2. Современные геологические процессы.
2.1. Процессы выветривания.
ВЫВЕТРИВАНИЕ ( weathering, degradation) - процесс разрушения и изменения горных пород и минералов в приповерхностных условиях под воздействием физико-химических факторов атмосферы, гидросферы и биосферы.
Процессы выветривания приводят к механическому распаду пород на обломки, химическому и биохимическому изменению горных пород и осадков с образованием новых минералов и пород, более устойчивых в условиях земной поверхности. Основная часть продуктов выветривания в твердом и растворенном виде испытывает перенос и формирует осадочные горные породы. Продукты выветривания, не испытавшие переноса и остающиеся на месте своего образования, называются элювием.
Выветривание происходит под влиянием таких факторов как колебания температур, периодического замерзания воды, под действием атмосферных и
грунтовых газов, паров воды и самой воды (поверхностной и грунтовой) с
растворенными в ней газами, органическими и минеральными кислотами и
щелочами, а также под влиянием растительных и животных организмов. В
зависимости от действующих факторов различают 3 типа выветривания:
физическое,
химическое,
биологическое.
Все типы выветривания могут действовать одновременно, но в зависимости от климата и растительности, рельефа, состава и строения пород, тот или иной тип преобладает. В Горном Крыму активно проявляются все три типа выветривания. Наиболее интенсивно выветривание протекает в пределах Первой гряды.
Физическое выветривание.
Физическое выветривание ведет к механическому разрушению пород на обломки. Обычно силы разрушения прилагаются извне, но могут возникнуть и в самой породе в результате высвобождения усилий давления после эрозии вышележащих толщ, иными словами, после снятия нагрузки (декомпрессии). Так возникают послойные трещины в тонкослоистых породах. В массивных породах образуются трещины в целом параллельные земной поверхности. Вероятно именно в декомпрессии заключается причина развития мелкой трещиноватости в слабых аргиллитах глинистого флиша таврической серии. Толщина выветрелой зоны на этих породах достигает 1,5 м. Раздробление таково, что обломки породы теряют всякую связь с коренным массивом и легко осыпаются. Кроме декомпрессии здесь могло сыграть роль морозное выветривание и чередование увлажнения – высушивания.
Колебания температур. Температурное выветривание связано с суточными и сезонными колебаниями температур. Этот вид выветривания наиболее интенсивно воздействует на разнородные породы, состоящие из минералов или обломков с разными коэффициентами расширения. Неравномерность увеличения – уменьшения линейных размеров и объемов постепенно разрушает связи между отдельными зернами, между зернами и цементом и приводит к образованию мелких трещин. Например, в конгломератах г. Демерджи они часто возникают на границе гальки и более тонкого заполнителя. Здесь легче разрушаются разногалечные конгломераты, а наиболее прочными оказываются линзы песчаников, образующие карнизы в основании склона горы. На г. Ю. Демерджи можно наблюдать 5 ярусов форм выветривания:
Нишево-карнизные и грибообразные формы выветривания;
столбообразные башенные формы выветривания ;
округлые формы выветривания ;
бастионные и башенно-крепостные формы выветривания ;
пьедестальные формы выветривания .
Очень резкие суточные колебания температур в объеме породы возникают ранней весной на склонах, нагреваемых отвесно падающими лучами солнца. На таких участках градиенты температур вглубь обнажения могут составлять первые градусы на 1 см. Из-за неравномерного изменения объема в породе возникают напряжения в целом параллельные дневной поверхности. При многократном повторении циклов нагревания–охлаждения может происходить тонкое шелушение или грубое отслаивание (десквамация). В Горном Крыму десквамационные корки известны на магматических и осадочных породах. Особенно интенсивно десквамация проявляется на склонах, сложенных мергелями. Возможно, в процессах десквамации играет роль и расклинивающее действие льда, возникающего в зонах конденсации водяного пара на «границе» холодной и теплой породы при резком ночном охлаждении.
Замерзание воды. Замерзающая в трещинах вода превращается в лед и увеличивается в объеме на 9%, что приводит к расклиниванию трещин и разрушению породы. Трещины морозного выветривания наследуют трещины, возникшие ранее в результате диагенеза, тектонических и гравитационных процессов, остывания интрузивных тел и др. Расширяющиеся за счет замерзания воды трещины известны в области Яйлинских плато. Заметную роль морозное выветривание сыграло при расчленении скальных массивов конгломератов г. Демерджи на отдельные близко стоящие друг к другу изолированные столбообразные формы.
На скорость выветривания оказывает влияние величина слагающих её минеральных зёрен, а также их окраска. Тёмные породы нагреваются, а значит, расширяются больше, чем светлые, которые сильнее отражают солнечные лучи. Такое же значение имеет и цвет отдельных зерен в породе. В породе, состоящей из зёрен разного цвета, сцепление зёрен будет ослабевать быстрее, чем в породе, состоящей из зёрен одного цвета. Поэтому быстрее разрушаются крупнокристаллические полиминеральные горные породы, такие как гранит, габбро и др.
Наименее устойчивы к смене холода и жары породы, состоящие из крупных зёрен разного цвета. Ослабление сцепления между зернами приводит к тому, что эти зерна отделяются друг от друга, порода теряет прочность и рассыпается на свои составные части, превращаясь из твердого камня в рыхлый песок или дресву.
Интенсивность физического выветривания максимальна там, где более крутые склоны, которые всегда лучше обнажены или покрыты лишь тонким слоем рыхлых продуктов выветривания. На пологих участках элювий накапливается и предохраняет породы от воздействия агентов физического выветривания. В целом физическое выветривание сводится к разрушению пород за счет распада на обломки по трещинам. Но стоит трещинам возникнуть, как в их расширении начинают участвовать также агенты химического и биологического выветривания. Так, в микротрещинах может действовать давление гидратации при образовании аморфных водных оксидов алюминия, железа, марганца и кремния. Вода может расширять трещины, растворяя кальцит и др. соли. Корневая система растительности продолжает их раскрытие.
После механического разрушения, которое приводит к образованию большой активной поверхности рыхлого материала, резко усиливается химическое выветривание. Но некоторые химические изменения пород могут вызывать их объемное расширение, приводить к образованию трещин и давать, таким образом, начало физическому выветриванию. Было обнаружено, что пористые песчаники, насыщенные гидроксидами железа крошились на обломки за счет увеличения – уменьшения количества гигроскопической воды в коллоидах.