Физическое выветривание, определение, виды

Известняк, обычно нечистый, теряет известь, которую растворяет и уносит вода, оставляя примеси  в виде глины, чистой или песчаной. Эти конечные продукты выветривания в элювии смешаны с большим или меньшим количеством  щебня и обломков, находящихся в разных стадиях своего изменения.

С элювием связаны месторождения  бокситов, из которых получают алюминий, каолинов, бурого железняка и других полезных ископаемых. При разрушении коренных горных пород высвобождаются содержащиеся в них стойкие минералы. Они могут образовывать ценные минеральные скопления – россыпи.

Например, элювиальные россыпи  алмазов над кимберлитовыми трубками, россыпи золота над золотоносными жилами.

Коллювий - обломочный материал, образованный в результате разрушения коренных пород и переместившийся вниз по уклону под влиянием силы тяжести и отложенный у подножия склона.(Большая Советская энциклопедия)

Разнообразие продуктов  выветривания, представленных различными минералами, определяется составом минералов  первичных пород. Например, на ультраосновных породах (серпентинитах) верхняя зона представлена породами, в трещинах которых образуются карбонаты (магнезит, доломит), керолиты, сепиолит. Далее следуют горизонты: карбонатизации (кальцит, доломит, арагонит), в верхней части которого по трещинам могут образоваться никелевые керолиты, гарниерит; гидролиза, с которым связано образование нонтронита и накопление никеля; окремнения (кварц, опал, хальцедон). Зона конечного гидролиза и окисления сложена гидрогётитом (охристым), гётитом, магнетитом, окислами и гидроокислами марганца (никель- и кобальтсодержащими). С процессами выветривания этого типа пород связаны крупные месторождения никеля, кобальта, магнезита и природнолегированных железных руд.

На карбонатитах, первично состоящих более чем на 90% из кальцита, анкерита или сидерита и небольшого количества минералов-примесей (пироксенов, амфиболов, тантало-ниобатов и редкоземельных минералов), конечные продукты выветривания становятся рыхлыми. При выветривании угля (физическом) происходят его разрыхление до образования угольной сажи, потеря блеска, изменение мощности пластов.

Процессы выветривания приводят к образованию различных осадочных  пород и многих полезных ископаемых: каолинитов, охр, огнеупорных глин, песков, руд железа, алюминия, марганца, никеля, кобальта, россыпей золота, платины и т.д.

Мощность элювия определяется характером горных пород, подвергшихся выветриванию, условиями их залегания, стоянием уровня подземных вод и климатическими условиями. В силу малой устойчивости элювия его мощность оказывается наименьшей (вплоть до нулевой) на крутых склонах. Вместе с тем, как это уже указывалось выше, в областях развития древней коры выветривания при низком стоянии подземных вод и соответствующих климатических условия мощность зоны активного выветривания пород резко возрастает и может измеряться многими десятками метров. ( 3. Рухин Л. Б. Основы Литологии / Л. Б. Рухин. – ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1953.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. ЗНАЧЕНИЕ ВЫВЕТРИВАНИЯ КАК ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

Основное значение выветривания как инженерно-геологического процесса заключается в ослаблении подвергшихся выветриванию горных пород, связанном с их дезинтеграцией (расчленением) и разложением. Сопротивляемость нагрузке выветрелых скальных пород во всех случаях в той или иной мере понижается ( в основном за счет структурного сцепления породы). Этот фактор находит отражение прежде всего в повышенной трещиноватости толщи. Кроме того, в результате нередко наблюдаемой коалинизации выветрелые породы обычно характеризуются повышенной глинистостью. Последнее обстоятельство, естественно, наиболее сильно сказывается при увлажнении породы, в частности в береговых склонах при затоплении их паводками. К этому надлежит добавить, что процесс выветривания в толще горных пород идет обычно неравномерно и приурочивается по той или иной причине в основном к ослабленным зонам, что часто приводит к значительной неоднородности выветрелой толщи как по составу, так и по состоянию.

Указанные, выше условия, естественно, приводят к снижению несущей способности оснований и, в частности, мостовых опор, сложенных выветрелыми горными породами, и к увеличению горного давления в тоннелях, заложенных в выветрелых горных массивах. При этом горное давление в тоннелях обычно возрастает на участках трассы вблизи от порталов, где процессы выветривания проявляются наиболее интенсивно (поверхностная зона склонов).

Таким образом, выветрелые массы  пород могут быть встречены при  проходке тоннеля не только в зоне порталов, но также на локальных, той  или иной мере дислоцированных участках трассы, характеризуемой в основном здоровыми и прочными породами. Все эти явления, естественно, влекут за собой осложнение проходки тоннелей и необходимость усиления их обделок на таких участках.

Падение несущей способности  основания из-за выветривания слагающих его грунтов заставляет снижать давление на грунт в подошве сооружений или глубже закладывать, например, опоры мостов, чтобы уменьшить осадку первых и обеспечить общую устойчивость сооружений.

Неоднородность затронутой выветриванием толщи, естественно, влечет за собой неравномерность  осадки как каждой опоры в отдельности, так и смежных опор мостового  сооружения в целом. Отсюда возникает  опасность перекоса высоких опор и осложняется расчет многопролетных неразрезных конструкций. При этих условиях в большинстве случаев целесообразно отказываться от сплошных конструкций и переходить к балочным конструкциям разрезного типа.

