Грязевые трещины


Грязевые трещины (или трещины высыхания или усыхания) — структура поверхности, которая образуется при высыхании и, вследствие этого, сжатии илистых отложений[1][2]. Подобное растрескивание происходит и в глинистых почвах в результате уменьшения содержания воды.

Грязевые трещины начинают формироваться, когда влажные илистые отложения высыхают и сжимаются. Растягивающие напряжения возникают на поверхности отложений и сразу под ними, потому что потеря объёма там наибольшая, в то время как материал ниже высыхает и сжимается медленнее. Когда эта деформация превышает критическое значение, на поверхности осадка развиваются трещины напряжения. Эти изначально изолированные трещины становятся все больше и длиннее и соединяются, образуя полигональную сеть. Вследствие неоднородности высыхания по глубине осадка вышележащие слои быстрее теряют воду, сильнее сжимаются и дополнительно отрываются от нижележащей поверхности и края самого верхнего слоя отдельных уже изолированных сегментов такой полигональной сети начинает скручиваться вверх. Эту характеристику можно использовать в геологии, чтобы понять первоначальную ориентацию горной породы[3]. Трещины впоследствии могут быть заполнены осадком.

Усадочные трещины развиваются и в мёрзлых грунтах. Усадочные трещины («базальтовые колонны») образуются в застывающих потоках лавы, а также в магматических дайках и силлах[4]. Однако усадочные трещины в магматических породах являются результатом не потери воды, а объёмной усадки, вызванной охлаждением (см. коэффициент теплового расширения).

Эксперименты на промышленно обработанной глине, богатой монтмориллонитом, в лабораторных условиях показали, что геометрия трещин при высыхании зависит от количества раз высыхания субстрата. В то время как прямоугольная структура трещин при сушке развивалась в течение одного цикла сушки, шестиугольная геометрия с трещинами, ориентированными примерно под углом 120° друг к другу, развивалась в течение нескольких циклов сушки и последующего повторного смачивания[5].

Трещины синерезиса выглядят очень похоже, но образуются в результате подводной усадки илистых отложений из-за разной солёности или разных химических условий воды в отложениях и в толще воды[1], а не воздействием воздуха и высыханием. Они отличаются от трещин усыхания тем, что обычно не представляют собой сплошную сеть, прерывистые, синусоидально извилистые, трёхлопастные или веретенообразные[6].

Полигональные сети трещин, похожие на сухие трещины, могут образовываться в искусственно созданных материалах, таких как керамическая глазурь (кракелюр), цветные плёнки, при нарушениях технологии изготовления бетона. Образование сухих трещин в меньших масштабах также можно наблюдать при изучении технологически тонких плёнок[7][8], которые наносятся с помощью микро- и нанотехнологий[9].