Фізичне вивітрювання порід відбувається без зміни їх хімічного складу. Порода просто дробиться на уламки з поступовим зменшенням їх розміру аж до піску. Прикладом такого фізичного руйнування може служити температурне вивітрювання.
Температурне вивітрювання. Температурне вивітрювання відбувається в результаті різких коливань температур, що викликають нерівномірне зміна обсягу гірських порід і складають їх мінералів. Періодичне нагрівання та охолодження порід при добових і сезонних коливаннях температур призводить до утворення тріщин і до розпаду їх на брили, які в свою чергу піддаються подальшому подрібненню. Чим різкіше коливання температур, тим інтенсивніше проявляється фізичне вивітрювання і навпаки, в умовах «м'якого» клімату механічне пошкодження порід відбувається вкрай повільно. Найбільш активно температурний вивітрювання проявляється в пустелях, напівпустелях і високогірних областях, де гірські породи дуже сильно нагріваються і розширюються днем, охолоджуються і стискаються вночі. Інтенсивність і результати вивітрювання визначаються також складом, структурою і кольором породи: полімінеральні породи будуть руйнуватися швидше, ніж мономінеральні.
Глибина температурного вивітрювання при добових коливаннях температур становить не більше 50 см, а при сезонних коливаннях - кілька метрів.
Окремими випадками температурного вивітрювання є процеси десквамації (лущення), сфероїдальної вивітрювання і дезінтеграції зерен.
Десквамація - це відділення від гладкої поверхні скель лусочок або товстих пластин паралельно поверхні породи при її нагріванні і охолодженні незалежно від текстури, структури і складу породи (рис.23).
При сфероїдальних вивітрюванні спочатку незграбні, розбиті тріщинами блоки порід в результаті вивітрювання набувають округлу форму.
Дезінтеграція зерен - ослаблення і відділення зерен грубозернистих порід, в результаті чого порода розсипається, при цьому утворюється дресва або пісок, що складається з незв'язаних між собою зерен різних мінералів. Дезінтеграція зерен відбувається всюди, де оголюються грубозернисті породи.
Іншим видом фізичного вивітрювання є морозне вивітрювання. при якому породи руйнуються під дією замерзлої води, що проникає в пори і тріщини. При замерзанні води обсяг льоду збільшується на 9%, що створює значний тиск в гірських породах. Таким чином, легко дробляться породи з високою пористістю, наприклад, пісковики, а також сильно тріщинуваті породи, в яких тріщини розпирає крижаними клинами. Найбільш інтенсивно морозне вивітрювання протікає в зонах, де середньорічна температура близька до нуля. Це зона тундри, а також в гірських районах на рівні снігової лінії.
Кристалізація солей - освіту і зростання кристалів в пустотах і тріщинах - сприяє руйнуванню порід, подібна до дії крижаних клинів.
Продукти фізичного вивітрювання. В результаті фізичного вивітрювання на поверхні утворюються незграбні уламки, які в залежності від свого розміру підрозділяються на: брили - (> 20 см); щебінь - (20 - 1 см); дресва - (1 - 0.2 см); пісок - (2 - 0.1 мм); алеврит - (0.1 - 0.01 мм); пеліт - (<0.01 мм). Скопление этих продуктов приводит к формированию рыхлых осадочных горных пород.
2. Хімічне вивітрювання
При хімічному вивітрюванні руйнування гірських порід відбувається зі зміною їх хімічного складу головним чином під впливом кисню, вуглекислого газу і води, а також активних органічних речовин містяться в атмосфері і гідросфері.
Головними реакціями, що зумовлюють хімічне вивітрювання, є окислення, гідратація, розчинення і гідроліз.
Окислення - це перехід елементів з низькою валентністю в високовалентних за рахунок приєднання кисню. Особливо швидко окисленню піддаються сульфіди, деякі слюди і інші темнокольорові мінерали. Лимоніт - це найстійкіша форма існування заліза в поверхневих умовах. Все іржаві плівки і іржаво-буре забарвлення порід обумовлена присутністю гідроксиди заліза. Так як залізо постійно входить в хімічний склад багатьох породоутворюючих мінералів - значить, при хімічному вивітрюванні цих мінералів Fe ++ перейде в Fe +++. тобто лимонит. Окислюється не тільки Fe, а й інші метали.
В умовах нестачі кисню протікає процес відновлення, при якому метали з високою валентністю переходять в з'єднання з більш низькою валентністю. Подібний процес найбільш яскраво протікає в зонах окислення сульфідних родовищ.
Гідратація - це хімічне приєднання води до мінералів гірських порід з утворенням нових мінералів (гідросилікатів і гидроокислов) з іншими властивостями.
перетворення ангідриту в гіпс завжди супроводжується значним збільшенням обсягу породи, що призводить до механічного руйнування всієї гіпс-ангидритовой товщі.
Розчинення - здатність молекул однієї речовини поширюватися внаслідок дифузії в іншу речовину. Воно відбувається з різною швидкістю для різних порід і мінералів. Найбільшою розчинністю мають хлориди (галіт NaCl, сильвин KCl та ін.). Менш розчинні сульфати, карбонати.
Гідроліз - найбільш важливий процес хімічного вивітрювання, тому що шляхом гідролізу руйнуються силікати і алюмосилікати, які складають половину обсягу зовнішньої частини континентальної кори. Гідроліз - це обмінний розкладання речовини під впливом гидролитической дисоціації води, що супроводжується руйнуванням одних і утворенням інших мінералів. Найбільш характерний приклад гідролізу польового шпату:
ортоклаз в розчин каолинит опал
Подальший гідроліз каолинита призводить до його розкладанню і утворення латериту:
Інтенсивність процесу гідролізу, якому супроводжують розчинення і гідратації, залежить від кліматичних умов: - в помірному кліматі гідроліз протікає до стадії освіти гидрослюд; - у вологому теплому кліматі - до стадії освіти каолинита; - в субтропічному кліматі - до стадії освіти латериту. Таким чином при гідролізі руйнуються силікати, алюмосилікати; на їх місці накопичуються глинисті мінерали, а за рахунок витіснення катіонів утворюються вільні оксиди і гідроксиди алюмінію, заліза, кремнію, марганцю.