Выветривание представляет собой процесс изменения (разрушения) горных пород и минералов вследствие приспособления их к условиям земной поверхности. Оно состоит в изменении физических свойств минералов и горных пород, главным образом сводящегося к их механическому разрушению, разрыхлению и изменению химических свойств под воздействием воды, кислорода и углекислого газа атмосферы и жизнедеятельности организмов.
В результате этого выветривания породы распадаются на обломки и превращаются в глыбы, дресву и песок. При этом состав конечных продуктов разрушения целиком зависит от структуры, текстуры и минерального состава горной породы, подвергающейся разрушению.
Важнейшим факторов механического выветривания является инсоляция, т. е. нагрев поверхности горных пород солнечными лучами. Возникающее вследствие попеременного нагрева и остывания периодическое изменение объема породы (увеличение его при нагревании и уменьшение при остывании) вызывает растрескивание породы, нарушение связи между слагающими ее минералами, а также нарушение связей внутри самих минералов. Образование и рост трещин, раскалывающих породу на куски, идет тем интенсивнее, чем больше суточная амплитуда колебания температуры, достигающая особенно большой величины (иногда более 40°) в субтропических пустынях и высокогорных областях.
Разрушение горных пород происходит также под влиянием химического воздействия воздуха, воды и организмов. Наиболее активными агентами здесь являются кислород, углекислый газ, вода, а при органическом выветривании и органические кислоты.
Особенно велика в этом отношении роль воды, несущей в себе растворы солей и газов. Вода, содержащая кислород, углекислоту и другие вещества, способна растворять или химически изменять почти все минералы и горные породы.
Окислению подвержены в первую очередь минералы, содержащие железо, серу, ванадий, марганец, никель, кобальт и другие легко соединяющиеся с кислородом элементы. Факторами окисления являются кислород воздуха и вода. В присутствии влаги закиси металлов, входящие в состав горных пород и минералов, легко переходят в окиси, сульфиды — в сульфаты и т. д.
Разрушение горных пород организмами осуществляется физическим или химическим путем.
Простейшие растения — лишайники — способны селиться на любой горной породе и извлекать из нее питательные вещества с помощью выделяемых ими органических кислот; это подтверждается опытами посадки лишайников на гладкое стекло. Через известный промежуток времени на поверхности стекла под лишайниками появляется помутнение, свидетельствующее о его частичном растворении.
Почвообразование — это сложный процесс преобразования горных пород под влиянием органических веществ, образующихся при участии микроорганизмов (бактерии, грибки) из отмирающих наземных растений, почти сплошным покровом одевающих сушу. Растительное вещество поступает в почву, внося в нее такие элементы, как углерод, водород и кислород. Наиболее распространена в составе растительной массы клетчатка, имеющая состав С6Н10О5, а также азотные соединения, содержащие до 10% азота, серу, фосфор, железо и др. К ним относятся жиры, белки, органические кислоты, спирты. Преобразование растительного вещества в почве происходит в зависимости от доступа к нему кислорода в форме тления, или перегнивания.
При увеличении количества капелек на поверхности частиц породы они образуют тончайшую сплошную пленку. Возникает новая качественная категория физического состояния воды под землей — вода пленочная. В чем заключаются ее особенности? Пленка очень тонка и настолько прочно держится на частицах породы силами молекулярного притяжения, что не может отделиться от них под влиянием силы тяжести.
Там, где влажность пород наименьшая, возникает гигроскопическая вода. Она образуется из паров воды, проникающих в поры породы вместе с воздухом, и осаждается на частицах породы, например зернах песка, в виде мельчайших обособленных друг от друга капелек. Последние настолько прочно адсорбированы частицами породы, что под влиянием молекулярных сил притяжения не в состоянии передвигаться в породе в жидкой фазе. Отделиться от песчинки вода может, лишь перейдя в газообразную фазу.
Это вода, присоединенная к частицам коллоидных веществ в виде плотно облекающих последние слоев молекул, как, например, в опале (SiO2*nH2O) или коллоидных гидратах окиси железа (Fe2О3*nН2О). Содержание гидратной воды в подобных коллоидных минералах непостоянно и зависит от температуры, давления и степени влажности окружающей среды. Однако хотя гидратная вода и менее прочно связана с минералами, чем кристаллизационная, а тем более конституционная, она также не является свободной и не обладает свойствами жидкости, а представляет лишь составную часть твердого тела. Только выделившись из коллоидных минералов, она, собственно говоря, превращается в воду.
В кристаллическую решетку минерала входит кристаллизационная вода в виде цельных молекул в строго определенной пропорции с основным химическим соединением. Ее присутствие определяет форму кристаллизации минерала, т. е. сингонию и класс образующихся кристаллов. Примерами могут служить гипс (СаSО4*2Н2О) или мирабилит (Na2S04*10Н2О). В последнем содержится до 55,9% воды по весу, но выделить ее с помощью нагревания можно только ценою распадения кристаллов, т. е. уничтожения данного минерала.