Что такое выветривание?

§18. Рельеф: скульптура поверхности



1. Какие внешние процессы и как влияют на рельеф России?

На рельеф поверхности Земли влияют следующие процессы: деятельность ветра, вод, ледников, органического мира и человека.

2. Что такое выветривание? Какие существуют виды выветривания?

Выветривание – совокупность естественных процессов, приводящих к разрушению горных пород. Выветривание условно подразделяется на физическое, химическое и биологическое.

3. Какое влияние на рельеф оказывают текучие воды, ветер, многолетняя мерзлота?

Временные (формируются после дождей или таяния снега) и реки размывают породы (этот процесс называют эрозией). Временные потоки воды прорезают овраги. Со временем эрозия может уменьшиться, тогда овраг постепенно превращается в балку. Реки образуют речные долины. Подземные воды растворяют некоторые горные породы (известняк, мел, гипс, соль), в результате образуются пещеры. Разрушительную работу моря обеспечивают удары волн о берег. Удары волн образуют в берегу ниши, а из остатков горных пород образуется, вначале каменисты, а затем песчаный пляж. Иногда волны вдоль берега намывают узкие косы. Ветер выполняет три вида работы: разрушительную (выдувание и развенчание рыхлых пород), транспортную (перенос ветром обломков пород на большие расстояния) и творческую (откладывание перенесенных обломков и образование различных эоловых форм поверхности). Многолетняя мерзлота влияет на рельеф, так как вода и лед имеют разную плотность, вследствие чего замерзающие и оттаивающие породы подвержены деформации – пучение, связанное с увеличением объема воды при замерзании.

4. Какое влияние на рельеф оказало древнее оледенение?

Ледники оказывают существенное влияние на подстилающую поверхность. Они сглаживают неровности рельефа и сносят обломки горных пород, расширяют речные долины. К тому же они создают формы рельефа: троги, кары, цирки, карлинги, висячие долины, «бараньи лбы», озы, друмлины, мореные гряды, камы и др.

5. По карте на рисунке 30 определите: а) где находились основные центры оледенений; б) куда из этих центров растекался ледник; в) как проходит граница максимального покровного оледенения; г) какие территории покрывал ледник, до каких не дошёл.

А) Центрами оледенения были: Скандинавский полуостров, острова Новая Земля, полуостров Таймыр. Б) Движение из центра Скандинавского полуострова было направленно радиально, но преимущество получило юго-восточное направление; оледенение островов Новая Земля, так же было радиальным и в целом направленно на юг; оледенение полуострова Таймыр было направлено на юго-запад. В) Граница максимального оледенения проходит по северо-западной части Евразии, при этом в Европейской части России она имеет больше распространение на юг, чем в Азиатской, где она ограничена лишь севером Средне-Сибирского плоскогорья. Г) Ледник покрыл территории северной и центральной части Восточно-Европейской равнины, дошел до 600 северной широты в Западной Сибири и 62-630 северной широты в Сердене-Сибирском плоскогорье. Территории северо-востока страны (Восточной Сибири и Дальнего Востока), а также пояс гор Южной Сибири, юг Западной Сибири и Восточно-Европейской равнины, Кавказ оказались вне зоны оледенения.

6. По карте на рисунке 32 проследите, какую часть территории России занимает многолетняя мерзлота.

Примерно 65% территории России занимает многолетняя мерзлота. В основном она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье; при этом её западная граница начинается с участков крайнего севера Печерской низменности, затем идет по территории Западной Сибири в районе среднего течения реки Оби, и спускается на юг, где начинается в истоках правого берега Енисея; на востоке оказывается, ограничена Буреинским хребтом.

7. Проведите следующую работу но определению понятия «выветривание»: а) дайте известное вам определение; б) найдите другие определения понятия в справочниках, энциклопедиях, Интернете; в) сопоставьте эти определения и сформулируйте своё.

Выветривание – это разрушение горных пород. Определения, взятые из Интернета: «Выветривание – совокупность процессов физического и химического разрушения горных пород и слагающих их минералов на месте их залегания: под воздействием колебаний температуры, циклов замерзания и химического воздействия воды, атмосферных газов и организмов»; «Выветривание – процесс разрушения и изменения горной породы в условиях земной поверхности под влиянием механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и организмов». Синтез собственного определения и определений, взятых из Интернета: «Выветривание – это постоянный процесс разрушения горных пород под действием внешних сил Земли, физическим, химическим и биологическим способом»

8. Докажите, что рельеф изменяется под воздействием хозяйственной деятельности человека. Какие аргументы в вашем ответе будут наиболее значимыми?

