Классификация процессов выветривания

Процессы выветривания принято разделять на физические и химические. В ряде случаев выделяют биохимическое выветривание, но тогда в названии подчеркивается не вид изменения, а фактор разрушения, т.е. принцип выделения становится другим.

Физическое выветривание – это механическое дробление исходной монолитной породы на производные (глыбы, щебень, дресву, песок и пыль) без ее заметных вещественных преобразований.

Химическое выветривание приводит к качественным изменениям исходного вещества. Обычно из него удаляются относительно подвижные химические элементы, которые включаются в состав подземных вод. В породах, сохранившихся на месте, происходит их преобразование во вторичные минералы (преимущественно глины). Параллельно возникают новообразованные минералы, размеры выделений которых существенно превосходят размеры глинистых частиц. В химических преобразованиях исходных пород в приповерхностных условиях заметную роль играют живые организмы, прежде всего – бактерии. Поэтому изучать процессы биохимического выветривания важно, но рассматривать их надо в рамках явлений, химически преобразующих породы.

В природе физические и химические процессы протекают одновременно, причем иногда их даже трудно выделить в самостоятельные группы.

При изучении процессов выветривания принято выделять их основные факторы, которые можно рассматривать как основания для генетической классификации процессов выветривания.

СЛАЙД 4

Физическое выветривание

Основные факторы, влияющие на протекание процессов физического выветривания (являются также основанием для генетической классификации процессов выветривания):

• температурное выветривание: главный фактор – колебание температур в результате изменения режима инсоляции; реакция – образование в породе трещин при разных коэффициентах температурного расширения различных минералов;

• морозное выветривание – расширение трещин при замерзании в них воды;

• расширение трещин при усыхании набухших при смачивании пород;

• биомеханическое разрушение – расширение трещин при росте в ширину корней;

• осмотическое давление – расширение трещин при росте на их стенках кристаллов;

• расширение трещин при расклинивающем действии пленочной воды;

• дилатация – образование трещин при снятии денудацией части статической нагрузки.

Анализ приведенного перечня факторов и способов разрушения пород показывает, что только два из них (температурное выветривание и дилатация) связаны с образованием трещин, а остальные пять – с их расширением. По этому признаку факторы физического выветривания можно разделить на две группы: трещинообразующие и трещинорасширяющие. При этом во времени они сменяют друг друга: первые обусловливают образование трещин, а вторые – преобразование трещин.

Следует отметить, что трещинообразование не является чисто экзогенным процессом. Мало того, трещинообразование – чаще эндогенный процесс, чем экзогенный. И протекает такое трещинообразование в земной коре на некоторой глубине вне зависимости от условий на поверхности. Среди эндогенных трещин, прежде всего, выделяют:

• тектонические;

• связанные с уплотнением и диагенезом осадков;

• связанные с остыванием эффузивных и интрузивных пород.

Таким образом, расширению трещин может предшествовать не только экзогенное, но и эндогенное трещинообразование. Тогда весь комплекс процессов физического разрушения пород по своей природе – эндогенно-экзогенный.

СЛАЙД 5

Говоря о разрушении пород важно помнить, что в каждом конкретном месте процессы выветривания зависят не только от ландшафтно-климатических условий, но и от свойств пород.

Выходящие на дневную поверхность породы, как правило, физически и химически неоднородны. Эта неоднородность проявляется на самых разных иерархических уровнях, вплоть до планетарного. Нам для анализа протекания процессов выветривания важны только три из них:

• неоднородности строения кристаллической решетки;

• неоднородности строения породы (сочетания минералов);

• неоднородности комплекса пород, образующих единую структурно-тектоническую формацию.

Неоднородности разного уровня оказывают решающее влияние на образование продуктов разных гранулометрических фракций.

Для анализа процессов разрушения пород большое значение имеют следующие свойства:

• скрытая пористость и трещиноватость пород;

• тепловые свойства пород (тепловое расширение, теплоемкость, теплопроводность);

• упругие свойства пород;

• строение кристаллов.

Так, температурное выветривание может протекать только в том случае, когда породообразующие минералы действительно отличаются друг от друга по характеристикам теплового расширения; на трещинообразование влияют различные упругие свойства пород и минералов и т.д.

СЛАЙД 6

По характеру физического разрушения пород выделяют два класса процессов:

• фрактолитизация – разрушение массива на блоки;

• сапролитизация – разрушение массива на «гранулы»

В первом случае разрушение массива пород происходит за счет образования и дальнейшего пересечения разнонаправленных трещин, возникающих в массиве пород независимо от имеющихся в нем неоднородностей. Трещины, удлиняясь, пересекаются друг с другом и отсекают одну часть массива пород от другой. При этом «выкалываются» многогранники различных размеров (глыбы, щебень, реже – дресва) и формы (чаще всего по форме они близки к параллелепипедам с взаимно перпендикулярными ребрами и с соотношением осей как 1:0,7:0,5, реже – тетраэдры и неправильные многогранники. По-видимому, образование многогранников связано со скрытой трещиноватостью, проявляющейся в невыветрелых или слабовыветрелых породах.

Во втором случае при разрушении массива в первую очередь проявляется внутренняя неоднородность породы, вследствие чего образуются обломки в виде неправильных комочков – гранул. Такое выветривание приводит, в основном, к образованию фракций 2-10 мм – дресвы (хряща). Гранулированное разрушение очень часто происходит по скрытым трещинам, но типично оно для достаточно выветрелых пород, которые легко рассыпаются от удара и, как правило, не имеют свежих сколов.

[для любопытствующих – «Динамическая геоморфология» под ред.Г.С.Ананьева, Ю.Г.Симонова, А.И.Спиридонова]

Фрактолитизация и сапролитизация могут иметь различные причины – термические, упругие и термоупругие. В дальнейшем они определяют выветривание и элювиобразование при расширении трещин. По-видимому, так образуется грубообломочный материал, вплоть до дресвы, а также частично грубозернистый и крупнозернистый песок.

Образование средне-, мелко- и тонкозернистого песка – разрушение мономинеральных зерен – по существу, это процесс разрушения кристаллов, обусловленный их неоднородностями (дефекты кристаллической решетки, спайность, включения, полисинтетические двойники и т.д.).

СЛАЙД 7