Разрушение горных пород под воздействием солнца

§ 25. Разрушение горных пород

В природе изменяется все, любое тело – живое и неживое. Изменяются и горы, и горные породы, слагающие их.

Горы разрушаются, хотя состоят из очень прочных горных пород. Оказывается, в природе есть такие факторы, подвергаясь действию которых разрушаются даже самые твердые горные породы. К природным факторам относятся солнечные лучи, вода, живые организмы, ветер.

Действие природных факторов

Солнечные лучи – главный фактор, способствующий разрушению твердых горных пород. Днем под палящими лучами солнца они нагреваются, а ночью, наоборот, охлаждаются. Вы знаете, что при нагревании твердые тела расширяются, а при охлаждении сжимаются. От смены температур на поверхности пород образуются трещины. В них попадает вода; замерзая, она расширяет трещины. Это повторяется множество раз, и с каждым разом трещины увеличиваются в размерах, и, наконец, от скальной поверхности откалываются куски.

Живые организмы также способствуют разрушению горных пород. Неприхотливые лишайники, мхи, поселившись на скалах, а затем отмирая, образуют слой почвы, на которой поселяются травы, кустарники, деревья. Корни деревьев, проникая в трещины горной породы, раздвигают их и разрушают (рис. 63). Свою незаметную, но важную роль играют микроорганизмы – бактерии. Они вырабатывают различные химические вещества, способствующие разрыхлению горных пород.

Рис. 63. Обнажение корней дерева в результате разрушения горных пород

Ветер подхватывает мелкие камушки и песчинки и «шлифует» ими скалы, порой придавая последним причудливые формы (рис. 64).

Рис. 64. Ветер шлифует скалы и придает им причудливую форму

Медленное разрушение горных пород под действием солнечных лучей, воды, живых организмов, ветра называется выветриванием.

Обломочные горные породы

В результате выветривания у подножия гор на склонах постепенно скапливаются большие и маленькие обломки, или обломочные горные породы: щебень, галька, гравий, песок, глина.

Обломочные породы редко остаются на месте образования. Большей частью они переносятся водой, ветром, ледниками и отлагаются в другом месте. В процессе переноса обломочные породы продолжают разрушаться бурными горными потоками, сползающими ледниками, ветром. Перемещаясь, обломки ударяются друг о друга и перетираются так, что из них в конце концов образуются песок и глина.

Использование обломочных горных пород человеком

Человек широко использует обломочные породы в своей деятельности. Например, щебень, гальку, гравий применяют при строительстве железнодорожных насыпей, шоссейных дорог, для бетонных работ.

Песок – сыпучая горная порода различных цветов, образовавшаяся в процессе полного разрушения гранита или другой горной породы. Он используется в стекольной промышленности, в строительстве домов, автомобильных дорог.

Глина образуется вследствие разрушения полевого шпата и других горных пород. Она состоит из мельчайших частичек, которые, скапливаясь, образуют слои. При смачивании глины водой возникает пластичная масса; из нее можно лепить различные изделия. При высыхании глина становится твердой, как камень. Окраска глины, так же как и песка, может быть самой различной. Из ценнейшей белой глины изготавливают фарфоровые чашки, тарелки, фигурки. Обычная коричневая глина идет на изготовление кирпичей, разнообразной глиняной посуды, ею обмазывают печи в деревнях. Глина используется и как лечебное средство.

Источник

Разрушение горных пород

Горные породы, даже самые твердые, скальные, на поверхности суши постепенно разрыхляются и рассыпаются на обломки. Это происходит в результате процессов, которые в совокупности называются выветриванием. Силы, вызывающие разрушение горных пород, разнообразны.

В пустынях, в высоких скалистых торах, а также в полярных странах, т. е. везде, где горные породы не защищены почвой и растительностью и в виде камней и скал обнажаются на земной поверхности, в разрушении основную роль играет разница температуры между ночью и днем, зимой и летом. Горные породы, как любые тела, при нагревании расширяются, при охлаждении сжимаются. При этом разные минералы, из которых состоит горная порода, расширяются и сжимаются в различной степени. В пустынях с их сухим прозрачным воздухом и в высоких горах с их разреженной атмосферой суточные колебания температуры воздуха бывают весьма значительны: нередко вслед за очень жарким днем наступает морозная ночь. В Сахаре, например, воздух в наиболее жаркое время года днем накаляется до 53°, а в наиболее холодное время ночью охлаждается до —8°. В пустыне Атакаме (Южная Америка) суточные температуры колеблются от +37° до —12°. Еще больше колебания температур самих горных пород. В Кара-Кумах днем песок нагревается до 80°, а ночью охлаждается до 15°. В этих условиях породы сильно расширяются днем и столь же сильно сношаются ночью, связи между минералами расшатываются, порода растрескивается и постепенно рассыпается сначала на крупные глыбы, а потом и на мелкие обломки. Так образуются каменные глыбы и щебенка, которые покрывают склоны скалистых гор и скапливаются у их подножья.