В антропогенном воздействии на рельеф выделяют: А) техногенное разрушение горных пород, путем добычи полезных ископаемых и создании карьеров, шахт, штольней; Б) перемещение горных пород – перевозка нужных полезных ископаемых, ненужных грунтов при строительстве зданий и т.д.; В) накопление перемещенного горных пород, к примеру, строительство дамбы, плотины, образование терриконов (отвалов) пустых, ненужных пород.

9. Какие рельефообразующие процессы наиболее характерны в современный период для вашей местности? Чем они обусловлены?

В Челябинской области, в настоящее время можно встретить все виды выветривания: физическое – разрушение Уральских гор при постоянно дующих ветрах, также постоянные изменения температур приводят к физическому разрушению горных пород, текучие воды горных рек, хоть медленно, но постоянно расширяют русло и увеличивают речные долины, на востоке области каждую весну при обильном таяние снегов формируются овраги. Также на границе с республикой Башкортостан, в горных районах происходят процессы карстования – образования пещер. Также и биологическое выветривание встречается на территории области, так на востоке бобры создают запруды, иногда в болотах выгорают торфяные залежи, образуя пустоты. Сильное воздействие на рельеф оказывает развитая горнодобывающая промышленность области, создавая карьеры и шахты, терриконы и отвалы, выравнивая поднятия.

Прочитайте текст.

обочине, у высокого дощатого забора. (3) Все тянулась к свету и вот поднялась, долговязая, как подросток, угловатая и милая, мотая на ветру кудрявой головой.

(4) Наступил август. (5) Тонкие ветки рябины согнулись под тяжестью пышных богатых гроздьев, ярко и празднично окрашенных. (6) Деревце запылало, как костер на юру. (7) Хороша была рябинка и в погожий день, когда гроздья смеялись навстречу солнцу, и после дождя, когда каждая ягода дрожала в капле воды и ветки застенчиво протягивали свои добрые длинные листья, склеенные, как пальцы после долгого рукопожатья.

(8) Шла мимо девочка.

(9) Увидела рябинку, поахала.

(10) – Возьму-ка я одну веточку. (11) Одна веточка – это ведь так мало, ничего с деревцем не случится.

(12) И она была по-своему права.

(13) Ехал на машине усатый дядька.

(14) – Ух ты…(15) Прямо картинка… (16) Шикарно!

(17) Он остановил машину, вылез из-за руля. (18) ветки рябины так и затрещали под его сильной рукой.

(19) – Вот какая стоит богатая, небось не обеднеет, если я прихвачу для жинки две-три ветки.

(20) Что ж, он был тоже по-своему прав.

(21) Под вечер шли туристы.

(22) – Хорошая рябинка, правда, ломаная. (23) Ну, Зинка, чур, всем по одной! (24) Зря не брать, слышишь, Витька, только по одной! (25) Мы народ организованный, должны подавать пример…

(26) Шел в сумерках влюбленный.

(27) – Эх, какое дерево искорежили, смотреть больно. (28) Бездушные люди, не умеют беречь красоту!

(29) На рябинке горела одна-единственная яркая кисть, которую никто, видимо, не смог достать. (30) Влюбленный был высокого роста, он встал на цыпочки и сумел-таки дотянуться. (31) Все равно последняя кисть, она уже дереву не поможет… (32) А Люсенька обрадуется.

(33) На другой день приехал хозяйственник.

(34) – Что это еще за уродец? – строго спросил он, наткнувшись на рябинку.

(35) – Убрать. (36) Срубить. (37) А то весь вид портит.

(38) И он был по-своему прав.

(39) В этой истории все правы. (40) Виноватых нет. (41) Но и рябинки тоже нет.

(По Н. Соколовой)

Задания.

1) Каков смысл этой притчи? Исключите из перечня ответов лишний:

а) У каждого человека своя правда.

б) Надо задумываться над последствиями своих поступков.

в) Не кивайте на других, когда сами виноваты.

г) Надо беречь красоту.

2) Какая из указанных фраз звучит особенно иронично, потому что обнаруживает противоречие между словами героя и его действиями?

а) 11 б) 19 в) 25 г) 37

3) Определите стиль и тип речи__________________________

4) Какие предложения связаны друг с другом с помощью контекстных синонимов?

а) 2 и 3 б) 5 и 6 в) 9 и 10 г) 13 и 17

5) В каком из данных предложений обратный порядок слов служит средством выразительности, придавая тексту сказовый характер?

а) 1 б) 4 в) 19 г) 29

6) Сколько раз звук встречается в предложениях 17-19?

