Выветриванием называется процесс физического разрушения и химического разложения горных пород, находящихся на дневной поверхности или вблизи нее, под действием атмосферных факторов, при активном участии микроорганизмов.
Ветры возникают из-за неравномерного распределения атмосферного давления и всегда имеют направление от области высокого давления к области с низким. Динамика воздушных масс играет важную роль в формировании климата, морских течений и даже рельефа. Геологическая работа ветра сводится к разрушению горных пород, переносу обломочного материала и отложению перенесенного материала. Геологическая деятельность ветра, прежде всего, приводит к развеиванию, выдуванию образовавшихся в результате выветривания продуктов разрушения коренных пород. Эта работа по выдуванию называется дефляцией. Одновременно с выдуванием ветер производит и разрушительную работу. Постоянно бомбардируя выходы горных пород переносимыми им частицами, ветер обтачивает и разрушает их. Процесс этот происходит очень интенсивно, так как продукты разрушения, которые могли бы защитить породу, сразу же выдуваются. Эта деятельность ветра по обтачиванию горных пород называется корразия. В результате на горных породах появляются борозды, углубления, сквозные отверстия. Нижние части горных пород разрушаются более интенсивно. Наибольшая разрушительная работа ветра в вертикальном направлении ограничивается определенной высотой (2-3 метра), что определяется высотой подъема песчинок. Продукты разрушения горных пород переносятся ветром нередко на значительные расстояния. При этом размеры частиц, переносимых ветром, определяются его скоростью. Чем выше скорость ветра, тем крупность обломочного материала, переносимого ветром, больше, а расстояние дальше. С ослаблением силы ветра, а также в зависимости от рельефа местности, наличия растительности и других факторов происходит отложение обломочного материала.
В зависимости от факторов, воздействующих на горные породы, различают следующие типы выветривания:
1. физическое выветривание – обусловленное главным образом суточными и сезонными колебаниями температуры;
2. химическое выветривание – происходящее преимущественно под действием поверхностных и подземных вод, а также в результате химического взаимодействия пород с атмосферой;
3. органическое выветривание – связанное с жизнедеятельностью организмов.
При физическом выветривании минералы и горные породы распадаются механически, без изменения химического и минерального состава. Физическое выветривание выражается в измельчении горных пород и превращение их в скопление рыхлых образований. При повышении температуры горная порода расширяется при охлаждении – сжимается. Так как горные породы по своему строению и составу не однородны и каждая составляющая ее частица (минерал) характеризуется своими коэффициентами объемного и линейного расширения, то регулярные изменения температуры нарушают механическую связь между отдельными частицами породы, и последняя разрушается. Чем меньше и однороднее частицы горных пород, тем они устойчивее по отношению к процессам физического выветривания. На интенсивность физического выветривания влияют также окраска (темные породы разрушаются быстрее), строение (однородные породы более устойчивы, чем неоднородные, сланцеватые породы), минеральный состав пород (породообразующие минералы имеют неодинаковое термическое расширение). Особенно сильно физическое выветривание проявляется на вершинах гор и в пустынях, где суточные колебания температур, особенно резки (до 60-80 градусов по Цельсию).
При химическом выветривании процессы разрушения горных пород протекают более сложно: меняется не только внешние особенности пород, но и химический, а, следовательно, и минералогический состав. В результате минералы, подвергшиеся химическому выветриванию, превращаются в совершенно новые химические соединения. Химическое выветривание связано с присутствием воды и ее растворяющим, разлагающим действием. Воды, циркулирующие в горных породах вблизи дневной поверхности, всегда содержат то или иное количество распространенного кислорода, углекислого газа, органические кислоты, что делает их достаточно агрессивными. Сущность химического выветривания заключается в изменении химического состава минералов, неустойчивых в поверхностных условиях, с образованием новых вторичных минералов. Основными химическими реакциями, обусловливающими химическое выветривание, являются окисление, гидратация, карбонитизация, растворение и гидролиз.
Органическое выветривание. Лишайники, которые одними из первых начинают расти на недавно обнажившейся породе, поглощают из нее некоторые химические соединения и «разъедают» породу. Корни других растений удаляют новые порции неорганического материала. При отмирании и последующим разложении органического вещества выделяются некоторые органические кислоты (одна из них – гуминовая) и углекислый газ. И кислоты, и углекислый газ увеличивают растворяющую способность воды. Например, в присутствии органических кислот заметно повышается растворимость кварца, железа и алюминия. Органические кислоты усиливают, ускоряют процесс химического разложения горных пород. В механическом разрыхлении горных пород принимают участие и растения, и животные. Физическое разрушение горных пород обусловлено ростом корневой системы растений, находящейся в трещинах пород: по мере роста растение растет и его корневая система, которая расширяет существующие трещины. Механически разрыхляют горные породы различные роющие животные – кроты, землеройки, суслики, сурки. Во влажном климате большое разрыхляющее действие оказывают на горные породы дождевые черви. В жарких странах разрыхляют почву термиты и муравьи. Таким образом, можно различать химическое и физическое разрушение пород организмами. Химическая активность многочисленных и вездесущих бактерий приводит к образованию аммиака, азотной кислоты, углекислого газа и др. химически активных веществ – еще один фактор, влияющий на изменение пород. В то же время растения задерживают влагу, замедляют эрозионные процессы, т.е. продлевают химическое выветривание.
