Химическое выветривание

ЭКЗОГЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Общие черты экзогенных геологических процессов

Все геологические процессы подразделяются на две большие группы: экзогенные и эндогенные. К группе экзогенных относятся: разрушение (выветривание) горных пород, снос (транспортировка) и последующее осаждение (седиментация) продуктов разрушения и выветривания.

Экзогенные процессы происходят на поверхности Земли и частично захватывают наружную, периферическую область земной коры. Это объясняется тем, что они являются результатом активного воздействия внешних оболочек (атмосферы, гидросферы и биосферы).

Экзогенные процессы начинаются с выветривания горных пород и завершаются осадконакоплением. В результате на поверхности обнажаются более свежие, еще не разрушенные породы, которые с этого времени становятся объектами интенсивного выветривания.

Процессы, приводящие к обнажению горных пород путем сноса продуктов их разрушения, называются денудационными процессами или просто денудацией (denudo – обнажаю). К ним относятся процессы выдувания и развеивания, смыва и размыва, выпахивания, абразия и некоторые другие. Выдувание и развеивание продуктов разрушения горных пород производится ветрами, смыв и размыв – потоками поверхностных и подземных вод, выпахивание – движущимися ледниками, абразия (сбривание береговой полосы) – морским прибоем и отчасти прибрежными течениями.

Явления выветривания горных пород и денудации носят разрушительный характер: они разрушают горные породы, береговые склоны, возвышенности, горные сооружения и т.д. в противоположность им седиментация имеет созидательный характер. Однако седиментационные процессы были бы невозможны без явлений денудации, которые поставляют им материал для образования осадков.

Явления выветривания и денудации происходят на приподнятых участках суши. Причем чем выше рельеф, тем интенсивнее эти процессы.

Осадкообразование наоборот происходит на пониженных участках поверхности, в основном в долинах рек, на дне морей и озер.

Общим результатом денудации и седиментации является постепенное выравнивание поверхности, а следовательно, и постепенное угасание самих процессов. Но произойти полное выравнивание не может, т.к. экзогенным процессам противостоят эндогенные процессы, направленные в противоположную сторону.

Выветривание горных пород

Под выветриванием понимают процессы разрушения и химического разложения горных пород и минералов под воздействием внешних оболочек Земли. Различают физическое и химическое выветривание. Оба типа выветривани тесно связаны друг с другом, протекают одновременно, но с различной интенсивностью в зависимости от местных климатических, геологических и др. условий.

Физическое выветривание

 

Физическое выветривание происходит под воздействием суточных и сезонных колебаний температуры воздуха (температурное выветривание), замерзания и оттаивания воды, заключенной в порах и трещинах горной породы (морозное выветривание), и некоторых других явлений.

Температурное выветривание связано с тем, что различные минералы, составляющие горную породу обладают различными теплофизическими свойствами (по разному расширяются и сжимаются при колебаниях температуры). На скорость температурного выветривания влияет также другие особенности минералов, например их окраска. Породы, состоящие из минералов различной окраски и, следовательно, нагревающиеся на солнце с различной скоростью, распадаются более интенсивно, чем горные породы, окрашенные монотонно.

Скорость и характер физ. выветривания зависят от климатических условий. С повышением континентальности климата возрастает скорость физического выветривания. Наиболее интенсивно оно протекает в сухих климатических областях, особенно в пустынях.

В жарких, но влажных климатических условиях физическое разрушение усиливается обильными дождями, выпадающими нередко на раскаленную солнцем поверхность обнаженных горных пород. При высыхании горной породы на солнцепеке наблюдается интенсивное растрескивание и шелушение.

В северных широтах разрушение горных пород происходит в основном под влиянием морозного выветривания. В этом случае порода разрушается силами кристаллизации льда.

Из всех свойств и особенностей горных пород, влияющих на скорость физического выветривания, наибольшее значение имеют:

1. Минералогический состав. Полиминеральные породы разрушаются легче, чем мономинеральные.

2. Строение горной породы. Плотно сложенные породы мелкозернистого строения более стойки против физического выветривания, чем рыхлые, пористые, крупнозернистые и неравномернозернистые.

3. Сложение горной породы. Породы массивного сложения наиболее стойки против выветривания.

4. Трещиноватость. С повышением трещиноватости скорость выветривания горных пород резко возрастает.

5. Водно-физические свойства горной породы. Породы с высокой влагоемкостью, но со слабой водоотдачей подвержены интенсивному разрушению под воздействием воды и морозному выветриванию.

 

Химическое выветривание

Химическое выветривание включает процессы окисления, гидратации, растворения и гидролиза. Все эти процессы протекают при непосредственном участии или в присутствии воды.

Окисление. Дождевые капли и поверхностные воды, стекающие по склонам, всегда содержат растворенные кислород и углекислый газ. Кроме того, просачиваясь через почвенно-растительный покров, они обогащаются органическими кислотами.

Окислению подвержены многие минералы и, прежде всего сульфиды и органические вещества. При окислении сульфидов образуются кислородные соединения (сульфаты, карбонаты, гидроокислы и др.).

Гидратация – явление поглощения минералами воды. При этом частицы воды входят в структуру минерала и происходит перестройка кристаллической структуры и увеличение первоначального объема минерала.

Растворение. При растворении минеральное вещество переходит в раствор и может быть вновь выделено из раствора. Все минералы земной коры в той или иной степени растворимы в воде. По степени их растворимости различают: легкорастворимые минералы (каменная и калийная соли, гипсы); растворимые (кальцит, доломит) и слаборастворимые (силикаты).

Гидролиз  характерен для соединений сильных оснований и слабых кислот. К ним относятся силикаты и алюмосиликаты. При гидролизе происходит распад минерала и вынос некоторых элементов в растворенном виде.