7) Определите количество морфем в выделенных словах. Сделайте их морфемный разбор.

8) Укажите способ образования подчеркнутых слов.

9) В предложениях 29 – 38 найдите слово(-а) с тремя суффиксами.______________________________________

10) Объясните правописание суффикса причастия в предложении 7._______________________________________

11) Объясните правописание Н в слове ломаная (предложение 22)._____________________________________

12) К какой части речи относится первое слово в предложении 27?________________________________

13) Укажите номера предложений, в которых инфинитив выступает в роли глагола повелительного наклонения.

14) Назовите часть речи, к которой принадлежит слово организованный в предложении 25.___________________

15) Из предложения 7 выпишите производный предлог.

16) Среди предложений 1-5 найдите такое, где есть два слова с чередующейся гласной в корне, напишите номер предложения._____________________

17) Из предложений 8-10 выпишите словосочетание со связью ПРИМЫКАНИЕ._______________________________

18) Среди предложений 28 — 41 найдите распространенное(-ые) безличное(-ые). Запишите номер(-а)._________________

19) В первых трех абзацах найдите предложение с уточняющим обстоятельством. Напишите номер.__________

20) В предложениях 1-7 найдите предложение(-я), где есть обособленное обстоятельство, обособленное определение и сравнительный оборот.______________

21) Сколько придаточных в предложении 7?___________

22) Определите вид придаточного в предложении 19._______

23) Какие средства выразительности используют­ся в тексте? Укажите их роль.

ДАЙТЕ ПОЖАЙЛУСТА ОТВЕТЫ НА ЭТО ЗАДАНИЯ С ПОЯСНЕНИЕМ .

физическое выветривание

Смотреть что такое «физическое выветривание» в других словарях:

  • ФИЗИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ УГЛЕЙ — см. Выветривание углей. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

  • ВЫВЕТРИВАНИЕ — ВЫВЕТРИВАНИЕ, в геологии и физической географии разрушение и химическое изменение горных пород и минералов на поверхности Земли в результате физических, химических и органических процессов. Влияет на образование почвы и играет основную роль в… … Научно-технический энциклопедический словарь

  • Выветривание — Совокупность процессов физического, химического и биологического разрушения минералов и горных пород верхней части литосферы под влиянием колебаний температуры, влажности, воздействия газов (атмосферных и растворенных в воде), растений и т.п.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Выветривание — процесс изменения и разрушения минералов и г. п. на поверхности Земли под воздействием физ., хим. и орг. агентов. Различают физ. (механическое) и хим. В. Некоторые выделяют также орг. В. Физическое В. происходит под воздействием изменения… … Геологическая энциклопедия

  • ВЫВЕТРИВАНИЕ ФИЗИЧЕСКОЕ (МЕХАНИЧЕСКОЕ) — см. Выветривание. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

  • ВЫВЕТРИВАНИЕ — основа почвообразовательного процесса, заключающаяся в превращении твердых горных пород в рыхлые образования. Разрушению породы, лежащей в основании почвенного горизонта или же на недавно обнажившейся поверхности, способствуют физические… … Экологический словарь

  • выветривание физическое (механическое) — Происходит под воздействием колебания (повышения или понижения) температуры, замерзания или оттаивания воды в трещинах (особенно в полярных областях), деятельности животных и растений (сверление, рост корней и т.д.), испарения и кристаллизации… … Справочник технического переводчика

  • ВЫВЕТРИВАНИЕ — физическое разрыхление горных пород и почвенного покрова и химическое их изменение под влиянием атмосферных условий, воды и органической жизни. См. Ветровая эрозия … Словарь ветров

  • Выветривание — разрушение горных пород. Совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, приводящих к образованию продуктов выветривания. Происходит за счёт действия на литосферу гидросферы,… … Википедия

  • Выветривание — процесс разрушения и изменения горных пород в условиях земной поверхности под влиянием механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и организмов. По характеру среды, в которой происходит В., различают… … Большая советская энциклопедия

§ 13. Выветривание горных пород



Вопрос 1. Что такое горные породы и минералы?

Горными породами называют тела, состоящие из нескольких минералов. По происхождению выделяют магматические, осадочные и метаморфические горные породы. Минералы — это тела, имеющие однородный состав.

Вопрос 2. Чем отличаются горные породы и минералы?

Горные породы — состоят из минералов более или менее постоянного состава. Минералы, как правило, – однородные кристаллические вещества с упорядоченной внутренней структурой и определенным составом, который может быть выражен соответствующей химической формулой.

Вопрос 3. Какие бывают виды горных пород и минералов?

