Поверхностная зона земной коры представляет собой арену постоянных и непрерывных реакций между горными породами литосферы и составными частями гидросферы, атмосферы, биосферы. Эти реакции обуславливают очень сложную систему изменений в смой верхней части литосферы, именуемой корой выветривания.

Процесс выветривания сосредоточен обычно в той части геологического разреза, где происходит движение поверхностных вод атмосферного происхождения (вадозных вод), являющихся главным фактором выветривания. Последние делятся на почвенные и грунтовые воды.

Первые сосредоточены у самой поверхности, питаются почти исключительно атмосферной влагой и являются сезонными (на жаргоне горняков их часто именуют верховодкой). Они содержат в значительном количестве кислород и другие элементы атмосферы (включая микроорганизмы) и определяют ярко выраженный окислительный характер преобразования горных пород. Эти воды энергично разрушают породы химическим и физическим путем, превращая толщу первичных пород в верхнюю часть зоны окисления (подзона выщелачивания).

Грунтовые воды располагаются на более значительной глубине (до многих сотен метров). Сверху они ограничены поверхностью называемой уровнем грунтовых вод, или гидростатическом уровнем, определяемым глубиной залегания водопроницаемого слоя относительно дневной поверхности и рельефом местности, снизу – кровлей водонепроницаемого слоя, играющего роль водоупора, с низким значением коэффициента фильтрации вод (обычно не более 0,1 м/сут). Движение грунтовых вод имеет нисходящее, подчиненное силе тяжести направление движения, от мест высокого стояния в сторону боле низкого. Сверху от горизонта грунтовых вод выделяется капиллярный ореол – толща пород, пронизанная влагой, поднимающейся по трещинам и порам в силу капиллярного натяжения.

В составе грунтовых вод более низкое содержание кислорода, в то же время они обогащены элементами дренируемых ими горных пород и руд. Их работа выражена в концентрации многих элементов, нередко область вторичного отложения этих элементов (в низах зоны окисления, на границе окислительной и восстановительной геохимических обстановок) называют подзоной цементации.

Между горизонтами почвенных и грунтовых вод выделяется так. наз. мертвая зона, или зона аэрации – т.е. свободного нисходящего движения атмосферных вод без их накопления.

Если грунтовые воды проникают между водонепроницаемыми пластами, то они уходя глубоко от поверхности и обретают характер напорных (артезианских) вод.

Движение подземных вод (как почвенных, так и грунтовых) приводит к чрезвычайно сложной и интенсивной миграции элементов, в том числе металлических, и приводит к образованию рудных месторождений коры выветривания.

В области разложения горных пород и руд (от поверхности до восстановительного барьера, обычно приуроченного к подошве водоносного слоя) происходит механическое разрушение (дезинтеграция) пород в силу неравномерного расширения минералов под воздействием солнечного тепла и сжатия под воздействием холода. Этот процесс усиливает раскалывающее действие замерзающей воды в холодных климатических обстановках и кристаллизация солей в аридных обстановках, а также разрушительное действие корней растений. Поэтому механическое выветривание чрезвычайно активно в зоне тундры, тайги и засушливых степей, полупустынь, пустынь. Механическое разрушение происходит в комплексе с химическим, стимулируемым разностью электрических потенциалов, возникающим при скачке температур (замерзание водя и таяние льда), а также кристаллизации солей. При этом доминирующую роль играет все-таки механическое выветривание. Поэтому в высокоширотных и аридных обстановках не характерны современные им мощные площадные коры химического выветривания. Преобразование пород ограничивается их превращением в глыбы, щебень, дресву, песок, алеврит с подчиненным количеством глинистых минералов. В то же время по зонам дробления пород с сульфидной минерализацией развиты линейные зоны интенсивного окисления, иногда уходящие на глубину в десятки и сотни метров.

Во влажных умеренно теплых и особенно тропических обстановках преобладает химическое выветривание под воздействием кислорода и углекислоты воздуха, гумусных кислот почвы, микроорганизмов (типа ferrooxidance и др.). Мощный дополнительный импульс к выветриванию пород вносят сульфат-ионы, образуемые при окислении сульфидов.

В итоге в коре выветривания остаются лишь те минералы, которые устойчивы в данных физико-химических условиях. К таковым относятся (по мере убывания устойчивости) глиноземистые минералы (составные части бокситов – бемит, диаспор, гиббсит и др.), окислы и гидроокислы железа (гематит, гетит, лимонит), глинистые – каолин, монтмориллонит, галлуазит, гидрослюды; кварц, остаточные силикаты.

В числе первых (даже в условиях полярного климата) разрушаются биотит и флогопит, замещаемые сначала вермикулитом, а затем гидрослюдами и т.д. Более устойчивы светлые слюды (мусковит и др.), хлорит, гранат. В ряду главных породообразующих минералов устойчивость в коре выветривания возрастает в направлении: оливин – пироксены - амфиболы - полевые шпаты - кварц.

В корах химического выветривания характерна вертикальная зональность. Сверху вниз сменяются подзоны различных по интенсивности преобразований пород субстрата, образующие ряд: глиноземистые минералы (латеритные коры выветривания в тропиках) – каолиновые – гидрослюдисто-лимонит-гетит-кварцевые – сульфатно-кварцевые (иногда в низах этой подзоны – кварцевых, баритовых песков и сульфидных сыпучек)– трещиноватых коренных пород с реликтами силикатных и первичных рудных минералов (иногда сцементированные переотложенным рудным веществом) – слабо трещиноватые коренные породы и руды.

В условиях сурового и умеренного климата выветривание не идет дальше образования обычного обломочного (глыбово-щебнисто-дресвяно-песчано-глинистого) элювия. Из элювия выносятся легко подвижные компоненты (катионы щелочных и щелочно-земельных металлов, алевритисто-глинистые частицы, вымываемые талыми и дождевыми водами) и накапливаются наиболее тяжелые и устойчивые при выветривании минералы – золото, платина, касситерит, шеелит, вольфрамит., монацит и др.). Непосредственно над рудным телом образуются элювиальные россыпи таких минералов, в которых содержание металлов нередко намного выше, чем в коренной руде. Таким образом происходит механическая концентрация минералов и металлов.

При наличии заметного количества сульфидов в рудах и околорудных породах, даже в суровых климатических обстановках, происходит интенсивное химическое преобразование. Из сульфидов самым нестойким является пирротин, далее следуют блеклые руды, галенит, халькопирит, сфалерит, арсенопирит, марказит, пирит. При их окислении образуются с одной стороны серная кислота, с другой стороны – естественная разность потенциалов, которые многократно ускоряют процессы окисления. Сульфиды замещаются окислами, сульфатами и карбонатами. Накопление самого распространенного металла – железа достигает такой концентрации, что окисленные руды превращаются в бурые и красные железняки, почти нацело сложенные окислами и гидроокислами трехвалентного железа (железные шляпы сульфидных месторождений).