Выветривание. 
Учебные геологические практики

Характер выветривания напрямую зависит от климата, а также от состава и строения исходных выветривающихся минералов и горных пород. В целом, описывая выветривание, нужно указать, какие виды выветриваний действуют в районе, как идёт процесс выветривания на различных горных породах, на различных элементах рельефа, как он зависит от микроклимата (например, разница в выветривании и его продуктах — почве и т. д. на солнечном и затенённом склоне); указать, каков был состав и строение исходных первичных минералов, горных пород и привести описание конкретных продуктов выветривания, имеющихся в районе разрезов кор выветривания, развитой в районе, почв, их строения, состава и мощности.

Практически в обнажениях горных пород можно видеть следующие признаки выветривания и его продукты.

• 1. Физическое выветривание выражается в появлении в минералах и горных породах трещиноватости — их способности раскалываться на обломки. Такую трещиноватость лучше видно на скальных обнажениях достаточно твёрдых коренных пород. Эта трещиноватость чаще идёт по ослабленным зонам в породе — поверхностям напластования в осадочных горных породах, сланцеватости — в метаморфических, по плоскостям спайности в кристаллах минералов, по границам между минералами в среднеи крупнозернистых интрузивных горных породах, вообще по любым границам между разными по физическим свойствам компонентами или участками горной породы. Таким образом, выветривание подчёркивает, проявляет текстурно-структурные особенности горной породы. Но трещиноватость, связанная с физическим выветриванием, может поражать породу и независимо от её строения, например: отслаивание (десквамация) плиточек породы параллельно поверхности обнажения при температурном выветривании.
• 2. Селективность (и физического, и химического) выветривания проявляется в появлении на выветрелой поверхности обнажений и отдельных образцов (в отличие от более однородного свежего скола) неровностей, обусловленных разной степенью устойчивости тех или иных горных пород или компонентов горной породы против выветривания. Например, послойная ребристость на образцах осадочных горных пород: более устойчивые против выветривания слои выступают в виде гребней, а более податливые образуют ложбинки между ними. Сетка тонких кварцевых прожилков, более крепких, чем вмещающая горная порода, также выступит в виде рёбер. Наоборот, сетка микротрещин, совершенно невидимых на выветрелых сколах, но вдоль которых порода разрушена чуть-чуть сильнее, чем в монолитных участках, выступит на выветрелой поверхности в виде канавок, ложбинок.

В обломочных осадочных горных породах зачастую гальки, гравийные зёрна, дресвинки и т. д. выступают в виде бугорков над более мягким цементом; но бывает и наоборот.

Очень часто в силу селективности выветривания именно на выветрелой поверхности выявляются палеонтологические остатки — раковины и обломки раковин, отпечатки растений и т. п., совершенно незаметные на свежем сколе.

• 3. Химическое выветривание проявляется весьма разнообразно.
• • Растворение (и выщелачивание) удаляет из выветривающейся горной породы как первичные, так и образующиеся в процессе выветривания наиболее растворимые соединения: сначала хлориды и сульфаты, затем карбонаты, затем гидроокислы и окислы, на месте которых остаются пустоты. Таким образом, слои известняков и доломитов, например, выветривающиеся именно путём растворения, проявят себя углублениями, если переслаиваются, к примеру, с песчаниками или аргиллитами.
• • Окисление переводит все металлы из оксидов с низшей валентностью в оксиды с высшей валентностью (окиси). Самый распространённый металл из окисляющихся в зоне выветривания — железо (содержится в пирите, оливине, пироксенах, амфиболах и других минералах), окисляется в труднорастворимый, накапливающийся в коре выветривания минерал лимони т. Поэтому в приповерхностных условиях, в зоне окисления, очень широко распространено окрашивание горных пород по трещинам и в массе ржаво-бурым лимонитом. Иногда в обнажениях и даже в отдельных образцах горных пород видно, как окрашивание лимонитом распространяется от поверхности и трещин вглубь породы, где ещё сохранилась её невыветрелая часть. Совместное действие окисления и растворения и их селективность особенно ярко видны в пористых кремнистых каркасах, остающихся на месте кварцевых жил или других кремнистых образований после выщелачивания всех продуктов окисления сульфидов, кроме лимонита, заполняющего пустоты.
• • В зоне окисления кварцевых тел с сульфидами кроме лимонита видны (правда, достаточно редко) и другие разноцветные вторичные минералы окисления — водные оксиды, оксиды (охры) и гидрокарбонаты металлов в виде плёнок, примазок и порошковидных масс: зелёные и синие (медь), чёрные (марганец), белёсые (свинец) и др.
• • Силикаты и алюмосиликаты при глубоком химическом выветривании в результате гидролиза, по мере выноса возникающих в ходе процесса выветривания растворимых соединений щелочных и щелочноземельных элементов и перехода каркасных кристаллических решёток первичных минералов в слоевые, замещаются глинами.

Из силикатов и, особенно, из алюмосиликатов состоят все магматические (кроме редчайших карбонатитов) и метаморфические горные породы. В аркозовых (содержащих заметное количество обломков полевых шпатов) и полимиктовых (состоящих из обломков разных горных пород) гравелитах и песчаниках гидролиз может проявиться за счёт разрушения указанных компонентов. Таким образом, гидролиз, включающий в себя идущие параллельно процессы окисления и выщелачивания, — главный вид химического выветривания для всех этих пород, так же, как и для продуктов их физического выветривания в виде нс испытавших переноса коллювиальных и делювиальных скоплений щебня и дресвы.

