Выветривание гранитов
Общие черты. Метеорное выветривание, происходящее в настоящее время и во все эпохи прошлого, представляет собой весьма интенсивное метасоматическое преобразование с миграцией химических элементов в обоих направлениях — привнос и вынос их.
В зонах с умеренным климатом выветривание гранитов характеризуется дезинтеграцией и образованием глинистых минералов. В тропических зонах оно состоит в латеритизации, затрагивающей аналогичным образом любую силикатную породу и состоящей главным образом в разрушении силикатов, концентрации алюминия и окислов железа в их гидратированной минеральной форме, так же как и в мобилизации кремнезема, частично выщелоченного. В обоих случаях эти процессы выветривания могут привести к образованию почв (педогенез), когда в благоприятных зонах биологические факторы являются особенно активными. Мы не будем рассматривать латеритизацию 8 тропических зонах, которая не специфична для гранитов. По этому вопросу мы отсылаем читателей к работам Г. Эрхарта.
Непостижимые технологии и скорость строительства гранитных набережных Санкт-Петербурга. Фильм 7
Ниже мы рассмотрим нелатеритное выветривание гранитов и проследим его до разрушения их в дресву, т. е. до той стадии эволюции, когда еще можно говорить о «выветрелом граните». Последующие процессы входят в круг вопросов седиментологии, если существует перенос и переработка, или педогенеза: материал этих образований лишь более или менее отражает их гранитное происхождение, но они не характеризуют петрографии гранитных пород.
Описание. На гранитных плато выходы имеют необычный вид больших неправильных шаров в несколько метров в поперечнике. Иногда кажется, что отдельные шары лежат на поверхности Земли или же хаотично нагромождены.
Чаще обнажается только их верхняя поверхность, в то время как остальное скрыто в подстилающей гранитной массе — плотной или более или менее ломкой и рассыпающейся в пыль. Выветривание приводит к дезинтеграции гранита, в результате которой он становится похожим на грубозернистый песок, называемый гранитной дресвой, при этом шаровидные отдельности остаются целыми, хотя уже более или менее сильно изменены по периферии.
Если дресва удаляется поверхностными потоками, шары выступают над поверхностью почвы. Наблюдаемые переходы показывают, что выветривание начинается и развивается по сети параллелепипедальных трещин, существующих в любом граните. Оно сильнее подчеркивается на пересечениях трещин; поэтому вершины параллелепипедов округляются и в конечном счете гранитный блок принимает форму шара. С течением времени она будет выветриваться по периферии и также превратится в дресву. В обычных гранитах шары имеют грубо сферическую форму; в гранитах с плоскостной структурой они уплощены.
Глубина выветривания определяется глубиной легкого проникновения воды в трещины гранита, т. е. от нескольких метров до нескольких десятков метров. Глубже трещины гранита обычно слишком сжаты, чтобы быть явно водоносными. Это выветривание является всеобщим и абсолютно свежий гранит обнажается лишь в активно подновляемых эрозионных выемках или в забоях действующих карьеров. Когда поверхностные воды уносят дресву, происходит сортировка, создающая пласты еще более или менее полевошпатового кварцевого песка и пласты речных отложений глинистого состава.
Уникальные и никогда более не повторённые гранитные технологии Санкт-Петербурга. Фильм 8
Эволюция породообразующих минералов. Раздробление полевых шпатов и дезинтеграция кристаллических агрегатов гранита, по-видимому, обязаны развитию глинистых минералов. Последние работы уточнили известный с давних пор факт о сложности этих явлений выветривания. Исследования с помощью микроскопа или дифрактометра позволяют проследить эволюцию минералов.
С самого начала полевые шпаты теряют свою кристаллическую прозрачность, становятся молочно-белыми, непрозрачными, затем ломкими. Биотиты теряют свой блеск, становятся непрозрачными, зеленоватыми или золотистыми. Мусковиты остаются без изменения. Кварц лишь распадается на отдельные зерна в результате разделения мелких агрегатов, которые он образует в свежей породе.
Плагиоклазы подвергаются изменениям значительно легче, чем калиевый полевой шпат, который иногда сохраняется в дресве в виде мелкого гравия. Именно это приводит к образованию в геологических толщах аркозов путем цементации более или менее перенесенной и переотложенной дресвы. В наиболее основных плагиоклазах часто проявляется особая форма выветривания — соссюритизация (развитие пигмента клиноцоизита, хлорита и др. в выветрелом кристалле).
Биотит превращается в хлорит или вермикулит. Хлоритизация (пеннин) хорошо наблюдается под микроскопом. Вермикулит относится к категории вздувающихся слоистых силикатов и его образование обусловлено обменом основаниями с плагиоклазами и гидратацией.
