На протяжении всего геологического периода горные породы непрерывно видоизменяются. Казалось бы, вечные и незыблемые, скалы постоянно находятся под влиянием самых разнообразных процессов, способных разрушить даже камень. Один из них — химическое выветривание горных пород. Примеры и виды этого явления подробно рассматриваются в учебных курсах геологии и географии.
Типы и разновидности
Формирование и в том числе выветривание горных пород происходит в результате воздействия различных факторов внешней среды. Под выветриванием принято понимать процессы разрушения или изменения их состава, протекающие под влиянием множества внешних воздействий.
В зависимости от происхождения и механизма влияния, силы, вызывающие разрушение пород, можно разделить на отдельные группы. Специалисты делят процессы выветривания на следующие категории:
- Биогенные, являющиеся результатом жизнедеятельности живых организмов. Здесь участие принимают роющие животные, растения, лишайники, грибы, бактерии, вирусы. Основной воздействующий фактор, провоцируемый живыми организмами — это механическое разрушение породы. Наиболее заметную роль в биогенном типе выветривания учёные отводят микроорганизмам. К этой же группе можно отнести и антропогенный, в том числе и техногенный фактор.
- Физические. Наибольшее значение среди физических факторов имеют перепады температур. Играют свою роль и другие воздействия, способствующие раздроблению природных пород, не влияющие на их химический состав.
- Химические. Породы реагируют как с водой, так и с другими веществами. На эти процессы могут влиять различные условия окружающей среды.
- Радиационные. Ведущим фактором при этом типе разрушения естественных пород является солнечная радиация. Примером природной породы, которая подвержена радиационному выветриванию, является реголит на Луне. Кроме непосредственного воздействия на породу, радиация солнечного света может оказывать свое воздействие и на другие типы процессов — химические и физические путём изменения температуры и других параметров среды, в которой происходит химическая реакция.
Примечательно, что процессы эти чаще всего происходят совместно, имея тесную взаимосвязь между собой. При этом один из факторов преобладает (какой именно — определяется условиями окружающей среды в конкретной местности).
Движущими механизмами химического выветривания являются процессы, которые запускаются под действием провоцирующих факторов:
- Выщелачивание.
- Гидратация (насыщение водой).
- Окисление.
- Растворение.
- Гидролиз (разложение соединений на более простые вещества под действием воды).
Важнейшим рычагом воздействия при химическом выветривании литосферных образований признается биогенный фактор. Он оказывает выраженное влияние на взаимосвязанные между собой процессы в атмосфере, гидросфере и литосфере.
Воздействие биомассы способствует формированию каталитического влияния как на синтез, так и на деградацию. Результатом является формирование среды, являющейся благоприятной основой для активации бактериальных компонентов.
Вместе с тем, определяющим фактором признается водная среда. Имея свойства слабого электролита, она диссоциирует на ионы «H» и «OH». Этот процесс способствует растворению подавляющего большинства известных изученных на сегодняшний день минералов.
Говоря о химической цепи разрушения горных пород, следует упомянуть, что на растворимость минеральных солей оказывает большое влияние показатель PH. В качестве примера можно привести гидроксид железа. Растворяющая его вода может переносить его только в кислых средах. При достижении раствором нейтральной реакции PH гидроксид железа выпадает в осадок.
В отличие от этого вещества, гидроксид алюминия имеет способность растворяться не только в кислотах, но и в щелочных средах. Таким образом, на силу процесса химического разрушения природных пород и почв оказывают непосредственное влияние условия воздействия окружающей среды.
Помимо кислотно-щелочного показателя PH, в химическом механизме разрушения горных пород играет значимую роль параметр, называемой окислительно-восстановительным потенциалом.
Немаловажным в процессе химического видоизменения горных пород является и действие продуктов разрушенных органических соединений. Наглядным примером этого могут служить остатки, имеющие растительное происхождение, которые в дальнейшем образуют гуминовые кислоты. Эти вещества, воздействуя на окружающую их среду, закисляют ее, способствуя таким образом разложению соединений кремния.
В свою очередь, вносит в процесс химического выветривания свой вклад и углекислота. Особенность этого вещества заключается в том, что оно образует растворимое соединение с рядом групп металлов. А в дальнейшем карбонат металла, повторно реагирует с углекислотой с образованием на выходе бикарбоната натрия — класса веществ, имеющих еще более высокие показатели растворимости.
В некоторой степени к химическому типу выветривания природных пород можно отнести и подводный тип.
В этих условиях растворение минералов, входящих в состав природной породы, происходит при влиянии смены температуры, давления газов. Сочетание таких процессов в толще воды приводит к изменению состава минеральных остатков, которые присутствуют либо в виде осадка на дне, либо во взвешенном состоянии.
К основным факторам, способствующим выветриванию минералов из пород, находящихся в подводной среде, причисляют:
- Воду. Сюда же относится и степень её солёности, давление.
- Газовый состав, концентрация газов, способность их растворяться в воде.
- Воздействие биологической массы, населяющей соответствующий водный резервуар.
- Температура среды и режимы её изменений.
Схема влияния этих факторов изменяется в зависимости от глубины. Для удобства ответа на уроке география можно составить таблицу, отражающую динамику выветривания в зависимости от глубины, а именно тенденцию к увеличению растворимости как газов, такой твердых пород по мере увеличения глубины.
Каменные россыпи
Наиболее наглядно продукты различных видов выветривания представлены в горной местности. Нередким явлением здесь являются россыпи каменистых фрагментов, которые способны смещаться по направлению вниз по склону. Это зрелище напоминает застывший поток, состоящий из каменных обломков. Эти каменные фрагменты и есть результат интенсивно протекающих процессов выветривания.
В зависимости от условий и местности, продуктами процесса выветривания могут быть каолин и другие глинистые фракции, песок, щебень.
Если говорить о процессе выветривания, протекающем в водном бассейне, следует упомянуть и о нерастворимых веществах, выпадающих в осадок и образующих слой на морском дне.
В природе практически не удаётся встретить воздействия на породы какого-то одного отдельного типа выветривания. Как правило, они соседствуют, выступают в комбинации друг с другом, а иногда и выстраиваются в последовательную цепочку процессов.