Физическое выветривание горных пород и минералов

Термин «вы­ветривание» не совсем удачен; можно подумать, что в разрушении пород повинен только ветер.

Действительно, местами его роль велика. В пустынях ветром поднимаются и несутся мелкие песчинки, с силой ударяясь о по­верхность скал и высверливая в камне маленькие, а затем все более расширяющиеся ячейки; стенки ячеек постепенно истончаются и разрушаются, идет так называемый процесс коррозии. Но наряду с ветром повсеместно действуют и другие мощные агенты физичес­кого выветривания. Первый из них связан со свойствами самой породы и проявляется как следствие суточных и сезонных колебаний температуры. Наибольшие амплитуды температур создаются на поверхности породы, с глубиной они уменьшаются: суточные колебания сказываются до глубины нескольких дециметров, а го­дичные — до 10 и даже 20 м. В местностях с морским климатом суточные и сезонные колебания температур невелики; в местнос­тях, лежащих внутри континентов; вдали от моря они наибольшие и достигают десятков градусов.

Горные породы, как и все тела, при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются; их теплопроводность невелика, поэто­му верхние слои прогреваются, а следовательно, и расширяются сильнее, чем более глубокие; в результате создаются механические напряжения, появляются трещины между поверхностными и более глубокими слоями; скалы начинают «шелушиться». Кроме того, дей­ствует и еще один фактор — горные породы состоят из зерен раз­личных минералов (гранит, например, состоит из прочно скреплен­ных друг с другом кристаллов кварца, полевого шпата, слюды и других минеральных зерен), которые при нагревании расширяются неодинаково (например, коэффициент теплового расширения ор­токлаза почти в три раза больше, чем кварца). Кристаллы многих минералов расширяются неодинаково по разным кристаллическим направлениям. Если минеральные зерна с неодинаковыми коэффи­циентами теплового расширения и сжатия оказываются рядом, это приводит к возникновению напряжения между ними, при частых колебаниях температур приводит к «расшатыванию», нарушению целостности породы и появлению сети тонких трещин. Эти тре­щинки играют большую роль в дальнейшем разрушении горной породы. Попадающая в них вода оказывает на стенки давление, достаточное для разрушения даже самых твердых пород. Так, со­гласно данным Ребиндера, при обычной температуре в трещин­ках толщиной в 1 мк капиллярное давление воды составляет око­ло 1,5 кг/см²; в трещинках с диаметром в 1 мкм — до 1500 кг/см².

При понижении температуры ниже нуля вода в трещинах замер­зает, лед занимает больший объем, чем жидкая влага, он давит на стенки трещин и еще более расширяет их. В трещины проникают корни растений, которые при росте также оказывают давление на стенки.

В жарких пустынных областях действие, аналогичное замерзаю­щей воде, производят соли. Они попадают в трещины горной поро­ды в растворенном виде с проникающей влагой. При нагревании поверхности скал влага испаряется, соли кристаллизуются. При ро­сте кристаллов их объем увеличивается, они оказывают давление на стенки трещин и расширяют последние.

Физическое разрушение пород приводит к образованию обломоч­ной, хрящевато-щебневатой коры выветривания. Полярные пустыни и вершины гор, если они не покрыты снегом и льдом, представляют собой «каменные моря», где вся поверхность покрыта крупными, беспорядочно нагроможденными остроугольными камнями — про­дуктами разрушения массивных пород.

Ярким примером господства процессов физического выветрива­ния являются выровненные поверхности гольцов на Северном Ура­ле, в горах Таймыра, Средней и Восточной Сибири, где среди ка­менных россыпей возвышаются лишь отдельные скалы — «свидете­ли» былого состояния вершинной поверхности. Другой пример господства физического выветривания — «каменные моря» — скоп­ления крупных обломков скал, щебня и гравия, в которых «тонут» горные сооружения в жарких пустынях мира.

Физическое разрушение пород и минералов замедляется по мере уменьшения размеров образующихся частиц и практически оста­навливается по достижении ими состояния крупной пыли — час­тиц, диаметр которых лежит в пределах 0,05—0,01 мм. Еще более дисперсного состояния выветривающиеся минералы достигают в результате химического и биохимического выветривания.

Дата добавления: 2014-05-19; просмотров: 441; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!