Вивітрювання гірських порід

Вивітрюванням називаються процеси зміни гірських порід під сумісною дією води, кисню, вуглекислоти, організмів і коливань температури. Повітря, вода і організми проникають в породи по порах, тріщинах і порожнинах, викликаючи температурні зміни в породах, не опромінюваних Сонцем безпосередньо.

Глибина проникнення в породу агентів вивітрювання залежить від ступеня тріщинуватості породи, розкриття і глибини тріщин. Область активного сучасного вивітрювання розповсюджується на глибину 5—100 м і більше. Вивітрювання охоплює великі глибини при сильній тектонічній подрібненості і тріщинуватості гірських порід в зонах розломів (зсувів, скидів), замках антикліналей, перегинах флексур і взагалі у місцях ендогенних розтягувань товщ порід. Товщина древньої кори вивітрювання вимірюється десятками, а в окремих випадках і сотнями метрів. Іноді древня кора вивітрювання перекрита молодшими відкладами.

В результаті інженерної діяльності людини вивітрювання може охоплювати різні глибини — від часток метра до сотень і тисяч метрів, наприклад при проходці тунелів, шахт.

Найсильніше вивітрювання проявляється в приповерхневій зоні, де полегшений доступ агентів вивітрювання. З глибиною процеси вивітрювання поступово слабшають і затухають. Тому в області вивітрювання виділяються, починаючи від поверхні, наступні зони: 1) глинисто-піщана, сильно змінена процесами вивітрювання; 2) щебениста; 3) глибова; 4) монолітна; 5) не зачеплена вивітрюванням, найглибша (рис. 1.1).

Рис. 1.1 - Зони вивітрювання: 1—глинисто-піщана; 2—щебе-ниста; 3—глибова; 4—моноліт-на; 5—порода, не зачеплена вивітрюванням

Рис. 1.2 - Розщеплення пісковику корінням дерев

У розрізі шару, схильного до вивітрювання можуть бути присутні не всі зони, оскільки верхні з них можуть зрізатися денудацією (змив, розвівання).

Процеси вивітрювання протікають при одночасній участі різних агентів, але роль їх звичайно неоднакова. За характером дії на гірські породи розрізняють вивітрювання фізичне, хімічне і біологічне (органічне).

Фізичне вивітрювання виражається переважно в механічному дробленні породи. Породи дробляться в результаті нерівномірного розширення і стиснення різних мінералів при температурних коливаннях, а також внаслідок замерзання води в тріщинах. Збільшення об'єму при перетворенні води в лід приводить до розриву кристалічних зв'язків між частинками породи. Фізичне вивітрювання переважає в місцевостях з сухим різко континентальним (пустелі) або холодним (високі гори і плоскогір'я, тундра, арктичний пояс) кліматом. Хімічні і біологічні процеси в цих районах виражені відносно слабо.

Хімічне вивітрювання набирає велике значення у теплому і помірно вологому кліматі разом з фізичним та супроводжується біологічним. Вода, пара, вуглекислота і ґрунтові кислоти діють як розчинники, кисень повітря — як окислювач. Ці хімічні реагенти беруть участь в розщеплюванні гірських порід, реакціях обміну і заміщення. При цьому утворюються вторинні мінерали, розчинні у воді (хлориди, карбонати, гіпс і сульфати) і нерозчинні глинисті (гідрослюди, монтморилоніт, каолініт). В результаті накопичуються потужні товщі глинистих порід алюмосилікатного складу (аліти, сіаліти, гідроаргіліти, латерити, боксити).

Біологічне вивітрювання, тобто роль організмів в комплексі вивітрювання всіх видів найбільш виразно виступає в областях з вологим (гірські ліси) і особливо з вологим теплим і жарким кліматом (вологі субтропіки Кавказу, тропічні ліси). Коріння дерев розщеплює міцні скельні гірські породи (рис. 1.2) на значну глибину. Різні риючі тварини викопують нори і свердлять навіть тверді породи. Рослини і тварини, особливо мікроорганізми (бактерії, мікроби, грибки) і нижчі (водорості, мох, лишайники), виділяють кислоти і соки, що хімічно взаємодіють з гірськими породами. Біологічному вивітрюванню належить провідна роль в утворенні ґрунтів, верхні горизонти яких збагачені живими організмами і продуктами їх розпаду.

Сприяючи подрібненню і хіміко-мінералогічному перетворенню гірських порід, вивітрювання полегшує дію на породу всіх інших агентів денудації — вітру, рухомих вод, льоду і снігу. Уламки порід і подрібнені або розчинні мінерали легше відірвати від масиву і винести у вигляді суспензій (муті, пилу) або в розчині. Продукти, що залишилися на місці, називаються корою вивітрювання, а у верхній найбільш перетвореній зоні — елювієм. Послаблюючи, руйнуючи або перетворюючи структурні зв'язки, вивітрювання робить гірські породи менш міцними, погіршуючи будівельні властивості останніх.

При проектуванні будівель і споруд на елювії або корі вивітрювання як на основі сильно ослаблені породи вирізають або зміцнюють, ущільнюючи, цементуючи їх та ін. Крутизну схилів виїмок призначають, враховуючи міцність порід елювію і кори вивітрювання, можливість зміни її після розкриття масиву виробкою і, відповідно, відслонення нових поверхонь. Елювій неоднорідної будови і складу, в якому по простяганню і глибині розрізу часто чергуються ділянки глинистого (суглинистого) і жорствяно-піщаного матеріалу, не рекомендується укладати в тіло земляних споруд щоб уникнути створення місць скупчення вологи в піску і жорстві серед непроникного для води глинистого матеріалу.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Основні екзогенні явища і процеси	\|	Заболочення

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.