Таково же происхождение значительной части песков пустынь: эти пески образовались в результате растрескивания твердых горных пород. Но тут на помощь процессам разрушения приходит ветер; он поднимает песчинки, не сдерживаемые растительностью. Рои песчинок ударяют в скалы и отбивают от них новые песчинки. Так в пустынях пески, перевеваемые ветрами, ускоряют процесс разрушения горных пород.

В местах с сильными колебаниями температуры дождевая вода, топавшая днем в трещину, ночью замерзает. Это способствует расширению трещины, так как вода при замерзании расширяется.

В местах, где горные породы прикрыты с поверхности почвой и растительностью, колебания температуры не столь значительны и не играют основной роли. В таких местах над разрушением пород работают другие силы — химические. Эти силы действуют с помощью воды, которая во время дождей или таяния снега повсеместно просачивается сквозь почву.

Просачиваясь по трещинам вглубь, вода постепенно растворяет породы и уносит с собой растворенные частицы. Большей растворяющей способностью обладает вода, содержащая газы — углекислый газ, кислород, а также кислоты.

Кислород попадает в воду из воздуха, а углекислый газ и кислоты она обычно получает, просачиваясь сквозь почву, в которой имеются остатки растений и животных. Углекислым газом богата также вода, протекающая по известнякам.

Не все породы одинаково хорошо растворяются водой, даже содержащей газы и кислоты. Некоторые, например, песчаник, гранит, почти вовсе не растворяются. Но существуют породы, которые растворяются очень быстро, — известняки, каменная соль, гипс. Если в слои известняка, соли или гипса попадает по трещинам вода, то она быстро растворяет и уносит с собой частицы, этих пород, а трещины, по которым течет вода, при этом расширяются. Вертикальные трещины превращаются в ряды широких и глубоких воронок, колодцев или естественных шахт; горизонтальные трещины превращаются в обширные пещеры.

Вследствие растворения пород водой, особенно текущей по трещинам, местность, где имеются большие толщи известняков, соли или гипса, приобретает своеобразный облик. На поверхности наблюдаются многочисленные провалы, воронки, шахты, котловины диаметром и глубиной до нескольких десятков, а иногда и сотен метров. Внутри известняковой или гипсовой горы образуются пещеры, которые со своими разветвлениями тянутся иногда на несколько километров. На своем протяжении пещера образует то узкие и низкие проходы, по которым с трудом можно пробираться, то обширные залы диаметром и высотой в десятки метров. Стены пещер покрыты натеками красивой формы из известковистых солей, а с потолка свешиваются образовавшиеся из таких же натеков «сталактиты», имеющие вид гигантских сосулек. По дну пещер часто текут ручьи и речки, образующие в расширенных участках озера.

Нередко пещеры достигают таких огромных размеров, что в них скрываются целые реки, протекающие десятки километров под землей, чтобы дальше снова выйти на поверхность.

Такие местности с провалами и пещерами известны у нас, например, в Крыму (на Яйле), на Северном Кавказе, в Приуралье, на Алтае. Знаменитая Кунгурская пещера в гипсе длиной в полтора километра образовалась описанным выше образом. Большие пещеры известны в окрестностях Бахчисарая и на горе Чатыр-Даг (в Крыму). Самой большой из известных пещер является Мамонтова пещера (США), достигающая в длину со всеми своими разветвлениями 250 км. Эту пещеру знаменитый писатель Марк Твен избрал в качестве места действия для некоторых увлекательных эпизодов, рассказанных им в книге «Приключения Тома Сойера».

Весь комплекс явлений, связанный с растворением известняков водой и выражающийся в своеобразном ландшафте (с пещерами, воронками и т. п.), называется карстом по имени горного района в Югославии.

Разрушающее действие на горные породы оказывают организмы. Корни растений, проникая в трещины, раздвигают горные породы и нередко отламывают от них большие куски. Кислоты, выделяемые корешками мхов и лишайников, разъедают поверхность даже твердых скал. Многие микроорганизмы также участвуют в разрушении пород.

Все перечисленные процессы разрушения разрыхляют поверхностный слой горных пород. Поэтому он всегда состоит из кусков и частиц, потерявших свою связность. Такой разрыхленный слой легко может быть удален; этому способствуют главным образом сила тяжести и проточная вода.

Источник: В.В. Белоусов. Земля, ее строение и развитие. Издательство Академии наук СССР. Москва. 1963

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Почему камни разрушаются: причины разрушения скал и горных пород в природе

Камень – это минерал или твердая горная порода природного происхождения. Эти природные образования кажутся очень твердыми и прочными, из них состоят горы, скалы и утесы. Тем не менее даже камни не вечны и разрушаются под воздействием окружающей среды. Поговорка «вода и камень точит» как нельзя лучше объясняет принцип постоянного влияния влаги, ветра, атмосферных осадков на горную породу. Почему же разрушается горная порода?

