Документ 4654029

Литература
Бушинский Г.П., Теняков В.А. Выветривание - процессы,
породы и руды// Литология и полезные ископаемые. 1977.
N 5.
Кора выветривания. М., 1974. Вып. 14. 1976. Вып. 15.1978.
Вып. 16.1983. Вып. 18.1985. Вып. 19.
Кора выветривания и гипергенное рудообразование. М.,
1977.
Поверхности выравнивания и коры выветривания на
территории СССР// Под ред. И.П. Герасимова и А.В.
Сидоренко. М., 1974.
Среди экзогенных (внешних) процессов
следует выделить выветривание, само по
себе рельеф не изменяющее, но
«подготавливающее» горные породы к
участию во всех преобразованиях.
Оказавшись на поверхности
планеты, где давление и
температура значительно ниже,
чем в недрах планеты, горные
породы расслаиваются, в них
появляются трещины.
Постепенно порода
разрушается. Такое разрушение
горных пород на поверхности
Земли (и вблизи нее) и
называют выветриванием.
Под выветриванием понимается
совокупность физических, химических
и биохимических процессов
преобразования горных пород и
слагающих их минералов в
приповерхностной части земной коры.
Это преобразование зависит от многих
факторов:
 колебаний температуры;
 химического воздействия воды и газов углекислоты и кислорода (находящихся в
атмосфере и в растворенном состоянии в
воде);
 воздействия органических веществ,
образующихся при жизни растений и
животных и при их отмирании и
разложении.
Часть земной коры, в которой
происходит преобразование
минерального вещества, называется
зоной выветривания или зоной
гипергенеза (от греч. "гипер" - над,
сверху).
В зависимости от преобладания тех или иных
факторов в едином и сложном процессе выветривания
условно выделяются два взаимосвязанных типа:
1) физическое выветривание;
2) химическое выветривание.
Разные минералы
реагируют на изменение
температуры изменением
объема по-разному. Если
горная порода состоит из
зерен различных
минералов (как гранит,
например), то суточные и
сезонные колебания
температуры приводят к
появлению и расширению
трещинок между зернами и
разрушению породы. Эти
процессы называют
физическим
выветриванием.
Каменная река (курум) –
результат физического выветривания
В этом типе наибольшее значение
имеет температурное выветривание,
которое связано с суточными и
сезонными колебаниями температуры,
что вызывает то нагревание, то
охлаждение поверхностной части
горных пород.
Габбро
равномернозернистое
Гранит
Особенно ярко это выражено в
многоминеральных магматических
и метаморфических породах
(гранитах, сиенитах, габбро,
гнейсах, кристаллических сланцах
и др.), образовавшихся в глубинах
Земли в специфической
термодинамической обстановке, в
условиях высоких температур и
давлений. При выходе на
поверхность такие породы
оказываются малоустойчивыми,
так как коэффициент расширения
разных породообразующих
минералов неодинаков.
Сиенит
Гнейс
Процесс температурного выветривания,
вызывающего механическую
дезинтеграцию горных пород, особенно
характерен для экстрааридных и
нивальных ландшафтов с
континентальным климатом и
непромывным типом режима увлажнения.
Хамада (каменистая пустыня)
в окрестностях Таманрассета
Особенно наглядно это проявляется в областях пустынь,
где количество выпадающих атмосферных осадков
находится в пределах 100-250 мм/год (при колоссальной
испаряемости) и наблюдается резкая амплитуда суточных
температур на незащищенной растительностью
поверхности горных пород.
Температурное
выветривание весьма
активно протекает
также на вершинах и
склонах гор, не
покрытых снегом и
льдом, где воздух
прозрачный и
инсоляция больше,
чем в прилежащих
низменностях.
Cклоны гор Койтендага.
Туркменистан
Каменная пустыня.
Полярный Урал
Интенсивное физическое (механическое) выветривание
происходит в районах с суровыми климатическими
условиями (в полярных и субполярных странах) с наличием
многолетней мерзлоты, обусловливаемой ее избыточным
поверхностным увлажнением.
В этих условиях выветривание связано
главным образом с расклинивающим
действием замерзающей воды в трещинах и с
другими физико-механическими процессами,
связанными с льдообразованием.
Хорошо известно, что вода при замерзании
увеличивается в объеме более чем на 9% (П.
А. Шумский, 1954).
Если замерзание происходит в замкнутом
пространстве (например, в трещине), то на
горную породу действует громадное
давление, разрушающее ее. Это - морозное
выветривание.
Скала Труба Дьявола в
Великобритании — пример
того, что обычно называют
формами выветривания.
Известняк подвергся
воздействию морозного
выветривания, и осталась
часть, наименее затронутая
выветриванием.
Чисто физическое выветривание
приводит к раздроблению горных
пород, к механическому разрушению
без изменения их минералогического и
химического состава.
ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ
Одновременно с физическим
выветриванием в областях с промывным
типом режима увлажнения происходят и
процессы химического изменения с
образованием новых минералов.
При механической дезинтеграции плотных
горных пород образуются макротрещины,
что способствует проникновению в них
воды и газа и, кроме того, увеличивает
реакционную поверхность
выветривающихся пород. Это создает
условия для активизации химических и
биогеохимических реакций.
Проникновение воды или степень увлажненности
не только определяют преобразование горных
пород, но и обусловливают миграцию наиболее
подвижных химических компонентов.
К процессам химического выветривания
относятся:
•
•
•
•
окисление,
гидратация,
растворение,
гидролиз.
Магнетит
Окисление особенно
интенсивно протекает в
минералах, содержащих
железо.
В качестве примера
можно привести
окисление магнетита,
который переходит в
более устойчивую форму
- гематит (Fe204 Fе203).
Гематит
Гидратация
Ангидрит
Под воздействием воды
происходит гидратация
минералов, т.е.
закрепление молекул воды
на поверхности отдельных
участков кристаллической
структуры минерала.
Примером гидратации
является переход
ангидрита в гипс:
ангидрит - CaSO4+2H2O
CaSO4.2H20 - гипс.
Гипс
Растворение
Растворение происходит под действием
воды, стекающей по поверхности горных
пород и просачивающейся через трещины и
поры в глубину. Ускорению процессов
растворения способствуют высокая
концентрация водородных ионов и
содержание в воде О2, СО2 и органических
кислот.
Гипс
Образец ангидритовой
породы со следами
растворения.
Побережье Камского
водохранилища.
Сильвин
Из химических соединений
наилучшей
растворимостью обладают
хлориды - галит
(поваренная соль),
сильвин и др. На втором
месте - сульфаты ангидрит и гипс. На
третьем месте карбонаты известняки и доломиты.
Галит
Доломит
Коралловый
известняк
“Карр” – поверхностная
форма карста
В процессе растворения
указанных пород в ряде мест
происходит образование
различных карстовых форм на
поверхности и в глубине.
Карстовые пещеры Аггтелек.
Венгрия
Гидролиз
При выветривании силикатов и
алюмосиликатов важное значение имеет
гидролиз, при котором структура
кристаллических минералов разрушается
благодаря действию воды и растворенных в
ней ионов и заменяется новой существенно
отличной от первоначальной и присущей
вновь образованным гипергенным
минералам.
Микроорганизмы (которых в выветрелой
горной породе содержится до миллиона на
каждый грамм), корни деревьев, ходы
земляных червей, лишайники –
взаимодействуют с горной породой, дробя и
растворяя ее. Эти процессы называют
биологическим выветриванием.
На фотографии очень
хорошо заметно, как
волны подтачивают
нижнюю часть скалы.
Но можно заметить и
деревья, разрушающие
корнями горные
породы, т.е.
биологическое
выветривание.
КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ
Литература
• Полынов Б. Б., Кора выветривания, ч. 1, Л., 1934;
• Лукашев К. И., Основы литологии и геохимии коры
выветривания, Минск, 1958;
• Гинзбург И. И., Типы древних кор выветривания, формы
их проявления и классификация, в кн.: Кора
выветривания, в. 6, М., 1963;
• Добровольский В. В., География и палеогеография коры
выветривания СССР, М., 1969;
• Кашик С. А., Формирование минеральной зональности в
коре выветривания, Новосибирск, 1989;
• Кора выветривания, в. 1—11, М., 1952—70;
• Петров В. П., Основы учения о древних корах
выветривания, М., 1967;
• Геология и минералогия коры выветривания, М., 1970.
Изучение коры
выветривания и процессов
её образования начало
проводиться в середине XIX
века русским учёными В. В.
Докучаевым, К. Д. Глинкой
и др. Детальные
исследования коры
выветривания
развернулись с 20-х годов
XIX в.
Докучаев Василий Васильевич
(1846-1903)
Глинка
Константин Дмитриевич
23.6. (5.7) 1867— 2.11.1927
В самостоятельный раздел
геологии учение о коре
выветривания оформилось в
первой половине XX в.
Основоположниками его были
Б. Б. Полынов (современная
кора выветривания) и И. И.
Гинзбург (древняя кора
выветривания). За рубежом
значительный вклад в учение
о коре выветривания внесли
шведский учёный О. Тамм,
американский учёный З.
Келлер, немецкий геолог Г.
Гаррасовиц и др.
Академик Б.Б.Полынов (слева)
и профессор В.А.Ковда за работой в
Институте почвоведения, 1952 г.
В результате единого и сложного
взаимосвязанного физического,
химического и хемобиогенного
процессов разрушения горных пород
образуются различные продукты
выветривания.
Псевдо-слоистый
глинистый элювий
Остаточные или несмещенные
продукты выветривания,
остающиеся на месте разрушения
материнских (коренных) горных
пород, представляют собой один
из важных генетических типов
континентальных образований и
называют элювием.
"Шелковые" глины алеврит-глинистый элювий
Кора выветривания объединяет всю
совокупность различных элювиальных
образований. Такая остаточная кора
выветривания называется
автоморфной (греч. "аутос" - сам).
•
•
•
•
Значительная мощность и наиболее полный
профиль коры выветривания
формировался в тропической лесной
области, где выделяются следующие зоны:
дезинтегрированная
гидрослюдисто-монтмориллонитовобейделлитовая
каолинитовая
гиббсит-гематит-гётитовая.
Схема полного профиля коры выветривания в
тропической лесной области:
1- неизмененная порода,
зоны:
2- дезинтегрированная,
3- гидрослюдистомонтмориллонитовобейделитовая, 4каолинитовая, 5гиббсит-гематитгетитовая
Среди кор выветривания выделено два
основных морфогенетических типа:
• площадной
• линейный
Площадные коры выветривания
развиваются в виде покрова или плаща,
занимают местами обширные площади до
десятков и сотен квадратных километров,
представляющие различные выровненные
тектонически спокойные поверхности
рельефа.
Линейные коры выветривания
имеют линейное распространение в плане и
приурочены к зонам повышенной
трещиноватости, к разломам и контактам
различных по составу и генезису горных
пород. В этих условиях происходит более
свободное проникновение воды и связанных
с ней химически активных компонентов,
что вызывает интенсивный процесс
химического выветривания.
Древние коры выветривания формировались в
различные этапы геологической истории,
совпадающие с крупными перерывами в
осадконакоплении, они изучены и изучаются в
отложениях разного возраста, начиная с
докембрия.
Схема строения древней коры выветривания
на гранитах Урала (по В.П. Петрову):
1 - граниты, 2 - жилы пегматита, 3 - сланцы,
тектонические разрывы, 5 - зона дресвы, 6 гидрослюдистая зона, 7 - каолинитовая зона
4-
Изучение строения кор выветривания имеет
большое теоретическое значение. Оно
позволяет восстанавливать
палеогеографическую обстановку времени
их формирования.
С корами выветривания различного
возраста связано много разнообразных и
ценных полезных ископаемых - бокситов,
железных руд, марганца, руд никеля,
кобальта и др.
ПОЧВЫ И ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ
Значительные пространства поверхности
суши в настоящее время покрыты
разнообразными по составу и строению
почвами, образующими в совокупности
тонкую, но энергетически и геохимически
очень активную оболочку, называемую
педосферой.
Знание свойств и происхождения
почв является основой науки
почвоведения, находящейся на
стыке геологических и
биологических наук, основателем
которой был великий русский
ученый В.В. Докучаев (1846-1903).
В формировании почв особенно велика роль
органического мира, развитие которого
тесным образом связано с климатом.
Поэтому почвообразование и сложные
биохимические процессы наиболее
интенсивно протекают в зоне воздействия
корневых систем растений, роющих
животных, микроорганизмов и во всем
круговороте веществ.
В условиях неполного разложения
органических остатков образуется
относительно устойчивый комплекс
органических соединений, называемый
перегноем или гумусом (лат. "гумус" - земля).
Именно гумус является главным элементом
плодородия почв.
В нормальном почвенном профиле выделяется
несколько горизонтов сверху вниз
ПОЧВЕННЫЙ ПРОФИЛЬ
дифференциируется на горизонты О, А,
В, С и R. Горизонт О состоит из
органики (например, подстилка из
листьев или хвои в лесу или очес –
отмершие части травянистых растений
на лугу). В горизонте А происходит
разложение органического вещества и
формирование гумуса. Горизонт В, или
«подпочва», также содержит некоторое
количество органического вещества в
дополнение к тонкозернистым
минеральным частицам, вымытым вниз
по профилю из горизонта А. Горизонт С
в основном состоит из выветрелых
фрагментов горной породы, называемой
материнской породой почвы. Горизонт R
представляет собой невыветрелые
коренные породы.
В зависимости от климата и растительности
выделяются следующие типы почв:
1) аркто-тундровые почвы (арктические тундры);
2) тундровые почвы (кустарниковые тундры);
3) подзолистые почвы (хвойные леса);
4) серые лесные почвы (широколиственные леса);
5) черноземные почвы (луговые степи);
6) каштановые и бурые почвы (сухие степи);
7) сероземные почвы (пустыни);
8) саванны, коричневые и красные ферритные почвы
(влажные субтропические леса);
9) красно-желтые ферралитовые почвы (влажные
тропические леса).
1 - тундровая глеевая, 2 – торфяно-болотная, 3 – подзолистая, 4 - дерново подзолистая; 5 –
болотно-подзолистая, 6 - серая лесная, 7 - чернозем типичный, 8 – лугово-черноземная, 9 –
каштановая, 10 – бурая пустынно-степная, 11 – солонец, 12 – солончак. 13 – серозем, 14 –
желтозем, 15 – краснозем, 16 – аллювиально-дерновая.