Гранитная роговая обманка деградирует, переходя в разности зеленых вторичных, более или менее волокнистых амфиболов. В то же время за счет биотитов и амфиболов развиваются другие вторичные минералы, такие как лейкоксен, рутил, окислы железа. Местами новообразования кальцита, кварца и иногда альбита обособляются в форме мелких микроскопических пятен. Большая часть акцессорных минералов гранита (сфен, апатит, гранит, монацит, турмалин, рудные и др.) не поддается выветриванию и в виде «тяжелых минералов» концентрируется в слоях «черных лесков» — в осадках, образованных за счет переработки дресвы.
Многие из этих процессов выветривания указывают на тонкие метасоматические проявления в результате реакции между породообразующими минералами под влиянием инфильтрационных вод, химизм которых имеет, кстати, заметное влияние. Это явно вытекает из природы вышеуказанных вторичных парагенезисов. Селективность химических реакций выражается, например, в зональных плагиоклазах, ядро которых часто изменено, между тем. более щелочная периферия остается устойчивой. В железо-магнезиальных минералах наблюдается скорее обратное расположение зон изменения. Выветривание не состоит в простом распаде внутри породы, раздвигаемой вздутием слоистых силикатов: выветривание внутри кристаллов следует вдоль самых тонких трещин спайности, а также вдоль неразличимых под микроскопом путей, как во многих метасоматических процессах, связанных с нарушениями химического равновесия всех видов.
Особые случаи. Некоторые граниты, очевидно, свежие в своем первоначальном залегании, быстро, в течение нескольких лет, превращаются в дресву, когда они извлекаются из карьеров. Такую деградацию наблюдают, когда эти материалы используют для памятников или технических нужд, таких как производство щебня, гравия. Известным является гранит «рапакиви» Финляндии, название которого на финском языке происходит именно от этого обстоятельства.
Это свойство, кстати, неодинаковое в различных массивах рапакиви, не могло быть объяснено удовлетворительным образом. П. Эскола отметил, что для микроструктуры этого гранита характерны петрографические агрегаты с ровными контурами границ кристаллов. При ослаблении скрытых напряжений в породе она становится проницаемой для микрорастворов вследствие такой особенности структуры агрегата зерен. Мы полагаем, что можно было бы объяснить быстрое разрушение гранита весьма гипотетическими свойствами «интергранулярных пленок» Э. Вегманна. Ho может быть в самом деле существуют весьма различные случаи быстрого выветривания гранитов.
Р. Стрюйу, изучавший это явление во французских гранитах, думает, что гранитные тела, кажущиеся свежими в первичном залегании, в действительности же неуловимым образом подвергнуты выветриванию. В сооружениях из таких гранитов под влиянием атмосферных явлений изменяется равновесие и ускоряется выветривание. Речь, вероятно, идет о гранитах с розовым полевым шпатом.
У калиевых полевых шпатов, способных включать в свою решетку железо, эта окраска может быть первичной. Окраска плагиоклазов обусловлена фиксацией железа в мелких участках со слегка выщелоченными основаниями (при метеорной экспозиции окраска становится коричневатой). Железо, фиксируя воду, выделяется в виде гидроокислов, которые, увеличивая объем породы, могут привести к ее распаду.
ИсточникНа что распадается гранит
Все в природе изменяется, не остается без изменения и гранит. С течением времени гранит разрушается и превращается в глину и песок. Разрушение гранита происходит под действием тепла и холода, воды и воздуха.
Чтобы видеть, как действует на гранит тепло и холод, сделаем такой опыт.
Опыт 1. Обмотаем кусок гранита проволокой. Обернув другой конец проволоки бумагой и держа его в руке, будем накаливать кусок гранита в пламени спиртовки или примуса. Накалим гранит посильнее и быстро опустим его в холодную воду. Если мы сделаем так несколько раз, гранит растрескается и распадется на мелкие кусочки.
Чтобы понять, почему от нагревания и быстрого охлаждения разрушается гранит, сделаем такой опыт.
Опыт 2. Возьмем медный пятак, гладкую деревянную дощечку и пару гвоздей. Вобьем гвозди в дощечку так, чтобы пятак свободно проходил между ними, только слегка их касаясь. Теперь возьмем пятак щипцами за край и нагреем его в пламени спиртовки. Положим нагретый пятак на дощечку и посмотрим, проходит ли он между гвоздями. Оказывается, нагретый пятак между гвоздями не проходит. Почему?
