Выветривание его типы понятие о коре выветривания

 

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 ряда 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. Т.е. процессы выветривания тесно связаны с взаимодействием приповерхностной части земной коры с атмосферой, гидросферой и биосферой. Именно граничная область разных фаз обладает высокой реактивной способностью. Приповерхностная часть земной коры, в которой происходит преобразование минерального вещества, называется зоной выветривания

Процесс выветривания зависит от климата, рельефа, органического мира и времени.

 

 

ФИЗИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

 

В этом типе небольшое значение имеет температурное выветривание, связанное с суточными и сезонными колебаниями температуры, что вызывает то нагревание, то охлаждение поверхностной части горных пород..

Большие различия коэффициента «расширение – сжатие» породообразующих минералов при длительном воздействии колебаний температуры приводит к тому, что сцепление отдельных минеральных зерен нарушается, образуются трещины, а потом происходит распад горных пород на обломки (глыбы, щебень, песок и др.). Очень интенсивно идут процессы физического выветривания в пустынях, где мало выпадает осадков и высокие перепады (суточные) температур.

На горных склонах наряду с выветриванием развиваются гравитационные процессы: обвалы, камнепады, осыпи, оползни. Накопившиеся в основании склонов продукты гравитационных процессов (осыпей, обвалов) представляют своеобразный генетический тип континентальных отложений, называемый коллювием.

В полярных и субполярных странах, где имеется вечная мерзлота и избыточное поверхностное увлажнение, выветривание всязано с расклинивающим действием замерзающей воды в трещинах. При замерзании воды (объем льда на 9% выше замерзшей воды), возникают напряжения в трещинах, раздробление горных пород и образование глыбового материала. Такое выветривание называют морозным.

Расклинивающее действие на горные породы оказывают корни растений, особенно деревьев. Механическую работу производят и разнообразные роющие животные.

Чисто физическое выветривание приводит только к механическому раздроблению горных пород без изменения их минерального и химического состава.

 

ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

 

Одновременно с физическим выветриванием происходят процессы химического выветривания – химического разложения горных пород и образование новых минералов.

При механическом разрушении горных пород в последних образуются трещины, по которым проникает вода и газы. Проникновение воды обуславливает миграцию с ней различных химических соединений..

Гидролиз. Гидролиз разрушает атомную структуру минералов, особенно силикатов, благодаря действию воды и растворенных в ней ионов. Молекула воды имеет полярное строение: один ее конец несет слабый положительный заряд за счет двух атомов водорода, а другой – отрицательный за счет атома кислорода. Каждый конец молекулы может присоединяться к противоположно заряженному иону в решетке минерала и «вырвать» последний из структуры. Кроме того, вода слабо диссоциирует на ионы водорода (Н⁺) и гидроксильной группы (ОН^-), которые при диссоциации приобретают свободу и могут вступать в реакцию с ионами кристаллической структуры. Природные воды обычно содержат растворенные ионы некоторых веществ, особенно НСО₃^-, SO₄^2-, Cl^-, Mg²⁺, Na⁺, K⁺. Эти ионы также могут замещать заряженные атомы в структуре, нарушая т.о. первичную решетку минерала. Ca²⁺,Mg²⁺,Na⁺ и K⁺

Гидратация – под воздействием воды происходит закрепление молекул воды в кристаллической структуре минерала. При этом образуются новые минералы, например, переход ангидрита в гипс:

CaSO₄ + 2H₂O→CaSO₄ ∙ 2H₂O

Или переход гетита в гидрогетит

FeOOH +nH₂O →FeOH ∙ nH₂O

Путем гидратации образуются хлорит, тальк, серпентин, цеолиты и др.

Карбонатизация. Минералы, содержащие ионы Ca, Mg, Na и K вступают в реакцию с природными водами, насыщенными углекислотой. При этом образуется карбонаты и бикарбонаты этих минералов. Такой процесс называется карбонатизацией.

Растворение. Многие минералы растворяются под действием воды, стекающей по поверхности горных пород и просачивающейся по трещинам и порам на глубину. Ускорению процессов растворения способствует высокая концентрация водородных ионов, кислорода, углекислоты и органических кислот.

