7.1 Вивітрювання

Вивітрювання - процес руйнування та зміни складу гірських порід, який відбувається під впливом атмосферних агентів (дія сонячних променів, коливання температури повітря, замерзання в порожнинах гірських порід води, хімічна дія вуглекислоти, а також організмів, які населяють поверхню Землі).

Виділяють три види вивітрювання.

Фізичне (механічне) вивітрювання викликає руйнування та розпад скельних гірських порід без зміни їхнього мінералогічного складу. Основну роль у цьому руйнуванні відіграють швидкі коливання температури (добові коливання температури в районах з різко-континентальним кліматом можуть досягати 40⁰С). Мінерали та гірські породи при нагріванні розширюються, а при охолодженні стискаються. Під впливом стискань та розтягань, що періодично змінюються, зчеплення між мінеральними зернами слабшають, і тим більше, чим крупніші зерна. На стійкість мінералів та гірських порід впливає і колір мінералів: темні нагріваються швидше, ніж світлі. У породі, яка складається із зерен різного складу (наприклад, граніт), зчеплення зерен слабшає швидше, ніж у породі, яка складається із зерен одного складу та кольору, тому що зерна різного кольору та складу мають різні коефіцієнти об'ємного та лінійного розширення.

Руйнуванню порід, викликаному зміною тепла та холоду, допомагає вода, яка замерзаючи збільшується в об'ємі і "розклинює" зерна породи.

Хімічне вивітрювання - реакція мінералів та порід з водою та хімічними речовинами, що містяться в ній. При цьому змінюється склад порід та відбувається розчинення водорозчинних гірських порід (кам'яна сіль, гіпс, доломіт та ін.).

Процеси хімічного вивітрювання відіграють основну роль при утворенні глинистих мінералів. Склад цих мінералів залежить не тільки від складу вихідної (материнської) породи а і від конкретних умов вивітрювання. Так, з основних (лужних) магматичних порід в умовах виносу магнію утворюється каолініт, а якщо магній не вимивається і залишається на місці, то монтморілоніт.

Як правило, процеси фізичного та хімічного вивітрювання протікають водночас, але з переважанням першого в районах з континентальним, сухим кліматом, а другого - в областях з великою кількістю атмосферних опадів.

Органічне (біологічне) вивітрювання - руйнування гірських порід внаслідок екзогенної діяльності живих організмів. Досить часто руйнівну роботу в гірських породах розпочинають низькоорганізовані представники органічного світу - бактерії. Підраховано, що на 1га верхнього шару ґрунту припадає 3-7 т бактерій. Вони підготовляють основу для появи мікрофлори (грибів), а потім для лишайників та мохів. Велику роботу з руйнування гірських порід виконують тварини, що риють (черв'яки, гризуни та ін.) і коріння рослин.

Виявлено, що в середньому на кожні 0,5 га верхнього шару ґрунту припадає майже 150 тис. черв’яків, які підіймають до поверхні майже 150 т тонкоздрібненого ґрунту.

Продукти вивітрювання (у вигляді уламкового матеріалу), які утворюються при цьому і залишаються на місці свого утворення, називаються елювієм (лат. "елювіо" - залишаю на місці). Походження породи позначається у геологічному індексі та указується на геологічних картах і розрізах зліва від буквеного символу віку породи. Геологічний індекс елювія - "е". Наприклад, еQ - елювій четвертинного віку.

Елювій - своєрідний генетичний тип континентальних утворень, якому притаманний ряд характерних ознак: залягає на місці розпаду материнської породи; має нерівну кишенеподібну нижню межу, тому що заповнює усі тріщини в материнській породі; позбавлений ознак шаруватості; неоднорідний по вертикалі і в плані; ступінь змінювання материнської породи углиб зменшується.

Прикладом елювію, який з'явився при вивітрюванні граніту та інших кислих і середніх магматичних гірських порід, є каоліновий елювій. Для нього характерна вертикальна зональність (знизу уверх): незмінна материнська порода; материнська тріщинувата порода; уламки материнської породи, слабо каолінізовані, які переходять уверх у глинисту масу, що складена каолінітом та гідрослюдами з зернами кварцу і нерозкладеними зернами польових шпатів та листочками слюд.

Елювій може служити достатньо міцною основою для фундаментів, але внаслідок попадання побутових та виробничих вод у ньому можлива активізація хімічних процесів, що приводить до нерівномірних деформацій споруд.