По происхождению горные породы делятся на три группы: Магматические, Осадочные, Метаморфические.

Вопрос 4. Всегда ли горные породы и минералы разрушаются только под воздействием природных сил?

Нет, их так же разрушает человек, когда добывает полезные ископаемые.

Вопрос 5. Что такое выветривание?

Выветривание — процесс разрушения горных пород и минералов под влиянием физических, химических и биологических факторов. Соответственно различают физическое, химическое и биогенное выветривание.

Вопрос 6. Какие существуют виды выветривания?

Различают физическое, химическое и биогенное выветривание.

Вопрос 7. Что является главными причинами физического выветривания?

Физическое выветривание связано с действием движущейся воды, ветра, а также температурного расширения и сжатия горных пород. В результате физического выветривания образуются обломочные горные породы.

Вопрос 8. Что такое биогенное выветривание?

Биогенное выветривание — разрушение горных пород и минералов, связанное с деятельностью растений и животных.

Вопрос 9. Что такое техногенное выветривание?

Хозяйственная деятельность человека приводит в техногенному (или антропогенному) разрушению горных пород.

Вопрос 10. Почему силы выветривания называют внешними силами?

Силы выветривания называют внешними, чтобы отличать их от внутренних сил, связанных с процессами, происходящими в недрах земного шара.

Вопрос 11. Что является основной причиной возникновения химического выветривания?

Химическое выветривание — растворение горных пород и минералов. Этот вид выветривания связан с тем, что вода способна растворять многие вещества и горные породы. К таким породам относится известняк, гипс и многие соли.

Вопрос 12. Как в процессе физического выветривания образуются обломочные горные породы?

В результате физического выветривания при температурном расширении и сжатии горных пород они разрушаются и образуются обломочные горные породы.

Вопрос 13. Приведите примеры техногенных процессов, формирующих рельеф Земли.

Примером может быть разработка песчаных, каменных и прочих карьеров, угольных шахт.

Вопрос 14. Приведите примеры взаимосвязи техногенных и природных процессов разрушения горных пород.

В результате добычи песка изменяется водный баланс территории, стенки карьеров начинают размываться ручьями, в результате возникают обвалы породы и затопление нижних горизонтов карьера.

Вопрос 15. На основе текста параграфа составьте схему «Выветривание горных пород».

Типы выветривания

Различают несколько типов выветривания, которые могут преобладать в разной степени:

  1. физическое, или механическое (трение, лёд, вода и ветер);
  2. химическое;
  3. биологическое (органическое);
  4. радиационное (ионизирующее).

Физическое, или механическое

«Арка» в штате Юта (США), пример механического выветривания

Чем больше разница температур в течение суток, тем быстрее происходит процесс выветривания. Причиной механического выветривания также является попадание в трещины воды, которая при замерзании увеличивается в объёме на 1/10, что способствует ещё большему выветриванию породы. Если глыбы горных пород попадут, например, в реку, то там они медленно стачиваются и измельчаются под воздействием течения. Селевые потоки, ветер, сила тяжести, землетрясения, извержения вулканов также содействуют физическому выветриванию горных пород.

Механическое измельчение горных пород приводит к пропусканию и задерживанию породой воды и воздуха, а также значительному увеличению площади поверхности, что создаёт благоприятные условия для химического выветривания. В результате катаклизмов с поверхности могут осыпаться породы, образуя плутонические породы. Всё давление на них оказывают боковые породы, из-за чего плутонические породы начинают расширяться, что ведёт к рассыпанию верхнего слоя пород.

Химическое

Скалы у Колыванского озера, Алтайский край

Химическое выветривание — это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественное изменение их химического состава с образованием новых минералов и соединений. Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода — энергичный растворитель горных пород и минералов. Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород — гидролиз — приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решётки на ионы водорода диссоциированных молекул воды:

KAlSi3O8+H2O→HAlSi3O8+KOH

Образующееся основание (KOH) создаёт в растворе щелочную среду, при которой происходит дальнейшее разрушение кристаллической решётки ортоклаза. При наличии углекислого газа KOH переходит в форму карбоната:

2KOH+CO2=K2CO3+H2O

Взаимодействие воды с минералами горных пород приводит также и к гидратации — присоединению частиц воды к частицам минералов. Например:

2Fe2O3+3H2O=2Fe2O3·3H2O

В зоне химического выветривания также широко распространена реакция окисления, которой подвергаются многие минералы, содержащие способные к окислению металлы. Ярким примером окислительных реакций при химическом выветривании является взаимодействие молекулярного кислорода с сульфидами в водной среде. Так, при окислении пирита наряду с сульфатами и гидратами окислов железа образуется серная кислота, участвующая в создании новых минералов.

