Фізичне вивітрювання

Цей вид вивітрюванняпроявляється у механічному руйнуванні мінералів гірських порід без зміни їх складу під впливом добових і сезонних коливань температури, замерзання й відтавання води у тріщинах, механічного виносу часток мінеральної речовини водою або вітром. Фізичне вивітрювання є найхарактернішим для територій з арктичним кліматом, високогірних районів та пустель.

Нерівномірне надходження сонячного тепла не лише у різні пори року, а й доби зумовлює періодичне нагрівання та охолодження гірських порід. Коливання температури супроводжується багаторазовою зміною об’єму зернят мінералів, що призводить до об’ємних деформацій. У результаті з’являються спочатку дрібні, а потім і великі тріщини. Об’ємні деформації залежать від коефіцієнта об’ємного розширення (що чисельно дорівнює збільшенню об’єму при нагріванні на 1^оС за умови, що при 0^оС об’єм дорівнював одиниці) мінералів, який залежить від їх складу та фізичних властивостей. У кварцу, наприклад, він дорівнює 0,00031, польового шпату (ортоклазу) – 0,00017. Поступово тріщини все глибше проникають у гірську породу. Цьому сприяє також і вода, яка при замерзанні збільшується в об’ємі на 9 % і силою до 87 МПа давить на стінки тріщин, розширюючи їх. У полярних областях, де лід виконує основну роль у руйнуванні гірських порід, вивітрювання називають морозним. Однією з причин утворення тріщин у гірських породах є періодичне зволоження їх дощовими водами. При багаторазовому зволоженні та висиханні сили зчеплення між частками породи зменшуються і вона розпадається на частини й уламки. Швидше розтріскуються породи крихкі та крупнозернисті, що складаються з мінералів різного кольору. Повільніше руйнуються породи в’язкі, дрібнозернисті, які складаються зі світлозабарвлених мінералів (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Вивітрилі пісковики

Важливу роль у процесах фізичного вивітрювання відіграють кліматичні умови. За різкоконтинентального, арктичного й арідного клімату руйнування відбувається більш інтенсивно, ніж при помірному кліматі, що пов’язане з більш різкими коливаннями температур у денний і нічній час. Наприклад, у пустелях влітку земна поверхня вдень нагрівається до 70 – 80^о С, а вночі стовпчик термометра спускається до 0^оС. Оголені, не покриті рослинністю схили руйнуються швидше, ніж ділянки, на яких ростуть трава, кущі та дерева.

У процесі вивітрювання монолітні породи стають тріщинуватими і вкриваються уламками. Стійкість уламків на схилах визначається кутом природного похилу (нахил, при якому пухкий матеріал здатний утримуватися на схилі). Для різних порід він коливається від 27 до 37^о. На кут природного похилу впливає не лише склад порід, але й розміри, форма уламків, ступінь насичення їх водою. Обрушення уламків з великих схилів може бути спричинено громом, криком, пострілом, а особливо – землетрусом. Падаючи, уламки подрібнюються і накопичуються біля підніжжя схилів з утворенням конусів обсипання. Такі продукти вивітрювання називаються колювієм (лат. колювіо – скупчення).

Скупчення уламків, що залишилися на місці руйнування, дістали назву кам’яних розсипів. Часто уламки зі схилів зносяться дощовими водами, і тоді вони мають назву делювію. Переміщення уламків зі схилів буває повільним і швидким, а іноді й катастрофічним. Масове падіння уламків зі схилу називають обвалом. Причинами обвалу можуть бути землетруси, снігові лавини, зливи, буревії та ін. З метою запобігання обвалам цементують найнебезпечніші тріщини або заздалегідь завалюють нестійкі гірські породи. Найпоширенішими видами фізичного вивітрювання є інсоляційне вивітрювання – процес руйнування гірських порід у результаті їх розтріскування внаслідок різких коливань температури, особливо при нагріванні сонцем.