Минералы — это физикохимические, однородные компоненты твердой земной коры.
Закономерное расположение атомов в кристаллической решетке определяет плотность, температуру плавления и твердость минерала. В большинстве породообразующих минералов силикаты образуют основную структуру. Кремний с 4 атомами О образует SiO, -тетраэдр, причем атомы О могут участвовать в построении других тетраэдров (рисунок Г).
В кварце (SiO2) каждый атом О может одновременно присоединять два атома Si. В соединении с О или ОН-группой кремний образует различные структуры: цепочки, ленты и сетки, которые определяют расслаиваемость минералов (рис. Е). Если более крупные ионы Al3+, Fe3+, Fe2+, Mg2+ окружены 6 атомами О или, соотв., ионами ОН-, образуются октаэдры (рис. Г). (Si, Al)О4-тетраэдры и (Al, Mg, Fe)(O, ОН)6- октаэдры посредством общих атомов О и, соответственно, ионов ОН- формируют слои (рис. Д).
При выветривании или новообразовании возникают глинистые минералы:
- двухслойные минералы состоят из слоя тетраэдров и слоя октаэдров, например каолинит, серпентин;
- трехслойные минералы образованы двумя слоями тетраэдров и одним слоем октаэдров, например иллит, смектит, монтмориллонит; хлориты — четырехслойные минералы (рисунок Ж).
На процесс влияют физические, химические, и биологические факторы.
Физическое выветривание вызывает разрушение породы под действием резкой смены температур, мороза или солевого испарения, что приводит к разламыванию породы на мелкие части без изменения химического состава минералов. Увеличение поверхности, а также степени контакта с агрессивной средой весьма важно при химическом выветривании. Например, если кубик с длиной ребра 1 см и площадью поверхности 6 см5 распадается на кубики с тем же суммарным объемом и длиной ребра 0,1 мм, то общая поверхность кубиков увеличивается в 10 000 раз (6 м3). Резкая смена температур особенно часто отмечается в жарких пустынях с суточными колебаниями температуры в 30 — 50 "С. Различные расширение минералов приводит к появлению блоков с острыми гранями или к послойному раскалыванию (перепады давления до 500 бар).
При замерзании воды ее объем увеличиваться приблизительно на 10%. Вода, проникающая в щели н трещины s породе, при замерзании сильно разрушает ее (наивысшее давление до 220 МПа).
Растрескивание из-за мороза особенно действенно в субполярных, зонах и в высокогорье, где колебания температуры проходят через точку 0 °С. В засушливых областях растворенные вещества не вымываются, а концентрируются во внешних слот порода при испарении воды. Объем насыщенного раствора и выпавших из него кристаллов больше объема перенасыщенного раствора. Таким образом, при солевом растрескивании развивается давление свыше 10 МПа. Растения в процессе роста и утолщения своих корней могут расширять щели и трещины (1,0 — 1,5 МПа).
Профили почв Центральной Европы