Из минералов наилучшей растворимостью обладают хлориды – галит, сильвин и др. На втором месте – сульфаты – ангидрит, гипс. На третьем месте – карбонаты – известняки и доломиты. За счет растворения указанных пород могут образовываться карстовые формы как на поверхности, так и на глубине.

Окисление – это присоединение к минералам кислорода, особенно к тем, что содержат в своем составе железо. Кислород воздуха и воды разрушает сульфиды и железистые силикаты – такие как оливин, пироксены и амфиболы, и превращают двухвалентное железо в трехвалентное:

 

Органика. Растения и животные помогают не только физическому, но и химическому выветриванию. Лишайники, которые одними из первых начинают расти на недавно обнажившейся породе, поглощают из нее некоторые химические соединения и «разъедают» породу. Корни других растений удаляют новые порции неорганического материала.Химическая активность многочисленных и вездесущих бактерий приводит к образованию аммиака, азотной кислоты, углекислого газа и др.

 

КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ

Кора выветривания - рыхлый поверхностный слой горных пород, образовавшийся в результате выветривания. В состав коры выветривания входят также находящиеся в этом слое вода, воздух и живые организмы. Обычно кора выветривания имеет глинистый состав. Мощность коры выветривания зависит от климатических условий и от длительности процесса выветривания, есть места, где кора выветривания отсутствует. В верхней части кора выветривания обычно переходит в почву. С древней корой выветривания связаны месторождения руд никеля, железа, хрома, алюминия, фосфора, редких элементов, золота и др.

Продукты выветривания, оставшиеся на месте разрушения материнских (коренных) горных пород, называют элювием.

Кора выветривания – это совокупность различных элювиальных образований. Такая остаточная кора выветривания называется автоморфной.

При длительном выветривании и соответствующих условиях образуются хорошо выраженные зоны коры выветривания, имеющие свои текстурно-структурные особенности и минеральный состав.

Благодаря присутствию окислов и гидроокислов Al и Fe, элювий верхней части коры выветривания в сухом состоянии напоминает обожженный кирпич, часто образующий панцири и окрашенный в красный цвет. Поэтому такие коры выветривания называются латеритными (латинское –латер -кирпич).

Среди кор выветривания выделено два основных морфогенетических типа: площадной и линейный.

Площадные коры выветривания развиваются в виде покрова или плаща, занимают обширные площади до десятков и сотен квадратных километров на сравнительно выровненных поверхностях рельефа.

Линейные коры выветривания имеют линейные (вытянутые) очертания в плане и приурочены к зонам повышенной трещиноватости, к разломам и контактам различных по составу пород. В этих условиях происходит более свободное проникновение воды и содержащихся в них активных компонентов, что вызывает интенсивный процесс химического выветривания.

Процесс формирования кор выветривания представляет собой несколько последовательных и взаимосвязанных явлений:

1. Разрушение и химическое разложение горных пород с образованием продуктов выветривания;

2. Частичный вынос и перераспределение продуктов выветривания;

3. Синтез новых минералов в результате взаимодействия продуктов выветривания в ходе их миграции;

4. Метасоматическое замещение минералов материнских пород.

С корами выветривания различного возраста связано много ценных месторождений полезных ископаемых – бокситов, железных руд, марганца, никеля, кобальта и др.

 

 

Круговороты веществ в биосфере. Большой (геологический) и малый (биологический) круговороты их роль в почвообразовании

 

. Основных круговоротов веществ в природе два: большой (геологический) и малый (биогеохимический). ) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.

Осадочные горные породы, образованные за счет выветривания магматических пород, в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону высоких температур и давлений. Там они переплавляются и образуют магму — источник новых магматических пород. После поднятия этих пород на земную поверхность и действия процессов выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы (рис. 6.7). Символом круговорота веществ является спираль, а не круг.

 

Солнечная энергия

Магматические породы

Магматические породы

Выветривание, перенос, отложение, окаменение

Кристаллизация

Осадочные породы

Магма

Метаморфизм

Переплавление

Метаморфические породы

. Энергия радиоактивного распада

Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям.

