Одной из самых распространенных проблем в содержании сельскохозяйственных угодий является Она имеет место в засушливых регионах на открытой местности. Чаще всего к этому приводит естественное выветривание, с которым борются разными способами, как правило, базирующимися на регулировании гидротехнических показателей земельного покрова. Но есть и более широкое понимание выветривания, которое затрагивает не только почвенный слой, но и горные породы. В данном случае уместно ставить вопрос о том, что такое выветривание минералов? Это тоже естественный процесс разрушения, который, впрочем, может возникать не только по причине чрезмерной засушливости.
Общие сведения о выветривании
Под выветриванием понимается процесс внешнего воздействия на горную породу, при котором происходит разрушение или разложение ее материальной основы. Факторы, обуславливающие такие явления, могут иметь разный характер - от химических водных до атмосферных реакций. В большинстве случаев на минералы действует совокупность разных факторов, в итоге приводящих к обеднению горной породы. Причем в вопросе относительно того, что такое выветривание, нельзя опираться на классическое понимание деятельности непосредственно ветра или другого Даже привычные химические и физические процессы не полностью отражают полноту этого явления. Например, в разрушении могут участвовать и реакции газового действия. В частности, углекислота и кислород обеспечивают активное биохимическое влияние. Другое дело, что предпосылки для них могут быть связаны с результатом человеческой деятельности - к примеру, в рамках содержания того же сельского хозяйства.
Виды выветривания
Обычно выделяют химические и физические процессы выветривания, которые чаще всего взаимосвязаны и дополняют друг друга. Разве что интенсивность их может отличаться в зависимости от условий среды. Но также в некоторых регионах распространены процессы биогенного и радиационного влияния. Более того, именно такие явления зачастую носят наиболее выраженный характер разрушения. Химические и физические процессы все же более естественны и, можно сказать, происходят в постоянном режиме, только с разной степенью влияния на структуру природных материалов. Биогенные виды выветривания также могут быть следствием уже интенсивного химического разложения.
Активность того или иного фактора выветривания зависит не только от внешнего воздействия, но и от характеристик горной породы. Чаще всего специалисты рассматривают совокупность явлений. Так, в качестве первостепенных факторов, которые обуславливают те или иные процессы выветривания, выделяют климат, особенности рельефа, тектонические характеристики, состав и структуру породы.
Процесс физического выветривания
Среди основных причин возникновения данного рода выветриваний специалисты называют резкие и регулярные перепады температур. Если в дневное время поверхность минерала нагревается и расширяется, то ночью на фоне похолодания происходит обратный процесс сокращения структуры. В итоге имеет место растрескивание и дробление породы на мелкие частицы. Это своего рода деформирование, которое, опять же, носит постоянный характер, хоть и малозаметный. Особенно выражено физическое выветривание в холодных регионах, где часто бывают и заморозки. Дело в том, что скапливающаяся в структуре минерала влага в такие периоды твердеет и кристаллизуется, что повышает напряжение и закономерно приводит к более интенсивному растрескиванию. Способствуют разрушающей активности и вибрации рельефного покрова, которые часто проявляются в нестабильных с точки зрения тектонического устройства регионах.
Процесс химического выветривания
Явления такого характера также могут быть связаны с обширной группой факторов, причем не всегда способствующих именно разрушению. В зависимости от химической реакции, влияющей на структуру горной породы, могут наблюдаться и процессы деформации, и образование новых минералов. В обоих случаях будет происходить качественное изменение состава и структуры объекта. В списке непосредственных факторов, которые активизируют химическое выветривание, выделяют воду, кислород и углекислый газ. Например, водные ресурсы естественно выступают своего рода растворителем горной породы. Интенсивность взаимодействия воды и минерала зависит от химического состава жидкости. При этом и сами реакции могут быть разными. Так, на минералы магматических пород вода оказывает влияние посредством реакции гидролиза. Ее итогом может быть замена щелочных элементов на ионы водорода.
