Выветривание

Выветривание — разрушение и изменение горных пород под влиянием температуры, воздуха, воды. Совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, приводящих к образованию продуктов выветривания. Происходит за счёт действия на литосферу гидросферы, атмосферы и биосферы. Если горные породы длительное время находятся на поверхности, то в результате их преобразований образуется кора выветривания. Различают три вида выветривания: физическое (механическое), химическое и биологическое.

Физическое выветривание.

Физическое выветривание подразделяется на температурное и морозное.

Температурное выветривание – разрушение горных пород и минералов на поверхности Земли под влиянием колебаний температуры. В результате суточных колебаний температуры в массиве горных пород возникают напряжения двух типов. Напряжения первого типа (объёмно-градиентныe) связаны с неравномерным нагреванием поверхностной и более глубоких частей массива; различие температур в этих частях массива приводят к образованию трещин, направленных параллельно его поверхности. Вследствие этого происходит шелушение и отслаивание пород, называемое десквамацией. Второй тип напряжений 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 [5].

Морозное выветривание – разрушение горных пород в результате периодического замерзания попадающей в трещины 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 [5].

Процессы выветривания в районе практики приурочены к обнажениям горных пород. Выходы горных пород подвергаются различным фактором, в результате чего происходит их разрушение. Наиболее яркий пример температурного выветривания мы наблюдали на обнажениях гранитов правого берега реки Белой (Т.Н.4). Граниты представленные в обнажении легко крошатся, ломаются в руках. На поверхности обнажения наблюдается отслаивание крупных блоков гранита. В основании обнажения скапливаются продукты выветривания – осыпь, состоящая из мелких обломков гранита и отдельных зёрен входящих в его состав минералов. Основной причиной выветривания является экспозиция обнажения. Помимо этого, в разрушении пород данного обнажения участвует также морозное выветривание, механическое воздействие растущих растений, а также биохимическое выветривание, обусловленное наличием почвенно-растительного покрова и тем самым обогащением проникающих внутрь вод органическими кислотами. Также, нами было отмечено явление десквамации, выраженное в шелушении и расслаивании массивных глыб песчаника на дороге к Белореченскому месторождению (Т.Н. 10). Кроме того, на этих глыбах присутствует форма ячеистого выветривания – тафони (Рис.10). Механизм возникновения таких форм выветривания предположительно связан с неоднородностью породы, вызванной микротрещинами, пористостью, неравномерной цементацией, агрессивным воздействием солей и рядом других факторов. Такая неоднородность приводит к избирательному выветриванию и образованию пустот. В нашем примере мы наблюдаем пустоты, размером от 2 до 10 см, разделённые тонкими перегородками. Эти пустоты образуют сложный комплекс, напоминающий пчелиные соты. Примечательно, что внутри каждой отдельной полости наблюдается десквамация, что говорит о преобладании климатического фактора в возникновении тафони на данном участке. Влияние морозного выветривания было в основном отмечено на склонах горы Оштен. Морозному выветриванию в данном районе способствуют большие суточные колебания температуры, а также наличие стекающей по склонам при таянии снега воды.

Рис.10 Тафони на глыбе песчаника. Фото И.Любченко.

Химическое выветривание.

Химическое выветривание — это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественного изменения их химического состава с образованием новых минералов и соединений. Преобразование происходит вследствие реакций окисления и гидратации, растворения и гидролиза. 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. Химическое выветривание (коррозия) является одной из основ карстовых процессов [5].

Наиболее яркий пример химического выветривания мы наблюдали в Штольне №3 Белореченского месторождения. В местах выхода на поверхность сульфидных жил наблюдаются разных оттенков бурые плёнки и натёки (Т.Н.12, Т.Н.13, Т.Н.14). Это так называемые рудные шляпы, или коры выветривания, формирующиеся при химическом выветривании пород, богатых рудными минералами, обычно сульфидами или другими легкоокисляющимися соединениями (Рис.11). В нашем случае рудные шляпы образованы в результате окисления сульфидов железа (пирит, марказит) до сульфатов (ярозит) и далее до гидроксидов (лимонит). Данная кора выветривания имеет мощность до 20 см и представляет собой рыхлые, сильно увлажнённые образования на стенах штольни в местах выхода сульфидов.

Рис.11 Кора выветривания, образованная лимонитом в штольне №3 Белореченского месторождения. Фото В. Дудкина

Кроме того, химическое выветривание наблюдалось в ранее упомянутых обнажениях гранита на правом берегу р. Белая. Там оно действует в совокупности с физическим и биологическим выветриванием.

Также следы химического выветривания были отмечены на поверхности многих обнажений известняков на плато Лаго-Наки, например в Т.Н.27.

Биологическое выветривание.

Биогенные процессы, очень широко проявленные в процессах выветривания, проявляются как в механическом, так и в химическом воздействии на минеральный субстрат. Механическое разрушение пород при биогенном выветривании осуществляется, например, корнями растений, расширяющими трещины, или роющими организмами (черви, муравьи, термины, суслики, кроты и др.). Биохимические процессы активно воздействуют на минеральное вещество как в процессе жизнедеятельности (например, лишайники извлекают минеральные вещества из минералов, что приводит к разрушению последних), так и поставляя химически активные соединения в процессе разложения (органические кислоты, возникающие при разложении опавшей листвы и пр.). Взаимодействие минерального и органического вещества приводит к возникновению почв [5].

Так, в ходе практики нами были изучены почвы буково-грабового леса в долине р. Сюк (Т.Н.18; Т.Н.21), а также почвы альпийского пояса на плато Лаго-Наки (Т.Н.28). В первом районе мы имели дело с маломощными бурыми лесными почвами, характерными для Западного Кавказа они представлены в основном суглинками, образовавшимися в процессе биогенного выветривания подстилающих пород и скоплениями органического материала, образующими гумусовый горизонт. В районе Лаго-Наки почвы представлены плотными суглинистыми образованиями, широко встречается терра роса, продукт карстовой денудации (Рис.12). Мощность почвенного слоя не превышает полуметра, верхний слой представлен густым дёрном альпийского разнотравья: он уплотнён и густо пронизан живыми корнями растений, занимающими более половины объёма. (см. приложение)

Рис.12 Почвенный шурф в буково-грабовом лесу в долине р.Сюк. Фото И.Любченко

Характер почвенного слоя обусловлен составом подстилающих пород, наличием той или иной растительности, климатом и преобладающими геологическими процессами.

Дата добавления: 2015-07-26