А вот обычные терригенные осадочные горные породы (от алевролитов до конгломератов), состоящие из обломков кремнистых пород и кварца, гидролизу не подвержены. Процесс гидролиза очень медленный и постепенный и на первых стадиях проявляется в породах в виде изменения (побурение, осветление) цвета, заметной потере твёрдости (минералы с твёрдостью более 5 начинают легко царапаться ножом, стеклом, т. е. их твёрдость становится заметно менее 5), приобретения горной породой рыхлого «землистого» строения. Одновременно постепенно исчезают, как бы бледнеют и «растворяются», в землистой массе текстурные и структурные признаки первичной горной породы. В конечном итоге на месте первичных силикатов и алюмосиликатов в гумидном умеренном климате в качестве остаточных продуктов гидролиза возникают обычные (гидрослюдистые) глины, во влажном и тёплом климате — белые каолиновые глины, а в тропическом — бурокрасные латериты.

В заключение отметим, что хотя процессы выветривания для большей ясности рассмотрены по отдельности, в природе они идут совместно и одновременно. Просто в зависимости от состава выветривающихся горных пород и климата в конкретных обнажениях тот или иной вид выветривания может проявиться заметнее остальных, но нужно стараться увидеть признаки действия и результаты всех процессов выветривания. В идеальном случае, как, например, в г. Томске, под Лагерным садом [2, 18 и рис. 4], можно видеть полный разрез коры выветривания от невыветрелых коренных пород, слагающих основание обнажений, через эти же породы, но уже осветлённые выветриванием, до бесструктурных белых каолиновых глин, венчающих обнажения.

Очень своеобразным продуктом органического выветривания являются почвы, в разной степени развитые в любом районе.

Состав почв целиком зависит от общего климата и микроклимата, состава растительного покрова, степени увлажнённости. В условиях юго-востока Западно-Сибирской равнины с её умеренным гумидным (т. е. влажным) климатом развиты: чернозёмы — в лесостепной зоне, особенно в луговой её части; тощие чернозёмы, серозёмы и подзолы — в лесной; заторфованные почвы — на заболоченных участках.

При описании почв нужно отметить следующее.

Тип почвы и её состав. Чем больше в почве гумуса, тем она темнее. Поэтому чернозёмы отличаются интенсивным чёрным цветом. Более светлые чёрно-серые и серые почвы относятся, скорее, к серозёмам. Подзолы характеризуются пепельно-серым цветом (цвет древесной золы, отсюда и название) вплоть до белёсого. Болотные почвы за счёт примеси торфа имеют буроватые оттенки и включают в себя остатки полуразложившихся растений. Если почва растирается между пальцами как глина, — она глинистая. Если при растирании чувствуется примесь песка — опесчаненная. Последнее характерно для подзолов.

Зрелость почвы связана с длительностью её формирования. Примесь механических частиц (дресвы подстилающих коренных пород, песчанистость) и неперегнивших растительных остатков, пятнистость в окраске свидетельствуют о молодости, незрелости почвы. И наоборот, однородность цвета и строения (структуры) почвы — показатели её зрелости.

Мощность почвенного слоя обычно колеблется от нескольких сантиметров до десятков сантиметров и также является показателем длительности и скорости процесса её формирования. Например, молодая низкая и высокая зрелая поймы долин (см. ниже программу описания флювиальных эрозионных форм рельефа и их отложений) кроме всего прочего чётко отличаются и мощностью почвенного слоя, заметно большей у зрелых пойм.

Характер перехода в подстилающие породы может быть резким и постепенным. Резкий переход, характерный для молодых маломощных почв, свидетельствует о кратковременности процесса почвообразования и об устойчивости подстилающих пород к выветриванию (особенно если это скальные коренные горные породы), но может также свидетельствовать о наносном характере почвы (например, почва молодого пойменного наилка, залегающего на русловом гравийно-галечном аллювии).

Постепенный переход свойствен более мощным, зрелым почвам, залегающим на податливых к выветриванию подстилающих породах. Например, на водораздельных элювиальных суглинках.

Таким образом, суммируя всё вышесказанное по описанию выветривания и его результатов, в условиях окрестностей г. Томска и всего юго-востока Западно-Сибирской равнины с их типичным умеренным гумидным климатом, лесостепным и лесным ландшафтами, местами с широким развитием заболоченности и сформировавшихся болот, в естественных обнажениях и искусственных выемках (бровки дорожных врезов, любые ямы) можно видеть: подчёркнутую выветриванием трещиноватость коренных скальных пород, их осветление и потерю прочности, их окрашивание по трещиноватости и в массе в ржаво-бурые тона лимонитом, такое же послойное (по наиболее проницаемым породам — галечникам, пескам) и в массе в верхней части обнажений окрашивание осадочных рыхлых пород, ноздреватость и пористость за счёт удаления продуктов выветривания из разных пород (наиболее наглядно это видно в кварцевых жилах), перечисленные выше виды почв.