Биогенное или органическое выветривание
Как уже отмечалось, не меньшее воздействие на минералы могут оказывать и биологические факторы. К таким можно отнести деятельность растений, мелких грызунов и особенно микроорганизмов с грибками и бактериями. В комплексе эти факторы могут обеспечить и более серьезный разрушающий процесс, чем физические или химические факторы. Но это также зависит от конкретных условий местности, в которой залегает горная порода. Что такое выветривание биогенного характера на практике? Это может быть, например, активность живых организмов, дробящих минерал в слое почвы. Таким образом действует корневая система деревьев. А некоторые могут выступать также источником химической реакции, выделяя кислоты, которые в дальнейшем разлагают отдельные компоненты горного конгломерата.
Особенности радиационного выветривания
Одним из самых опасных является процесс радиационного воздействия. Он характеризуется высокой интенсивностью и длительностью, причем во многих случаях остановить его просто невозможно. Но тут же стоит выделить естественное солнечное излучение, которое входит в группу радиационных факторов, и техногенные процессы. Во втором случае выветривание пород происходит в результате человеческой деятельности. Классическим примером является работа полигонов, на которых хранятся токсически опасные отходы. Соответственно, ближайшие массивы с горными породами будут подвергаться и разрушающему воздействию, и активным факторам разложения.
Что такое кора выветривания
Разберемся и с этим вопросом. Процессы выветривания могут происходить постоянно или периодами. Но в обоих случаях поверхность, на которую действуют те или иные факторы качественной деформации, обретает характерный облик. Это и будет кора выветривания, которой свойственна рыхлость и обедненный химический состав.
Как правило, верхние слои таких пластов менее разложены и отличаются наличием металлических компонентов. Это могут быть, к примеру, гидроксиды кремния или же алюминия. Далее следует зона, в которой будут присутствовать гидроксиды железа, на образование которых оказывало влияние химическое выветривание с меньшей интенсивностью. В нижних пластах коры обычно залегают известняковые и гипсовые стяжения.
Продукты выветривания
Обычно в процессе выветривания остаются каменные обломки, частицы песка, щебень, глинистые фракции и каолин. При этом отсоединившиеся от основной породы элементы могут иметь различные размеры и формы - это уже зависит от конкретных условий и факторов выветривания. В некоторых случаях возможно и образование курума. Это массивные глыбы и валуны, сформированные из свежеобломанных вышеупомянутых фракций. Стандартные размеры курумов варьируются от 1 до 2 м, хотя бывают и экземпляры, значительно выходящие за эти рамки. Чаще всего образование таких глыб обеспечивает физическое выветривание, результатом которого может стать и создание каменного панциря с курумовым настилом.
Заключение
Выветривание происходит не только с разной степенью интенсивности, но и отличается стадиями реализации. Простейшим примером может быть физический процесс разрушения из-за температурного воздействия. Далее может подключиться и химическая реакция, в которой будет участвовать жидкость с активными элементами. Теперь стоит обратиться к вопросу о том, что такое выветривание органического характера. Отчасти это процесс биологического разрушения, который может закономерно повлечь и формирование новых пород. Соответственно, выветривание нельзя рассматривать только как разрушение существующего минерала. Даже если деформация завершится на этапе физического отделения некоторого массива частиц, это изменение может способствовать образованию новых минералов или конгломератов, что подтверждают своим существованием курумы.
Химическое выветривание протекает в виде реакций минералов с водой и содержащимися в ней химическими веществами. Основные химические процессы, приводящие к этим изменениям: гидратация, растворение, окисление и гидролиз. Нередко эти процессы протекают совместно.
Даже свежая дождевая вода, как правило, содержит угольную, азотную и другие кислоты, а в промышленных районах городов в ней появляется и серная кислота.
При гидратации происходит закрепление молекул воды на поверхности кристаллической структуры минерала. Гидратация сопровождается увеличением объема породы.
Окисление особенно интенсивно развивается в минералах, содержащих железо. Бурый или охристый цвет песков, песчаников и глин указывает на наличие в них железистых минералов, подвергающихся окислению.
