6. Процессы выветривания

Выветривание – это разрушение горных пород, совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, приводящих к образованию продуктов выветривания. Происходит это за счёт действия на литосферу гидросферы, атмосферы и биосферы. Если горные породы длительное время находятся на поверхности, то результатом их преобразований является кора выветривания. Различают три вида выветривания: физическое, химическое и биологическое.

Физическое выветривание – это изменение горных пород под воздействием физических агентов (факторов): температуры, механического трения, стирания. В маршруте №7, на точке наблюдения №23 в Зеленогорском карьере, мы изучали морозобойное выветривание, связанное с многократными перепадами температуры, с замерзанием и оттаиванием известняков в течение длительного периода времени. Результатом этого процесса является разрушение пород на мелкие части – растрескивание (см. рис. 6.1).

Рис. 6.1. Морозобойное растрескивание пород

На всех маршрутах мы встречали флювиогляциальные отложения, содержащие окатанные гальки и валуны. Окатанность этих обломков связана с их истиранием при движении ледника (см. рис. 6.2).

Рис. 6.2. Валуны, встреченные в Бельском карьере

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) создает в растворе щелочную среду, при которой происходит дальнейшее разрушение кристаллической решётки ортоклаза. При наличии CO2 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=2Fe₂O·3H₂O

В маршруте №7, на точке наблюдения№22 в Зеленогорском карьере отмечается ожелезнение глинистого слоя, связанное с окислением железистых минералов.

В маршруте №4, на точке наблюдения№9, расположенной в 400 м к Югу от селения Мшенцы, отмечено различие осадка дна воронок и ручья, берущего начало в одной из них (см. рис. 6.3‑6.4). Склоны карстовых воронок покрыты темным налетом серых соединений, что свидетельствует о восстановительной обстановке выходящих на поверхность подземных вод. Ниже по течению, за небольшим водопадом, дно и берега ручья имеют ржавый цвет. Эта смена цвета является следствием окисления железосодержащих минералов.

Рис. 6.3. Карстовые воронки

Рис. 6.4. Ручей

В маршруте №5 на точке наблюдения№16, расположенной на отвалах Шиботовской шахты, отмечено, что при взаимодействии пирита и марказита с водой и солнечными лучами происходит выделение сероводорода, который разлагается, образуя серную кислоту (см. рис. 6.5). Эта кислота чрезвычайно вредна для окружающей среды. Попадая в близлежащие водоемы, она приводит к вымиранию живых организмов и растительность самих водоемов и прибрежной полосы. Вследствие этого на близлежащих территориях Шиботовской шахты исчезает вся флора и фауна.

Рис. 6.5. Вид на загрязненные водоемы у Шиботовского террикона

Биогенное выветривание – это физическое и химическое разрушение пород под воздействием живых организмов (микроорганизмов, растений и животных).

В большинстве точек наблюдения биогенные выветривания (см. рис. 6.6) представлены почвенно-растительным слоем, сформировавшимся главным образом под воздействием микроорганизмов (бактерий). Продуктами жизнедеятельности бактерий являются органические кислоты, которые в свою очередь усиливают действие химического выветривания.

Рис. 6.6. Ласточкины гнёзда. Зеленогорский карьера

Вторым важнейшим фактором почвообразования являются растения, которые своими корнями проникают в породы и физически их разрушают. Остатки растений в почве образуют питательную среду для микроорганизмов, которые продолжают химическое выветривание пород. Определенную роль в биогенном выветривании и почвообразовании играют черви, грызуны и т.д.

В маршруте №7, в точке наблюдения №23, расположенной в 20-25 метрах от точки наблюдения №22, биогенное выветривание представлено современными процессами выветривания, а именно ласточкиными гнездами, которые птицы делают на вершинах флювиогляциальных песков.