Большой круговорот — это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности Мирового океана (на что затрачивается почти половина поступающей к поверхности Земли солнечной энергии), переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги с поверхности океана — конденсация водяного пара — выпадение осадков на эту же водную поверхность океана.

Подсчитано, что в круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды.

Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транс-пирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле, весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн лет (см. рис. 6.10).

Биологический круговорот — ведущий процесс почвообразования. С поселением на горных породах низших растений (микроорганизмов, водорослей, грибов и лишайников) усиливаются процессы выветривания (биологическое выветривание), увеличивается количество водорастворимых соединений, часть которых организм использует для построения своего тела, часть вымывается водой, попадая в большой геологический круговорот веществ.

Из различных водорастворимых соединений, образующихся первоначально, растения усваивают не все элементы, а лишь те, которые нужны им для роста, т. е. избирательно. После отмирания растений на поверхности и в верхней части материнских пород откладываются мертвые органические вещества, которые постепенно накапливаются вместе с содержащимися в них наиболее важными элементами питания, необходимыми для растений.

При разложении и минерализации органических веществ, протекающих одновременно с выветриванием, освобождаются и снова становятся доступными для растений элементы питания, которые целиком или частично усваиваются следующими поколениями живых организмов.

Таким образом, благодаря жизнедеятельности живых организмов на фоне большого геологического круговорота веществ возникает малый биологический круговорот, а вместе с ним — первичное изменение рыхлых горных пород, или первичный процесс почвообразования. При увеличении числа организмов на единице площади все большее количество элементов питания перехватывается ими из геологического круговорота и удерживается в форме живого органического вещества.

Разложение и минерализация органических веществ производятся многочисленными и разнообразными по составу микроорганизмами, освобождающими значительное количество элементов питания. Одновременно под влиянием микроорганизмов происходит синтез новых, свойственных только почвам гумусовых кислот и органических соединений, которые вместе с разложившимися органическими остатками окрашивают верх-пне слои почв в серый, темно-серый, а иногда в черный цвет.

Под воздействием живых организмов и органических кислот происходят глубокие изменения и в минеральной части материнской породы, которая с течением времени разделяется на слои — горизонты, отличающиеся друг от друга как по своим свойствам, так и по внешнему виду. В конечном итоге формируется совершенно новое естественноисторическое тело— почва.

Таким образом, в результате биологического круговорота веществ происходит обмен веществ и энергии между растительными и животными организмами и рыхлой материнской породой, на поверхности и в толще которой при участии микроорганизмов накапливаются, разрушаются и образуются новые органические вещества, происходят глубокие изменения в минеральном составе и свойствах почв, вызывающие в свою очередь изменения условий снабжения растений водой и пищей — в этом сущность почвообразовательного процесса.

 

процесс образования почвы почвообразующие породы.

Почвообразование. Процесс формирования почв. Все горные породы, покрывающие поверхность земного шара, с первых же моментов их образования под влиянием различных процессов начинали немедленно разрушаться.

 

В процессе выветривания (гипергенеза) изменялся первоначальный облик горных пород, как и их элементный и минеральный состав. Первоначально массивные (т.е. плотные и твердые) горные породы постепенно переходили в раздробленное состояние. Примерами раздробленных в результате выветривания горных пород могут служить дресва, песок, глина. Становясь раздробленными, горные породы приобретали ряд новых свойств и особенностей: они становились более проницаемыми для воды и воздуха, в них увеличивалась общая поверхность их частиц, усиливавшая химическое выветривание, образовывались новые, в том числе и легко растворимые в воде соединения и, наконец, горные породы приобретали способность удерживать в себе влагу, имеющую большое значение для обеспечения растений водой.

Рыхлые и способные впитывать воду горные породы становились благоприятной средой для жизнедеятельности бактерий и различных растительных организмов. Постепенно происходило обогащение верхнего слоя коры выветривания продуктами жизнедеятельности организмов и их отмирающими остатками. Разложение органических веществ и присутствие кислорода приводило к сложным химическим процессам, в результате которых происходило накопление в горной породе элементов зольной и азотной пищи. Таким образом, горные породы поверхностного слоя коры выветривания (их еще называют почвообразующими, коренными или материнскими породами) стали почвой. В состав почвы, таким образом, входит минеральная компонента, соответствующая составу коренных пород, и органическая компонента.