Да потому, что от нагревания и он стал больше. Пройдет несколько минут, остынет пятак и снова будет свободно проходить между гвоздями. Стало быть пятак от нагревания расширился, а от охлаждения сжался. Такие же опыты проделывали и с другими твердыми телами и всегда оказывалось, что при нагревании они расширяются, а при охлаждении сжимаются. При этом разные тела расширяются неодинаково — одни больше, другие меньше.
Так же и гранит при нагревании расширяется, а при охлаждении сжимается. Когда мы нагрели гранит, он расширился, и снаружи расширился больше, чем внутри. Когда же мы быстро охладили нагретый гранит, он сжался, и снаружи сжался больше, чем внутри. От этого растрескивается и распадается на кусочки гранит. Кроме того, гранит ведь неоднородный камень.
Он состоит из соединенных между собой кусочков полевого шпата, кварца и слюды. При одинаковом нагревании и охлаждении различные составные части гранита расширяются и сжимаются неодинаково. Поэтому при нагревании н быстром охлаждении еще больше растрескивается гранит и распадается на кусочки.
То же происходит с гранитом и в природе. Днем гранит сильно нагревается солнцем и расширяется, ночью же он охлаждается и сжимается. Так от резкой смены тепла и холода разрушается гранит в природе на все более и более мелкие кусочки. У подножья гранитных гор и скал всегда можно встретить крупные и мелкие куски гранита. Они получились от разрушения гранитных гор и скал.
Так же разрушаются горы и скалы, состоящие и из других каменных пород.
Куски гранита разрушаются далее бурными горными потоками, а также медленно сползающими с гор льдами — ледниками. Горные потоки и ледники размывают и перетирают куски гранита. Так со временем гранит распадается на крупинки кварца и полевого шпата и чешуйки слюды.
От перетирания крупинки кварца превращаются в кварцевый песок. А измельченные полевой шпат и слюда под действием воздуха и воды превращаются в глину. Образовавшиеся глина и песок разносятся водой, развеваются ветром.
Вот откуда взялись эти громадные массы песка и глины, которые мы всюду встречаем в природе. В течение миллионов лет они образовались от разрушения гранита.
ИсточникРазрушение гранита в природе
Гранит кажется вечным. Однако в природных условиях он со временем разрушается и превращается в аренит — слабо сцементированную песчаную массу, включающую глыбы и валуны выветрелой породы, которые иногда оказываются в положении неустойчивого равновесия.
Величественные гранитные вершины европейского массива Монблан как будто бросают вызов времени. Может ли вода повредить этим глыбам, таким, казалось бы, твердым и прочным? Внешность обманчива, и убедиться в этом не трудно. В геологических масштабах времени эта порода, широко используемая в строительстве, недолговечна.
Балансирующие в песке
На краю Центрального массива во Франции, в дорожной выемке среди гранитов, чей возраст достигает 300 млн лет, встречается порода, рассыпающаяся от одного прикосновения. Она почти не похожа на залегающий под ней монолитный гранит. Ее слабо выраженные зерна разобщены и смешаны с глиной. Эта рассыпчатая порода называется аренитом. После уничтожения растительного покрова в толще аренита образуются овраги, и на поверхности показываются гранитные валуны.
Вода, просачиваясь по трещинам в граните, взаимодействует с его компонентами и химически видоизменяет их. Последние превращаются в глинистые минералы, делая гранит хрупким. Наиболее быстро этот процесс проходит в условиях жаркого климата.
В ходе последующего разрушения аренит постепенно удаляется, обнажая сперва выветрелые глыбы и валуны, а затем и трещиноватые граниты. В результате появляется нагромождение глыб и валунов. Некоторые из них раскачиваются на гранитном основании.
Долгое путешествие гранита
Гранит, как и базальт, образуется из магмы — расплавленной массы, поднимающейся из верхней мантии. Вязкая по природе магма с трудом пробивается сквозь породы континентальной коры и останавливается, не достигая поверхности земли. Медленное остывание, длящееся сотни тысяч лет, способствует кристаллизации похожего на крупинки соли кварца, белого или розового полевого шпата и прозрачной или черной слюды (мусковита или биотита), сложенной тонкими слоями. Когда гранит отвердевает, в дело вступает эрозия и постепенно удаляет многокилометровую толщу покровных отложений, благодаря чему мы можем ходить по гранитным массивам.
Трещины, пронизывающие гранит и способствующие его разрушению, имеют разное происхождение. Они могут быть вызваны неравномерным сокращением породы при остывании или ее сжатием в результате воздействия высоких давлений на больших глубинах.
Источник