Выветривание

Выветривание — процесс изменения и разрушения минералов и горных пород на поверхности Земли под воздействием физических, химических и органических агентов. Различают физическое (механическое) и химическое выветривание, некоторые выделяют также органическое выветривание.

• Физическое выветривание происходит под воздействием изменения температуры, замерзания и оттаивания воды в трещинах (особенно в полярных странах — морозное выветривание), деятельности животных и растений (сверление, рост корней и т.п.), испарения и кристаллизации солей, содержащихся в воде (инсоляционное выветривание пустынь). Оно приводит к дезинтеграции пород и минералов — к образованию обломков различного размера.
• Химическое выветривание происходит под воздействием воды, кислорода и углекислоты воздуха, а также биохимических процессов, связанных с жизнедеятельностью организмов, особенно бактерий в почвенном слое, а также с разложением органического вещества. Вода действует путём непосредственного растворения, гидратации (вытеснение ионом H⁺ оснований из минералов) и гидролиза — полного распада минералов. Кислород является энергичным окислителем, углекислота повышает химическую активность вод — увеличивает концентрацию водородных ионов. При химическом выветривании минералы глубинных зон Земли, возникающие в условиях высоких давления и температуры, разрушаются с образованием минералов, устойчивых на поверхности. Например, полевые шпаты и слюды превращаются в гидрослюды и каолинит, реже — в монтмориллонит. При этом процессе значительная часть вещества переходит в раствор (коллоидный и ионный) и вступает на путь миграции.

Процессы химического и физического выветривания происходят одновременно и взаимосвязаны, но в зависимости от физико-географических условий преобладает тот или иной тип. В аридных, высокогорных и полярных областях с дефицитом влаги или отсутствием воды в жидкой фазе господствует физическое выветривание; в умеренно влажной, влажной тропической и субтропической зонах — химическое. Вместе с тем физическое выветривание опережает и подготавливает породы для химического; последнее особенно интенсивно идёт при высокой дисперсности и водопроницаемости вещества.

Пространство (по разрезу), где происходит выветривание, называется зоной выветривания. В результате выветривания образуется кора выветривания, представляющая собой более рыхлый пористый материал, состоящий из обломков исходных пород и минералов и новых минералов, устойчивых в условиях низких давления и температуры; часто это существенно глинистые образования. Выветривание происходит стадийно, поэтому в коре выветривания нередко наблюдается зональность. Различают современную и древнюю (ископаемую) кору выветривания.

Изменение пород, происходящее ниже уровня грунтовых вод, называют (по Вернадскому, Гинзбургу) глубинным выветриванием. Максимальная глубина выветривания определяется Шлыковым в 0,5 км. Однако она, вероятно, может быть до 1 км и более (в артезианских бассейнах воды вносят с поверхности кислород и углекислоту, а также бактерии на значительные глубины). Процессы, происходящие в зоне выветривания, Ферсман называет гипергенными, а зону выветривания — зоной гипергенеза.

Современный контекст

Граница зоны выветривания не всегда чётко определяется; современные методы ГИС и геохимического зондирования (начиная с 2020-х годов) позволяют выявлять коры выветривания на глубинах до 1500–2000 м в районах активного водообмена, где кислород и микроорганизмы проникают по трещинам и порам (источники: Hydrogeology Journal, 2022; Geochimica et Cosmochimica Acta, 2023).