Выветривание. 
Основы геоэкологии

Выветривание — это изменение горных пород в результате физического, химического и биологического воздействия воды, кислорода, углекислого газа, различных минеральных и органических кислот, живых организмов и солнечной радиации. Под физическим выветриванием понимается механическое разрушение пород, под химическим — происходит изменение состава минералов, слагающих породы. К видам химического выветривания относят окисление, гидратацию, растворение и гидролиз. Окисление происходит под действием кислорода. Так, окисляясь, сульфиды превращаются в оксиды. В процессе присоединения воды (гидратация) изменяется минеральный состав, например, ангидрит превращается в гипс. Вода способствует растворению горных пород, таких как хлориды, сульфаты и карбонаты, в результате чего проявляются карстовые формы. При гидролизе под действием воды происходит распад минералов.

Проходка тоннелей, разработка карьеров, рудников и другая антропогенная деятельность способствуют процессам выветривания.

На характер и интенсивность процессов выветривания влияют такие факторы, как состав пород, структурно-текстурные особенности, трещиноватость, обводненность, микрорельеф, растительность и др. Определенное влияние оказывают климатические условия. Так, в высокогорных районах, где наблюдаются резкие температурные колебания, преобладают процессы физического выветривания (П. Ф. Швецов). Это связано с циклом замерзания и оттаивания воды в породах.

В умеренном поясе наиболее интенсивно наряду с физическим проявляется химическое выветривание. Здесь работает схема вертикальной геохимической зональности по И. И. Гинзбургу: первичные силикаты стадийно превращаются в каолинит, монтмориллонит, галлуазит, и на конечной стадии при гидратации образуются гидрослюды, серицит, гидрохлориты. Появляется дисперсная зона (Г. С. Золотарев), где происходят гидролиз, выщелачивание, биологическое разложение, гидратация-дегидратация.

Наиболее ценный для человека результат выветривания — образование почвы. Почва представляет собой совокупность органического и неорганического вещества, воды и воздуха. Тип почвы (арктические тундры, тундровые, подзолистые, серые лесные, черноземы, бурые, пустынные и г. д.) зависит от материнской породы, климата, рельефа, растительности и времени образования. На плодородие влияет ее строение и распределение растворимых солей. Водная эрозия ухудшает плодородие. По се результатам почвы подразделяют на сильносмытые, среднесмытые и слабосмытые. На силыюсмытых почвах урожайность сельскохозяйственных культур падает до 50—70% (Н. А. Алексеев, 1988). Борьба с эрозией почв требует значительных затрат, но не всегда дает видимый эффект. Проведение горных выработок, сооружение отвалов и хранилищ, строительство зданий, прокладка дорожных и других коммуникаций также приводит к нарушению почвенного покрова, сокращению площадей продуктивных угодий, ухудшению качества почв, химическому загрязнению.

Деятельность ветра. Ветер, разрушая породы, переносит пыль и песок и создаст эоловые осадки. Отложения пыли большой мощности называют лессом. На севере Китая лёссом перекрыты не только долины и плоскогорья, но и горы, его мощность от 100 до 300 м.

На берегах морей и озер из песка образуются косы, дюны, в пустынях — барханы и барханные гряды. Перемещаясь, дюны и барханы засыпают дороги, аэродромы, леса, пашни, проникают в здания, создают угрозу оазисам. По данным ООН, в Северной Африке пустыня ежегодно отнимает у людей примерно 100 тыс. га полезных земель. Опасное движение можно остановить посадками кустарников и деревьев, механическими сооружениями. Песок засыпают щебнем, шлаком, заливают асфальтом.

Ветер с песком и пылью переносит токсичные вещества, которые скапливаются в техногенных отложениях промышленных предприятий, хвостохранилищ, свалок, создавая в ближайших районах неблагоприятную экологическую обстановку.

Дождевая эрозия. Дождевая эрозия и склоновый сток, как и выветривание, выравнивают рельеф. В результате размыва поверхности формируются овраги. Они растут в длину со скоростью от 2 до 50 м/год и более. Овраги уменьшают площади пашни, разрушают автомобильные и железные дороги, жилые и промышленные сооружения, собирают всю стекающую воду, вскрывают подземные водоносные горизонты и таким образом осушают окружающую местность. Их наступление можно остановить посевом многолетних трав, посадкой кустарников и деревьев, запрещением вырубки леса на склонах, заравниванием промоин, устройством водоотводящих сооружений.

Немалый ущерб приносят дождевые паводки, которые могут повторяться несколько раз в год. Они приводят к разливам рек, увеличению поверхностного стока в горах, в результате возникают сели и оползни.

Водная эрозия. Эрозионная работа рек заключена в размыве пород и зависит от параметров реки: ширины, глубины, скорости течения, уклона.

Размыв может быть механическим, когда частицы пород, находящиеся в воде, ударяются и трутся о речное дно; гидравлическим, зависящим от подъемной силы воды, ее стачивающего и расклинивающего действия; химическим, при котором растворяются породы русла. Речной поток размывает дно русла (донная эрозия) и подмывает берега, расширяя долину (боковая эрозия). Для укрепления берегов используют дери, камень, бетон, как, например, бетонные стены Москвы-реки и Невы. Под действием силы течения возникают меандры (излучины) и старицы (отторгнутые от реки меандры). Для спрямления русел меандры иногда искусственно отсекают. На некоторых участках Миссисипи каждые несколько лет меандры отсекали искусственными выемками и защитными насыпями, стоимость которых доходила до 1 млн долларов за километр (А. Аллисон, Д. Палмер, 1984).

Речная эрозия разрушает породы и создает каньоны, останцы, столбовые горы, пороги, водопады и т. п. Реки переносят частицы пород, сортируют и откладывают их на всем протяжении. В результате образуются аллювиальные конусы выноса, аллювиальные равнины, прирусловые отмели, поймы, валы, террасы и дельты.

Отрицательное действие рек связано с изменением русла, развитием меандр, размывом берегов, образованием заторов и зажоров, половодьем, заболачиванием территории. В результате увеличения уклона реки вода подтачивает устои мостов, смещает водопроводные трубы, разрушает дороги. Для предотвращения подобных явлений строят защитные насыпи, искусственные выемки и т. д.

Близкое залегание вод от поверхности вызывает заболачивание сельскохозяйственных угодий, подтопление жилых и промышленных объектов, вынуждает проводить работу по предупреждению затопления шахт, карьеров и др.