2FeS2+7O2+H2O=2FeSO4+H2SO4;

12FeSO4+6H2O+3O2=4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3;

2Fe2(SO4)3+9H2O=2Fe2O3·3H2O+6H2SO4

Биогенное

Биогенное выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения, лишайники). В процессе своей жизнедеятельности они воздействуют на горные породы механически (разрушение и дробление горных пород растущими корнями растений, при ходьбе, рытьё нор животными). Особенно большая роль в биогенном выветривании принадлежит микроорганизмам.

Радиационное

Радиационным выветриванием называется разрушение пород под действием радиационного, или солнечного, излучения. Радиационное выветривание оказывает влияние на процессы химического, биологического и физического выветривания. Характерным примером породы, подверженной радиационному выветриванию, может служить реголит на Луне.

Причины и последствия выветривания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Выветривание

Выветривание — разрушение горных пород под воздействием ряда факторов. Приходя в контакт с атмосферой, гидросферой и биосферой, горные породы, ранее находившиеся на глубине, подвергаются изменению своего состояния, нарушению сплошности и, наконец, дезинтеграции, разрушению на мелкие частицы. Выветривание можно разделить на три вида механическое, химическое и биологическое.

Механическое или морозное выветривание, происходит при замерзании воды попавшей в трещины горных пород. Вода, замерзая, превращается в лед, объем которого на 10% больше, и при этом создается давление на стенки, например, трещины, до 200 МПа, что значительно больше прочности большинства горных пород. Такое же расклинивающее действие на породы оказывают кристаллы соли при их росте из раствора. Механическое расклинивающее воздействие на горные породы оказывают корни деревьев и кустарников, которые, увеличиваясь в объеме, создают большое добавочное напряжение на стенки трещины. Даже мелкие грызуны, а также черви, муравьи и термиты оказывают механическое воздействие на горную породу, роя ходы до 1,5 м глубиной.

Химическим выветриванием называется разрушение горных пород под воздействием воды, кислорода, углекислоты и органических кислот, содержащихся в воздухе и воде и воздействующих на поверхность пород, растворяя их. Химические выветривание представлено несколькими основными процессами: растворением, окислением, гидратацией, восстановлением, карбонатизацией, гидролизом.

Растворение играет наиболее важную роль, т.к. связано с воздействием воды, в которой растворены ионы Na, К, Mg, Са, CI, SO, НСО3 и др. Особенно существенны ионы водорода (Н), гидроксильный ион (ОН) и содержание О, СО и органических кислот. Как известно, концентрации ионов Н оценивают в виде рН-логарифма концентрации ионов. При рН = 6 растворимость железа в 100 тыс. раз (!) больше, чем при рН = 8,5. Глинозем — Al2O3, практически нерастворимый при рН от 5 до 9, при рН < 4 прекрасно растворяется. Кремнезем — SiO2 — значительно увеличивает свою растворимость при пере-ходе от кислых растворов с рН < 7 к щелочным рН > 7. Отсюда ясно, какую важную роль играет водородный ион в ускорении процессов химического выветривания, в частности растворения. Хорошо растворяются соли хлористо-водородной и соляной кислот. Так, на 100 частей воды по весу NaCl приходится 36 частей, RC1 — 32, MgCl — 56, CaCl — 67. Карбонаты и сульфаты растворяются хуже, например на 10 тыс. частей воды всего 20 частей CaSO4, или 25 частей CaSO4 +2H2O. Еще хуже растворяются карбонатные породы, известняки, мергели, доломиты. Однако если растворение продолжается длительное время, то возникает большое разнообразие карстовых форм рельефа, включая глубокие, многокилометровые пещеры

Окисление представляет собой взаимодействие горных пород с кислородом и образование оксидов или гидроксидов, если присутствует вода. Сильнее всего окисляются закисные соединения железа, марганца, никеля, серы, ванадия и других элементов, которые легко соединяются с кислородом.

Легко окисляется такой распространенный минерал, как пирит:

FeS2 + mO2 + nH2O>FeSO4> Fe2 (SO4)3>Fe2O3•nH2O

Таким образом, на «выходе» после окисления получается такой распространенный минерал, как лимонит, или бурый железняк.

Следы окисления в виде пород, окрашенных в бурый, охристый цвет, наблюдаются везде, где в породах содержатся железистые минералы или их включения.