Поэтому началом процесса почвообразования нужно считать тот момент, когда на продуктах выветривания горных пород поселились растительность и микроорганизмы. С этого момента раздробленная горная порода стала почвой.

 

Почвообразующие, или материнские породы — это рыхлые, выветривающиеся горные породы, из которых вследствие развития процессов почвообразования формируются почвы.

Основным процессом в образовании материнских пород является выветривание. Это длительный, сложный и динамичный процесс. Различные скорость и особенности разрушения горных пород приводят к формированию неодинаковых рыхлых материнских почвообразующих пород, отличающихся признаками и свойствами. К ним относятся следующие материнские породы.

Элювий — это продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте образования. В горных районах на склонах элювий представляет собой обломки горных пород, перемешанные с мелкоземом.

Эоловые отложения образуются под влиянием ветра. Это — пески дюн и барханов, бугристые и кучевые пески, рассортированные по механическому составу с неправильной косой слоистостью. Нередко под ним встречаются погребенные почвы.

Лессы — отложения палевого цвета, карбонатные, неслоистые, пористые, на 70—85 % состоящие из пылеватых частичек, хорошо рассортированные, образуют вертикальные стенки. Наиболее ве­роятное происхождение лессов — эоловое. Чаще всего встречаются по окраинам пустынь, в условиях засушливого климата в предгорьях.

Делювиальные отложения формируются в нижних частях склонов. Они состоят из материала, снесенного с водоразделов талой и дождевой водой, обычно хорошо рассортированы и, как правило, сложены из более мелких частиц, чем материнские породы, на водоразделах, часто гумусированы. Там, где водоразделы переходят в нижние части склонов, образуются делювиально-элювиальные отложения.

Пролювиальные отложения образуются под влиянием временных грязево-каменных селевых потоков, которые, вырываясь на равнинные участки, растекаются и формируют конусы выноса, состоящие из разнородного обломочного материала. При образовании временных водотоков в оврагах происходит также вынос материалов в широкие долины балок или рек. Эти отложения обычно более или менее сортированы, слоисты, могут быть выделены в природных условиях и называются пролювиально-аллювиальными отложениями оврагов.

Аллювиальные отложения — это отложения постоянно действующих водотоков (рек, крупных ручьев). Долины рек полностью сложены аллювиальными отложениями. Эти отложения легко определяются по следующим признакам: они слоисты, хорошо сортированы по механическому составу (сверху обычно более мелкие, чем снизу), могут содержать включения торфа. Древне-аллювиальные отложения с течением времени изменяются в процессе почвообразования, теряя слоистость.

Озерные отложения образуются на дне озер. Очень часто это тонкие илистые слоистые отложения, нередко перемешанные с органическими остатками, образующие сапропелевый и органический илы и даже торф.

Морские отложения побережий состоят, как правило, из грубообломочного материала, валунов, гальки, хорошо сортированы. Отложения мелких морей — шельфовые отложения (чаше всего песчаные) имеют тонкую слоистость, хорошо сортированы по механическому составу. В дельтах часто образуются песчано-илистые или илистые отложения, сформировавшиеся из морских и речных отложений, насыщенных органическими веществами, железомарганцевыми и фосфоритными новообразованиями. В мелководной части образуются отложения органического и химического происхождений: ракушечники, известняки, соли. На материковом склоне образуются пестроцветные илы и глины, содержащие значительное количество соединений железа, органических веществ и карбонатов. Они всегда засолены и при выходе на поверхность способствуют образованию засоленных почв.

Ледниковые отложения — рыхлые горные породы, перенесенные ледником. Как правило, они не сортированы, неслоисты, имеют разный механический состав — от песков до тяжелых суглинков красного, желтого и красно-бурого цвета. Содержат значительное количество часто грубошлифованных неокатанных камней — валунов различного размера, хрящей, хаотически расположенных линз и прослоек разного механического состава. Отложения могут иметь кислую, нейтральную и слабощелочную реакции.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: