8. Екзогенні геологічні процеси.

Усі процеси, що протікають у надрах Землі або на її поверхні, поділяються на ендогенні або внутрішні (гороутворення, землетруси, магматизм, метаморфізм та ін.) і екзогенні або зовнішні (вивітрювання, геологічна робота річок, морів, вітру, льодовиків, атмосферних опадів, а також прояв таких явищ як зсуви, пливуни, карсти, суфозія, просідання та інші).

Екзогенні геологічні та інженерно-геологічні процеси протікають у верхній зоні земної кори та на поверхні землі, змінюють стан і властивості певних типів гірських порід (просадкових, набрякливих і т.п.), впливають на геоморфологію території, стійкість будівель і споруд. Ці процеси проходять як під дією природних сил, так і внаслідок інженерної діяльності людини.

Головними чинниками екзогенних геологічних процесів енергія Сонця повітря, вода, органічний світ. Під дією річних та добових змін температури, кисню, вуглекислоти, поверхневих та підземних вод, вітру, льодовиків проходить руйнування гірських порід, транспортування їх і накопичення в іншому місці. Інженерна діяльність людини може обмежувати або активізувати хід геологічних процесів. Інженерно-геологічні процеси, на відміну від природних, мають локальне поширення (в місцях інженерної діяльності) та більш інтенсивніше проявляються (наприклад, опускання поверхні землі при відкачуванні підземних вод чи при розробці корисних копалин то що.).

8.1. Вивітрювання гірських порід

8.1.1. Види вивітрювання

Сутність процесу вивітрювання зводиться до механічного подрібнення та зміни мінералогічного складу гірських порід під дією коливання температури, води, діяльності рослин і організмів, кисню, вуглекислоти та ін. У залежності від діючих чинників розрізняють три типи вивітрювання:

1) фізичне (механічне);

2) хімічне;

3) біологічне.

Фізичне вивітрювання обумовлене коливанням температури та дією води. При почерговому нагріванні та охолодженні гірських порід між різнорідними мінералами утворюються мікротріщини, згодом вони збільшуються, в них потрапляє вода, яка при мінусових температурах замерзає і посилює руйнування порід. При замерзанні вода збільшується в об’ємі на 9% і кристали льоду створюють додатковий тиск на стінки тріщини із зусиллям до 240 МПа.

Масивна порода із жорсткими зв’язками між кристалами перетворюється на скопище уламків, слабко зцементованих один з другим.

За фізичного вивітрювання хімічний склад мінералів не змінюється, найбільше зазнають температурного вивітрювання грубозернисті полі мінеральні (полі...- грец. poly - багато) породи із різними коефіцієнтами об’ємного розширення мінералів, що їх складають наприклад, коефіцієнт об’ємного розширення ортоклазу та кварцу, що входять до складу граніту, різняться майже вдвічі. При температурному розширенні виникає значне напруження. Так, за нагріванні кварцу від 20° до 60° тиск на кристал ортоклазу становить 54,5 МПа.

Деякі породи розтріскуються при почерговому зволоженні та висиханні (наприклад, мергель), перетворюючись у накопичення дрібних уламків. Механічне руйнування породи виникає внаслідок кристалізації солей з водних розчинів у капілярах. Руйнуються породи і від зусилля, яке створюється при роботі коріння рослин тощо.

Хімічне вивітрювання - це руйнування гірських порід, яке супроводжується зміною їх мінерального складу під дією води, кисню, вуглекислоти, органічних кислот. Процеси хімічного вивітрювання досить складні і різноманітні.

Найпростішим видом хімічного вивітрювання є розчинення деяких мінералів у воді. Інший процес - це гідратація, яка полягає у вбиранні мінералом води, молекули якої входять у просторову кристалічну решітку, наприклад, перехід мінералу ангідриту внаслідок гідратації у мінерал гіпс; при цьому об'єм породи збільшується (на 50...60%).

СаSO₄+H₂O СаSO₄H₂O. (8.1)

Значно розповсюджені також процеси окиснення, мінералів, наприклад, руйнування піриту з утворенням сульфату заліза, сірчаної кислоти:

FeS₂+3,5H₂O FeSO₄+H₂SO₄. (8.2)

Стійкими щодо хімічного вивітрювання є мінерали кварцу, корунду, мусковіту; середню стійкість мають апатит, біотит, ортоклаз; найменш стійкими є кальцит, пірит, рогова обманка та інші мінерали.

Біохімічне вивітрювання полягає у дії на гірські породи органічних речовин, що виділяють різноманітні організми та рослини. Біохімічне руйнування порід змінює їх мінеральний склад.