Криогенное выветривание и формы рельефа с ним связанные

Вопросы, касающиеся выветривания мы уже достаточно подробно рассматривали [см.тему «Выветривание» и соответствующую презентацию]. В рамках нашей текущей темы стоит более детально остановиться на особенностях криогенного выветривания.

В криогенном выветривании, основной особенностью которого является связь с фазовыми превращениями воды в породе, преобладает физическое разрушение пород; процессы химического выветривания находятся в угнетенном состоянии (но это не значит, что они полностью отсутствуют). При этом разрушающая сила связана не только с увеличением объема воды на 9% при ее замерзании. В пористых породах, способных адсорбировать влагу, она в большей степени может определяться направленным ростом кристаллов льда. Поэтому их морозное выветривание, хотя и облегчается наличием ослабленных зон, не обязательно требует наличия трещин. В то же время необходимо иметь в виду, что в целом замерзание воды ведет к упрочению породы.

Важными причинами объемных изменений, ведущих к дезинтеграции пород, могут быть химические изменения и гидратация минералов. По мнению ряда исследователей, процессы гидратационного и криогидратационного выветривания обычно формируют более тонкий материал, тогда как морозное выветривание при благоприятных условиях производит крупнозернистый песок и более крупные обломки.

Решающим фактором морозного выветривания является не только присутствие в породе воды, но и ее количество, т.к. общая деформация пород при промерзании растет с увеличением содержания влаги.

Важнейшим фактором, определяющим подверженность пород морозному выветриванию, является характер этих пород. Так, породы типа алевритов или сланцев, в составе которых в большом количестве присутствуют слюды и/или глинистые минералы, благодаря горизонтальной ориентировке этих минералов обладают плоскостями расщепления, по которым происходит основная миграция воды. Поэтому сланцы выветриваются лучше, чем другие кристаллические породы.

Для разрушения пород важны как интенсивность промерзания, так и количество, и длительность циклов промерзания-протаивания. Образование скоплений угловатых обломков в большей степени зависит от низких температур, чем от частоты циклов промерзания-протаивания.

В пористых породах общая деформация при промерзании увеличивается не только с ростом влагосодержания, но также, при любой влажности, с возрастанием скорости промерзания, т.к. при этом сокращается возможность перераспределения и отжатия воды. Быстрое (резкое) промораживание приводит к запечатыванию мелких пор, по которым вода могла бы мигрировать к поверхности. Благодаря этому сохраняется капиллярная вода, которая имеет более низкую температуру замерзания, чем вода в крупных порах (благодаря этому морозное выветривание может проявляться и при колебаниях температур породы в отрицательной области – в мелких полостях вода может замерзать и таять при отрицательных температурах). Таким образом, быстрое промерзание влагонасыщенных пород содействует морозному выветриванию тем, что создает замкнутые системы, которые, в свою очередь, способствуют развитию явлений, связанных с давлением. В результате тонкозернистые породы, которые при примерзании превращаются в замкнутые системы, сильнее подвержены морозному выветриванию, чем грубозернистые, в которых поровая вода может отжиматься.

В то же время медленное промерзание может активизировать морозное выветривание мелкозернистых нетрещиноватых влажных пород, поскольку вызывает подток воды к фронту воды, сопровождаемый образованием обладающих разрушительной силой ледяных кристаллов, тогда как быстрое промерзание этому подтоку препятствуют.

Также необходимо отметить, что с фактором времени и частотой промерзания связано развитие усталости в породах.