Восстановление происходит в отсутствие химически связанного кислорода, когда сильным восстановителем является органическое вещество, сформировавшееся в результате отмирания болотной растительности. При этом необходимы анаэробные условия в неподвижной, застойной воде, например в болотах. Восстановительные процессы превращают породы с оксидом железа, окрашенные в бурые, желтые и красноватые цвета, в серые и зеленые. Под торфом иногда возникает глинистая серо-зеленая масса, называемая глеем.

Гидролиз — это довольно сложный процесс, особенно затрагивающий минералы из группы силикатов и алюмосиликатов. Происходит он при взаимодействии ионов Н и ОН с ионами минералов, следовательно, для гидролиза всегда необходима вода. Гидролиз приводит к нарушению первичной кристаллической структуры минерала и возникновению новой структуры уже другого минерала. Наиболее распространенный пример — это гидролиз ортоклаза, одного из полевых шпатов, часто встречающегося в горных породах, особенно в гранитах. Гидролиз в присутствии СО приводит к образованию нерастворимого минерала каолинита и выносу бикарбоната калия и кремнезема.

Примеры реакции гидролиза:

2 KАlSi3O8 + 3H2O + 2CO2 > Al2Si2O5 (OH)4 + H4SiO4 +2KHCO3

ортоклаз, каолинит кремнекислота бикарбонат калия

микроклин

СaАl2Si2O8 + 3H2O + 2CO2 > Al2Si2O5 (OH)4 + Са(HCO3)2 + H4SiO4

аноритт каолинит бикарбонат Сa

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. Все поверхностные воды содержат углекислый газ, поступающий из атмосферы или из разлагающегося в почве органического вещества. Растворенный углекислый газ реагирует с водой, при этом образуется углекислота:

Н2О + СО2 = Н2 СО3

Углекислота диссоциирует на ионы водорода (Н+) и бикарбоната (НСО3-) и ионы карбоната (СО32-). Поэтому насыщенная углекислой вода растворяет многие минералы легче, чем чистая вода, т.е. является активным агентом выветривания.

Гидратация — это процесс присоединения воды к минералам и образования новых минералов. Самый простой пример — переход ангидрита в гипс.

CaSO4 + 2H2O>CaSO4 • 2H2O

Объем породы при гидратации увеличивается, что может привести к деформациям отложений.

Биологическое выветривание. Горные породы на своих поверхностях содержат огромное количество микроорганизмов. На 1 г выветрелой породы может приходиться до 1 млн. бактерий. Как только порода начинает выветриваться, на ней сразу же поселяются бактерии и сине-зеленые водоросли, затем лишайники и мхи, которые растворяют и разрушают поверхностный слой породы, и после их отмирания на ней образуются углубления, ямки, борозды, заполненные сухой биомассой отмерших организмов. Наиболее распространены грибные гифы (ветвящиеся тяжи) и микроколонии из округлых клеток. Грибы, как правило, интенсивно окрашены различными пигментами — меланином, каротиноидами, микроспоринами, которые вызывают потемнение трещин и придают поверхности мрамора, например, красновато-бурый, бурый — почти черный — цвет. Еле заметные трещинки на поверхности камней обладают другими экологическими обстановками, нежели обстановки на гладкой поверхности породы. Там больше влаги и меньше света. Поэтому в субаэральных пленках на поверхности камней преобладают микроскопические грибы, гифы которых активно растут, удлиняются и в конце концов покрывают всю поверхность камня. Таким образом, на поверхности горных пород формируются сообщества микроорганизмов, играющие важную роль в процессах выветривания.

Чаще всего перечисленные выше типы выветривания действуют одновременно. Однако под воздействием климата, водного режима, смены суточной и сезонной температур решающим становится какой-нибудь один тип, подчиняющийся климатической зональности. Так, во влажной тропической зоне химическое выветривание благодаря высокой температуре протекает интенсивно, с максимумом выщелачивания. Несколько менее энергично такое же выветривание происходит в таежно-подзолистой зоне. В пустынях, полупустынях и тундре преобладает физическое выветривание, тогда как химическое сходит на нет.

2. Коры выветривания

выветривание элювий горный порода

В результате единого сложного взаимосвязанного физического, химического и хемобиогенного процесса разрушения горных пород образуются различные продукты выветривания. 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.

В истории геологического развития земной коры неоднократно возникали благоприятные условия для образования мощных автоморфных кор выветривании. К их числу относятся: высокая температура и влажность, относительно выровненный рельеф, обилие растительности и продолжительность периода выветривания.

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

Значительная мощность и наиболее полный профиль коры выветривания формировался в тропической лесной области, где выделяются следующие зоны:

1. Дезинтегрированния;

2. Гидрослюдисто-монтмориллонит-бейделитовая;

3. Каолинитовая;

4. Гиббсит-гематит-гетитовая.

