисто физическое выветривание приводит только к механическому раздроблению горных пород без изменения их минерального и химического состава.

Химическое выветривание

Одновременно с физическим выветриванием происходят процессы химического выветривания – химического разложения горных пород и образование новых минералов.

При механическом разрушении горных пород в последних образуются трещины, по которым проникает вода и газы. Проникновение воды обуславливает миграцию с ней различных химических соединений..

Гидролиз. Гидролиз разрушает атомную структуру минералов, особенно силикатов, благодаря действию воды и растворенных в ней ионов. Молекула воды имеет полярное строение: один ее конец несет слабый положительный заряд за счет двух атомов водорода, а другой – отрицательный за счет атома кислорода. Каждый конец молекулы может присоединяться к противоположно заряженному иону в решетке минерала и «вырвать» последний из структуры. Кроме того, вода слабо диссоциирует на ионы водорода (Н⁺) и гидроксильной группы (ОН^-), которые при диссоциации приобретают свободу и могут вступать в реакцию с ионами кристаллической структуры. Природные воды обычно содержат растворенные ионы некоторых веществ, особенно НСО₃^-, SO₄^2-, Cl^-, Mg²⁺, Na⁺, K⁺. Эти ионы также могут замещать заряженные атомы в структуре, нарушая т.о. первичную решетку минерала. Ca²⁺,Mg²⁺,Na⁺ и K⁺

Гидратация – под воздействием воды происходит закрепление молекул воды в кристаллической структуре минерала. При этом образуются новые минералы, например, переход ангидрита в гипс:

CaSO₄ + 2H₂O→CaSO₄ ∙ 2H₂O

Или переход гетита в гидрогетит

FeOOH +nH₂O →FeOH ∙ nH₂O

Путем гидратации образуются хлорит, тальк, серпентин, цеолиты и др.

Карбонатизация. Минералы, содержащие ионы Ca, Mg, Na и K вступают в реакцию с природными водами, насыщенными углекислотой. При этом образуется карбонаты и бикарбонаты этих минералов. Такой процесс называется карбонатизацией.

Растворение. Многие минералы растворяются под действием воды, стекающей по поверхности горных пород и просачивающейся по трещинам и порам на глубину. Ускорению процессов растворения способствует высокая концентрация водородных ионов, кислорода, углекислоты и органических кислот.

Из минералов наилучшей растворимостью обладают хлориды – галит, сильвин и др. На втором месте – сульфаты – ангидрит, гипс. На третьем месте – карбонаты – известняки и доломиты. За счет растворения указанных пород могут образовываться карстовые формы как на поверхности, так и на глубине.

Окисление – это присоединение к минералам кислорода, особенно к тем, что содержат в своем составе железо. Кислород воздуха и воды разрушает сульфиды и железистые силикаты – такие как оливин, пироксены и амфиболы, и превращают двухвалентное железо в трехвалентное:

Органика. Растения и животные помогают не только физическому, но и химическому выветриванию. Лишайники, которые одними из первых начинают расти на недавно обнажившейся породе, поглощают из нее некоторые химические соединения и «разъедают» породу. Корни других растений удаляют новые порции неорганического материала.Химическая активность многочисленных и вездесущих бактерий приводит к образованию аммиака, азотной кислоты, углекислого газа и др.

КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ

Кора выветривания - рыхлый поверхностный слой горных пород, образовавшийся в результате выветривания. В состав коры выветривания входят также находящиеся в этом слое вода, воздух и живые организмы. Обычно кора выветривания имеет глинистый состав. Мощность коры выветривания зависит от климатических условий и от длительности процесса выветривания, есть места, где кора выветривания отсутствует. В верхней части кора выветривания обычно переходит в почву. С древней корой выветривания связаны месторождения руд никеля, железа, хрома, алюминия, фосфора, редких элементов, золота и др.

Продукты выветривания, оставшиеся на месте разрушения материнских (коренных) горных пород, называют элювием.

Кора выветривания – это совокупность различных элювиальных образований. Такая остаточная кора выветривания называется автоморфной.

При длительном выветривании и соответствующих условиях образуются хорошо выраженные зоны коры выветривания, имеющие свои текстурно-структурные особенности и минеральный состав.

Благодаря присутствию окислов и гидроокислов Al и Fe, элювий верхней части коры выветривания в сухом состоянии напоминает обожженный кирпич, часто образующий панцири и окрашенный в красный цвет. Поэтому такие коры выветривания называются латеритными (латинское –латер -кирпич).

Среди кор выветривания выделено два основных морфогенетических типа: площадной и линейный.

Площадные коры выветривания развиваются в виде покрова или плаща, занимают обширные площади до десятков и сотен квадратных километров на сравнительно выровненных поверхностях рельефа.

Линейные коры выветривания имеют линейные (вытянутые) очертания в плане и приурочены к зонам повышенной трещиноватости, к разломам и контактам различных по составу пород. В этих условиях происходит более свободное проникновение воды и содержащихся в них активных компонентов, что вызывает интенсивный процесс химического выветривания.

Процесс формирования кор выветривания представляет собой несколько последовательных и взаимосвязанных явлений:

1. Разрушение и химическое разложение горных пород с образованием продуктов выветривания;

2. Частичный вынос и перераспределение продуктов выветривания;

3. Синтез новых минералов в результате взаимодействия продуктов выветривания в ходе их миграции;

4. Метасоматическое замещение минералов материнских пород.

С корами выветривания различного возраста связано много ценных месторождений полезных ископаемых – бокситов, железных руд, марганца, никеля, кобальта и др.