Вода может растворять горные породы, а частности каменную соль, гипс, известняк и другие, образуя в толщах этих пород пустоты различной величины и формы, воронки, каверны и пещеры, которые уменьшают устойчивость пород.
Гидролиз, т.е. процесс разложения сложного вещества, протекает стадийно, с последовательным образованием новых минералов.
Как и при физическом выветривании, огромное влияние на развитие процессов химического выветривания оказывают климатические условия. В совокупности воздействие различных видов выветривания приводит к формированию коры выветривания.
В районах с влажным (гумидным) и жарким (тропическим) климатом мощность коры выветривания может достигать 30-60 м и более. В районах с нивальным (холодным), умеренно-влажным и аридным (сухим) климатом она не превышает 5-20 м.
При этом образуются различные зоны выветривания:
I– монолитная (скрытотрещиноватая);II– глыбовая,III– мелкообломочная,IV– зона тонкого дробления.
В субтропиках и тропиках в условиях жаркого и влажного климата в верхней части геологического разреза образуется еще латеритная зона с подзонами красноземов Vа и плотных обломочных пород, напоминающих панцирь, - кирас –Vб.
Обычно процессы физического и химического выветривания происходят одновременно, но с явным преобладанием первого в областях с континентальным сухим климатом и второго в областях с большим количеством атмосферных осадков, в условиях теплого и влажного климата.
Органическое выветривание
Этот вид выветривания происходит под воздействием растений и живых организмов. Извлечение из горных пород различных веществ мхами, лишайниками и корневыми системами растений способствует некоторому их разрушению. Известны случаи когда растение верблюжья колючка прорастало сквозь 20 см железобетонные плиты, на а случаи прорастания травы сквозь асфальтовое покрытие можно наблюдать повсеместно.
При разложении отмерших растений появляются органические кислоты, оказывающие химическое выветривание на горные породы.
Некоторые бактерии, населяющие поры рыхлых пород на глубину на сотни метров могут извлекать углерод из карбонатов горных пород.
Животные землерои, характерные для многих степных районов, приводят к существенному ослаблению грунтов, находящихся у поверхности земли. Это приводит к необходимости увеличения глубины заложения фундаментов или искусственного уплотнения грунтов основания.
Выве́тривание - совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов , приводящих к образованию почвы . Происходит за счет 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 (лёд, водопад и ветер)(механическое), химическое и биологическое.
Чем больше разница температур в течение суток, тем быстрее происходит процесс выветривания. Следующим шагом в механическом выветривании является попадание в трещины воды, которая при замерзании увеличивается в объеме на 1/10 своего объема, что способствует еще большему выветриванию породы. Если глыбы горных пород попадут, например, в реку, то там они медленно стачиваются и измельчаются под воздействием течения. Селевые потоки, ветер, сила тяжести, землятресения, извержения вулканов так же содействуют физическому выветриванию горных пород. Механичекое измельчение горных пород приводит к пропусканию и задерживанию породой воды и воздуха, а также значительному увеличению площади поверхности, что создает благоприятные условия для химического выветривания.