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).

Приведенная зональность представляет собой идеализированную схему, иллюстрирующую общую направленность процесса выветривания. Конкретные климатические условия и состав материнских пород на отдельных участках земной поверхности в различные промежутки геологического времени могли ускорять или задерживать процесс выветривания, в результате чего формировались сокращенные или неполные профили вплоть до образования однозонального профиля коры выветривания. Например, в пустынях и полупустынях элювий состоит преимущественно из различных обломков, щебня, дресвы, образующихся при физическом выветривании. Сокращенные и неполные профили известны в районах с высокими температурами и интенсивного водообмена, где некоторые зоны выпадают вплоть до образования однозонального профиля, состоящего из свободных окислов и гидроокислов Fe и Al, располагающегося на неизмененных породах.

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.

3. Тектонические движения земной коры

Земная кора постоянно испытывает движения, чаще всего очень медленные, но при землетрясениях очень быстрые, почти мгновенные. Это явление было подмечено еще в далекой древности Пифагором. Известно много мест на земном шаре, где целые города оказались на дне моря, а некоторые портовые сооружения — на суше. Примерами служат поселения древнегреческих колоний на Черноморском побережье: Созополь в Болгарии, Диоскурия в районе современного Сухуми и др. На Коринфском перешейке, соединяющем материковую Грецию с полуостровом Пелопоннес, храм, выстроенный в I в. п. э. на суше, ныне покрыт водами моря. На Новой Земле причалы, построенные поморами еще в XVIII в., сейчас находятся выше уровня моря и довольно далеко от берега. Скандинавия медленно поднимается, а горное сооружение Большого Кавказа каждый год «вырастает» почти на 1 см. Очень медленные поднятия и опускания испытывают и равнинные участки Русской плиты, Западносибирской низменности, Восточной Сибири и многих других районов.

Земная кора испытывает не только вертикальные, но и горизонтальные перемещения, причем их скорость составляет десяток сантиметров в год. Иными словами, земная кора постоянно находится в медленном движении. Необходимо различать кажущиеся движения, связанные с колебаниями уровня моря, и реальные, обусловленные собственно перемещениями земной коры. Таяние ледников, образование поднятий в океанах, увеличение средней температуры воды, уменьшение ее плотности и т.д. — все это вызывает повышение уровня океана, но это не означает, что то место на побережье, где происходят измерения, опускается. Необходима обработка длинного ряда наблюдений за десятки лет, чтобы выявить действительные вертикальные колебания земной коры. Резко усиливают колебания земной коры гляциоизостатические движения, связанные с таянием ледников и «всплыванием» их после снятия нагрузки. Так поднимаются Балтийский и Канадский щиты.

Для изучения деформаций, обусловленных тектоническими или вулканическими процессами, используют наклономеры и деформографы с погрешностями измерений до 0,001 мм. Перед извержением вулканов поднимающаяся магма вызывает деформацию — подъем вулканической постройки, что улавливается приборами. Вообще, в вулканических областях земная кора испытывает быстрые и значительные колебания. В Италии, недалеко от Неаполя, есть городок Поццуоли. В нем на древней рыночной площади сохранились колонны так называемого храма Сераписа, которые, правда, к храму не имеют отношения. На некоторой высоте от своего основания колонны изъедены сверлящими моллюсками, а ниже них поверхность колонн ими не повреждена. Поццуоли находится вблизи еще недавно действовавших вулканов, например Сольфатары, где происходит выделение сернистых газов. Сооружение, выстроенное на суше в начале нашей эры, частично оказалось засыпанным вулканическим пеплом на высоту 2-3 м. Затем оно опустилось ниже уровня моря, и моллюски-камнеточцы «обработали» поверхность мраморных колонн. После этого опять наступило поднятие. И так происходило несколько раз. Все это свидетельствует об активности тектономагматических движений в районе действующих вулканов.

Для выявления вертикальных движений используют повторное высокоточное нивелирование вдоль определенных профилей, например через Большой Кавказ. Такие профили, измерения на которых проводились несколько раз с интервалом 10-15 лет, дают весьма любопытные материалы о скорости и направленности современных тектонических движений. Для многих регионов мира составлены карты современных вертикальных движений. Измерение горизонтальных движений на небольших площадях производится геодезическим способом повторной триангуляции, а перемещение литосферных плит сейчас надежно установлено с помощью методов космической геодезии, точность которых весьма велика и составляет несколько миллиметров на тысячи километров. Также широко используется геодезическая спутниковая система GPS.

