Динамическая геоморфология - Ананьев Г.С.
ISBN 5-211-01618-1
Скачать (прямая ссылка):
Среди минералов по тепловым свойствам выделяется кварц, который характеризуется малыми коэффициентами теплового расширения при нагревании (охлаждении) и относительно высокой теплопроводностью. Это означает, что при нагревании кварцевые зерна, находящиеся внутри породы, служат каналами, по которым тепло как бы перемещается внутри породы, а при охлаждении они служат каналами потери тепла. При этом сами зерна расширяются и сжимаются медленнее и меньше, чем окружающие их полевые шпаты и слюды. В силу этого термоупругое разрушение идет таким образом, Что возле каждого из зерен кварца может возникать система квазисферических трещин, которая затем определит состав сростков во фракциях с размерностью 1,0-0,5 мм. В какой-то мере это проявляется и в упругих свойствах кварца. В породах, где кварц отсутствует, его роль могут выполнять и другие минералы. Однако там, как правило, большее значение имеет анизотропия тепловых и упругих свойств отдельных минералов. Чем ярче она выражена, тем четче выполняет данный минерал провоцирующую роль для создания ядер разрушения породы в массиве.
По особенностям физического разрушения пород можно выделить два класса процессов, которые хорошо отделяются друг от друга. К первому относится разрушение массива пород за счет образования и дальнейшего пересечения разнонаправленных плоскостей трещин. Эти трещины, по-видимому, имеют свои точки роста. Удлиняясь, они пересекают друг друга и отсекают одну часть блока пород от другой. При этом из массива "выкалываются" многогранники различных размеров и формы. Чаще всего встречаются шестигранники, близкие к параллелепипеду с взаимно перпендикулярными ребрами и с отношением длинной (а), средней (6) и короткой (с) осей как 1:0,7:0,5. Реже образуются тетраэдры и неправильные многогранники. Возникающие при этом обломки могут иметь размерности глыб, валунов и щебня. В обломках меньших фракций многогранники встречаются редко.
89
Для фракций менее 10 мм более типичной является форма обломка в виде неправильного комочка - гранулы. На этот способ образования обломков обратил внимание еще Л.В. Пустовалов (1940). То, что эти обломки отличаются от первых по своей форме, может быть свидетельством того, что само разрушение пород происходит под воздействием разных причин по-разному. В первом случае напряжение пород приводат к формированию строго ориентированных субпараллельных плоскостей трещин. Они как бы независимы от влияния внутренних свойств пород, так как пересекают массив, не считаясь с его неоднородностью. Во втором случае в первую очередь проявляет себя внутренняя неоднородность. Интересным является и то, что оба процесса формируют различные гранулометрические фракции. Гранулированное выветривание приводит преимущественно к образованию фракций хряща, хотя в крупнозернистых породах (граниты, гранодиори-ты) встречаются' обломки гранулированного вида до размеров 1,5-2,0 см по оси 6.
Многогранники и их образование, по-видимому, связаны со скрытой трещиноватостью, которая проявляет себя при раскалывании невыветрелых и слабовыветрелых пород. При ударе молотком такая порода чаще всего распадается на обломки в виде многогранников. Разрушение пород данного типа было предложено называть фрактоли-тизацией (Симонов, 1967).
Гранулированное разрушение происходит очень часто по скрытым трещинам. Но оно типично для уже достаточно вывет-реяых пород. Такие породы при ударе молотком рассыпаются на множество гранул и, как правило, не имеют свежих сколов. Подготовленные таким образом к разрушению породы кажутся "гнилыми" . Поэтому этот тип разрушения часто называют саяро-литизадией (от слова "сапролит" - гнилой камень).
Гранулированное разрушение свойственно не только горным породам. Оно типично и для металлов, разрушающихся в результате эффекта " усталости". Возможно, что и в горных породах это связано со скоростью приложения напряжений. В случае подтверждения этого предположения, фракхояитизацию можно рассматривать как реакцию породы на быстрые и резкие смены напряжений, а сапролитизацию - на медленные и продолжительные. Процесс разрушения породы здесь будет зависеть от скорости деформаций.
При изучении процессов фрактолитизации самая большая проблема - объяснение регулярности в расположении трещин и неодинаковые расстояния между трещинами в породах различного состава. Обычно мелкозернистые породы при прочих равных обстоятельствах дают обломки меньших размеров, а крупнозернистые - больших. Современная наука ответов на эти вопросы пока не дает. Предполагается, что трещины зарождаются на микроуровне неоднородности. Определяющим является наличие
90
дефектов в строении кристаллической решетки минералов, которые возникают в силу ряда причин еще на стадии зарождения кристаллов.
7
Рис. 13. Структура кристаллической решетки и ее дефекты: 1 - ненарушенная структура плотной упаковки; дефекты: 2 - вакансия; 3-5 - эффект переползания вакансий; 6 - эффект внедрения (замещения вакансий); 7 -краевая дислокация
Главными видами дефектов в кристаллической решетке принято считать вакансии, включения и дислокации (рис. 13). Вакансии - это пропуски атомов в узлах решетки; включения - случаи, когда вместо одного иона присутствует другой с иной, может быть, валентностью, зарядом и ионным радиусом; дислокации -нарушения в размерности решетки, вызванные комплексом факторов и условий.