Химическое выветривание
Химическое выветривание - это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнешее разрушение горных пород и качественного изменения их химического состава с образованием новых минералов и соединений. Важнейшими факторами химического выветривания являются вода , углекислый газ и кислород . Вода - энергичный растворитель горных пород и минералов. Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород - гидролиз , приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решетки на ионы водорода диссооциированных молекул воды:
KAlSi 3 O 8 +H 2 O→HAlSi 3 O 8 +KOH
Образующееся основание (KOH) создает в растворе щелочную среду, при которой происходит дальнейшее разрушение кристаллической решетки ортоклаза. При наличии CO 2 KOH переходит в форму карбоната:
2KOH+CO 2 =K 2 CO 3 +H 2 O
Взаимодействие воды с минералами горных порода приводит так же и к гидратации - присоединению частиц воды к частицам минералов. Например:
2Fe 2 O 3 +3H 2 O=2Fe 2 O·3H 2 O
В зоне химического выветривания также широко распространена реакция окисления, которой подвергаются многие минералы сдержащие способные к окислению минералы. Ярким примером оксилительных реакций при химическом выветривании является возаимодействие молекулярного кислорода с сульфидами в водной среде. Так, при окислении нитрита наряду с сульфатами и гидратами окисей железа образуется серная кислота , участвущая в создании новых минералов:
2FeS 2 +7O 2 +H 2 O=2FeSO 4 +H 2 SO 4 ;
12FeSO 4 +6H 2 O+3O 2 =4Fe 2 (SO 4) 3 +4Fe(OH) 3 ;
2Fe 2 (SO 4) 3 +9H 2 O=2Fe 2 O 3 ·3H 2 O+6H 2 SO 4
Биологическое выветривание
Биологическое выветривание производят живые организмы (
Выветривание
Выве́тривание - разрушение горных пород. 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 (лёд, вода и ветер) (механическое), химическое и биологическое.
Физическое (механическое) выветривание
"Арка" в штате Юта (США), пример механического выветривания
Чем больше разница температур в течение суток, тем быстрее происходит процесс выветривания. Следующим шагом в механическом выветривании является попадание в трещины воды, которая при замерзании увеличивается в объёме на 1/10 своего объёма, что способствует ещё большему выветриванию породы. Если глыбы горных пород попадут, например, в реку, то там они медленно стачиваются и измельчаются под воздействием течения. Селевые потоки, ветер, сила тяжести, землетрясения, извержения вулканов также содействуют физическому выветриванию горных пород. Механическое измельчение горных пород приводит к пропусканию и задерживанию породой воды и воздуха, а также значительному увеличению площади поверхности, что создает благоприятные условия для химического выветривания.
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. Важнейшими факторами химического выветривания являются вода , углекислый газ и кислород . Вода - энергичный растворитель горных пород и минералов. Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород - гидролиз , приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решётки на ионы водорода диссооциированных молекул воды:
KAlSi 3 O 8 +H 2 O→HAlSi 3 O 8 +KOH
Образующееся основание (KOH) создает в растворе щелочную среду, при которой происходит дальнейшее разрушение кристаллической решётки ортоклаза. При наличии CO 2 KOH переходит в форму карбоната:
2KOH+CO 2 =K 2 CO 3 +H 2 O
Взаимодействие воды с минералами горных пород приводит также и к гидратации - присоединению частиц воды к частицам минералов. Например:
2Fe 2 O 3 +3H 2 O=2Fe 2 O·3H 2 O
В зоне химического выветривания также широко распространена реакция окисления, которой подвергаются многие минералы содержащие способные к окислению металлы. Ярким примером окислительных реакций при химическом выветривании является взаимодействие молекулярного кислорода с сульфидами в водной среде. Так, при окислении пирита наряду с сульфатами и гидратами окисей железа образуется серная кислота , участвующая в создании новых минералов.
2FeS 2 +7O 2 +H 2 O=2FeSO 4 +H 2 SO 4 ;
12FeSO 4 +6H 2 O+3O 2 =4Fe 2 (SO 4) 3 +4Fe(OH) 3 ;
2Fe 2 (SO 4) 3 +9H 2 O=2Fe 2 O 3 ·3H 2 O+6H 2 SO 4
Радиационное выветривание
Радиационным выветриванием называется разрушение пород под действием радиационного излучения . Радиационное выветривание оказывает влияние на процесс химического, биологического и физического выветривания. Лунный реголит .
Биологическое выветривание
Биологическое выветривание производят живые организмы (бактерии , грибки, вирусы , роющие животные, низшие и высшие растения и т. д.).
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Синонимы :Смотреть что такое "Выветривание" в других словарях:
ВЫВЕТРИВАНИЕ, в геологии и физической географии разрушение и химическое изменение горных пород и минералов на поверхности Земли в результате физических, химических и органических процессов. Влияет на образование почвы и играет основную роль в… … Научно-технический энциклопедический словарь