Снижение прочности пород  при интенсивном выветривании скальных массивов и все большее расчленение их трещинами ставит под сомнение вопрос о возможности возведения в подобных условиях мостов в виде арок (за исключением трехшарнирных) из-за невозможности обеспечить в этих случаях потребную незыблемость их опор. Последнее условие приобретает особенно важное значение при наличии в бортах долины и тем более ущелий выветрелых коалинизированных скальных пород и ясно выраженной отдельностью и пластовой трещиноватостью и с падением их в сторону долины. В подобных случаях возникает опасность смещения опор в результате сдвига толщи или ее обрушения. При наличии в трещинах глинистого заполнителя эта опасность возрастает в еще большей степени.

Особенно малой устойчивостью  обладают выветрелые метаморфические сланцы, подобные филлитам, слюдистым и тем более хлоритовым и тальковым сланцам.

Общая устойчивость береговых  опор, особенно при малом их удалении от береговой бровки, во многих случаях может оказаться под сомнением. В этих условиях оправдано требование строителей, чтобы мостовые опоры, равно как и прочие сооружения, возводились на поверхности здоровой толщи после того, как будет снят весь слой разрушенной выветриванием породы.

Процессы выветривания, которые  могут приводить к резкому  снижению прочности и несущей способности глинистых пород, идут исключительно быстро (иногда на несколько сантиметров в сутки), и с ними необходимо считаться во всех случаях.

Преждевременное вскрытие котлованов наблюдается достаточно часто. В  этих условиях, особенно в глинистых  породах, большое значений приобретают  морозное выветривание и дополнительное увлажнение грунтов скапливающимися  атмосферными и грунтовыми водами. При этом необходимо отказаться от преждевременного вскрытия котлованов, особенно с заходом в зимний период. Если это требование невозможно выполнить, рекомендуется во всех случаях оставлять на дне котлованов защитный слой не менее 0,5 м, который должен сниматься уже непосредственно перед заложением самого фундамента.

В заключение необходимо снова  отметить, что принципиально наиболее простое решение задачи заключается  в возведении сооружений на толще  здоровых невыветрелых пород, для чего необходимо снять покрывающие их массы разрушенного грунта. Вместе с тем при выборе трасс мостовых переходов и тоннелей необходимо стремиться к расположению сооружений в условиях наименьшего накопления выветрелых масс породы и наименьшего развития мощности зоны активного выветривания, чтобы обеспечить практическое удовлетворение указанного выше требования. (4.Кашик С. А. Физико-химические модели новейших процессов выветривания, С. А. Кашик, В. Н. Мазилов. – Новосибирск: Наука, 1987

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                             

                               9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Современное выветривание, а в частности физическое сложный  физико-химический процесс, который основан на различных физических (механических) разрушениях горных пород.

При физическом выветривании, как  правило, происходит дробление  пород, без образования новых, однако физическое выветривание рассматривается, как созидательный процесс, в результате которого формируются особые образования - кора выветривания.

Таким образом, в результате выветривания резко снижается прочность  и качество горных пород, что приводит ко всякому роду, разрушениям, поэтому мы  должны ещё интенсивнее изучать его особенности и  недооценивать значимость этого процесса нельзя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Казаринов В. П. Выветривание и литогенез / В. П. Казаринов (и др.). – М.: Недра, 1969. – 456 с.
2. Короновский Н. В. Общая геология / Н. В. Короновский. – М.: Изд-во Моск. Ун-та, 2002. – 446 с.
3. Рухин Л. Б. Основы Литологии / Л. Б. Рухин. – ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1953. – 672 с.
4. Кашик С. А. Физико-химические модели новейших процессов выветривания, С. А. Кашик, В. Н. Мазилов. – Новосибирск: Наука, 1987. – 91 с.
5. Котельников Д. Д. Основные закономерности выветривания силикатных пород различного химического и минералогического типа / Д. Д. Котельников, Ж. Д. Домбровская, Н. Н. Зинчук // Литология и полезные ископаемые. – 1995. - №6. – С. 594-601.
6. Аллисон А., Палмер Д. Геология / А. Аллисон, Д. Палмер, Пер. с англ. – М.: Мир, 1984. – 568 с.
7. Фролов В. Т. Литология Кн.1 / В. Т. Фролов. – М.: Изд-во МГУ , 1992. – 336 с.
8. Фролов В. Т. Литология Кн.2 / В. Т. Фролов. – М.: Изд-во МГУ, 1993. – 432 с.
9. Интерактивная Энциклопедия «Кирилла и Мефодия»

 

Интернет-ресурсы:

<1>http://www. geo.wed.ru /weather. layered breeds 01.htm

<2> http://www.pereplet.ru/news/ plant05/jpg

<3> http://www.nauka.relis.ru/weathered025/jpg

<4> http://www.gallery.chuvash.org/v/chuvashia/...jpg

<5> http://www.electrosod.ru/desert05.htm

<6> http://www.electrosod.ru/desert025.htm

<7> http://www.tomovl.ru/northern_ural_lakes.html