Из чего состоят камни и что они собой представляют?

Камень может быть либо минералом, либо горной породой. Горная порода – это агрегат однородных или различных минералов, которые составляют земную кору.

По происхождению они делятся на следующие виды:

Магматические – затвердевший расплав (магма или лава), образовавшийся в результате магматической деятельности. Преобладают в составе земной коры. В зависимости от содержания кремнезема выделяют кислые породы, которые содержат более 65% этого соединения, и основные, содержащие менее 50% SiO₂. Самая распространенная магматическая порода на Земле – базальт, он формирует океаническую кору. Гранит – кислая магматическая порода.
Метаморфические горные породы образуются в результате изменения осадочных и магматических пород под воздействием высокой температуры и давления. К ним относятся сланцы, амфиболиты, кварциты, гнейсы. Мрамор – это магматическая порода, состоящая из кальцита СаСО₃.
Осадочные породы образуются на поверхности земной коры в результате разрушения других пород. Известняк является осадочным камнем, который так же, как и мрамор, образуется из кальцита СаСО₃.

Почему и при каких условиях камни могут разрушаться?

Разрушение камней – это длительный процесс, который продолжается миллионы лет. Он происходит под воздействием окружающей среды, и чем оно агрессивней, тем быстрее происходит преобразование породы. Процесс разрушения пород и минералов в природе называется выветриванием. От чего же разрушаются кажущиеся вечными скалы? Основной причиной выветривания является совокупность физических, химических и биологических явлений.

Воздействие атмосферных явлений

Чем вызвано изменение земной коры и горных пород? На горную породу воздействуют такие атмосферные явления, как ветра, колебания влажности, осадки, изменения температуры. Больше всего страдают от выветривания те скалы, которые находятся в регионах с большими перепадами температур, например в пустынях. Нагреваясь в дневное время суток, камни расширяются. Ночью, когда температура падает на 20, а в некоторых регионах и на 30 градусов, происходит охлаждение и резкое сжатие тела. Все это приводит к образованию трещин.

В трещины камней попадает вода. В отличие от других веществ, она при замерзании не уменьшается, а, наоборот, расширяется на десятую часть от своего изначального объема. Таким образом замерзшие частицы льда распирают камень изнутри, и рано или поздно он ломается.

Если на глыбу камня постоянно воздействует вода (например, когда скала расположена у моря или реки), то она постепенно обтачивается. Сила тяжести, ветер, ливни, сели, землетрясения тоже играют значительную роль в разрушении породы.

Химическое выветривание – это разрушение камней, которое происходит в результате химических процессов. Основными факторами химического выветривания в природе являются:

вода – растворитель, приводит к гидролизу или гидратации;
углекислый газ – образует карбонаты;
кислород – окисляет минералы.

Влияние биологических организмов

Другим фактором выветривания в природе является воздействие на горные породы биологических организмов. В трещины камней нередко попадают семена растений, которые прорастают внутри камня. Обычно травы, кустарники и деревья, произрастающие в горах, имеют небольшую корневую систему, однако по мере роста растения разрастаются и его корни. Со временем трещины становятся глубже и шире, что приводит к разрушению камня.

В биогенном выветривании значительную роль играют микроорганизмы. В процессе жизнедеятельности они производят метаболиты – химические соединения, которые влияют на структуру камней и минералов. Постепенно происходит преобразование одной породы в другую или ее разрушение.

Разрушаются ли скалы и камни из-за деятельности человека?

Деятельность человека оказывает значительное воздействие на окружающую среду. С древних времен люди пытались изменить ландшафт для собственных нужд: они взрывали горы, изменяли русла рек, прорывали тоннели. На данный момент именно техногенное влияние играет главную роль в изменении земной поверхности.

С античных времен человек занимается добычей полезных ископаемых: руды, строительных материалов, драгоценных камней. Для этого разрабатываются рудники, строятся шахты и карьеры. Многие месторождения за сотни и тысячи лет использования были истощены.

Пик выработки приходится на ХХ век. Если раньше добыча производилась с помощью использования труда людей и животных, то в прошлом веке стали применять взрывчатку и различные механизмы. Появились буровые установки, машины, которые позволяют значительно увеличить объемы производства, а следовательно, и ускорить разрушение гор.

Экологи бьют тревогу, ведь такое быстрое изменение ландшафта ведет к уничтожению экосистем. Многие виды животных и растений оказались под угрозой исчезновения, потому что их место обитания изменилось. Вырубка лесов и разработка полезных ископаемых приводят к увеличению опасности схождения лавин и селей, обрушения гор.

Однако человек не только разрушает горы, но и создает новые. Так называемые антропогенные горы, терриконы – это отвалы пустых пород, извлеченных при добыче полезных ископаемых в шахтах или карьерах. Терриконы рекультивируют, засаживают деревьями, делают из них культурные объекты, и наиболее старые из них уже трудно отличить от естественных холмов.

Источник