Деформация горных пород

В подавляющем большинстве случаев осадочные породы, образующиеся в океанах, морях, озерах, обладают первично горизонтальным или почти горизонтальным залеганием. Если мы видим, что слои залегают наклонно или вертикально, смяты в складки и т.д., т.е. их горизонтальное первичное залегание изменено, обычно говорят, что слои подверглись действию сил, причина возникновения которых может быть разнообразна. Чаще всего имеют в виду силы, приложенные к пластам горных пород либо вертикально, либо горизонтально. Такие силы называются поверхностными, т.к. они приложены к какой-то поверхности пласта горных пород — нижней или боковой. Однако в природе, кроме поверхностных, важную роль играют и объемные силы. Горная порода, например каменная соль, будучи легче окружающих пород, всплывает очень медленно (1-2 см в год), но в течение миллионов лет.

Из физики известно, что изменение объема и формы тела вследствие приложенной к нему силы называется деформацией. Причины деформаций могут быть очень разными. Это и сила тяжести, самая универсальная из всех сил; это и влияние температуры, при возрастании которой увеличивается объем, это и разбухание, увеличение объема пород за счет пропитывания водой; это и просто механические усилия, приложенные по определенному направлению к толще пород, и многое другое.

Если прилагаемая к любому телу, в частности к горным породам, нагрузка возрастает, то тело, сначала деформируемое как упругое, переходит критическую величину, называемую пределом упругости, и начинает деформироваться пластически, т.е. его уже невозможно вернуть в исходное состояние. Если же нагрузку увеличивать и дальше, то может быть превзойден предел прочности, и тогда горная порода должна разрушиться.

1) Складчатые нарушения бывают нескольких видов. Два типа складок являются главными: антиклинальная и синклинальная. Первая складка характеризуется тем, что в ее центральной части, или ядре, залегают более древние породы; во второй — более молодые. Эти определения не меняются, даже если складки наклонить, положить на бок или перевернуть.

У каждой складки существуют определенные элементы: крыло складки, угол при вершине складки, ядро, свод, осевая поверхность, ось и шарнир складки.

Слои горных пород, сминаемые в складку, скользят друг по другу, и при этом в своде складки мощность слоев увеличивается, т.к. материал слоев, раздавливаясь на крыльях, нагнетается и перемещается в своды складок. Такие складки называются подобными, потому что углы наклона всех слоев в крыле складки одинаковы и не меняются с глубиной. Но есть другой тип изгиба, когда, наоборот, мощность слоев остается везде неизменной, но при этом форма свода складки должна изменяться. Такие складки называются концентрическими.

Существует еще один очень интересный тип складок — диапировый. Образуется он в том случае, когда в толщах горных пород присутствуют пластичные и относительно легкие породы, например, такие как соль, гипс, ангидрит, реже глины. Рассмотрим его на примере соли. Плотность соли (2,2 г/см^3) меньше, чем плотность осадочных пород (в среднем 2,5-2,6 г/см^3). В далекие времена ранней Перми на месте Прикаспийской впадины существовала морская лагуна, залив. Климат был сухой, жаркий, и морская вода, попав в залив, периодически испарялась, а на дне откладывался тонкий слой соли. Так продолжалось сотни тысяч лет, и постепенно накапливавшаяся соль образовала пласт мощностью в десятки и сотни метров. Со временем климат и условия изменились и пласт соли, медленно погружаясь, был перекрыт уже другими осадочными породами — песками, глинами, известняками. Но соль легче перекрывающих ее пород, она менее плотная. Возникла инверсия плотности, т.е. легкая масса внизу, а более тяжелая — наверху. Это состояние неустойчиво, и достаточно небольших движений, например поднятия какого-то блока

земной коры под соленосным пластом, как соль начинает перетекать, двигаться и при этом вести себя как очень вязкая жидкость. Как только на пласте соли образуются вздутия, сразу же начинает действовать Архимедова сила и соль благодаря своей относительной легкости движется вверх и всплывает в виде гигантской капли или гриба.

Всплывая, соль приподнимает слои, залегающие выше, деформирует их и прорывает, появляясь иногда на поверхности в виде соляного купола.

Образование диапировых складок и соляных куполов хорошо поддается моделированию в лабораторных условиях, в котором роль соли и осадочных пород играют специально подобранные жидкости с различной плотностью, при этом размер и время формирования модели соляных куполов сокращаются в тысячи раз, но благодаря пропорциональному уменьшению вязкости эквивалентного материала сохраняются условия подобия реальным структурам. Изучение районов с соляными пластами и куполами важно потому, что соль является хорошим экраном или покрышкой для нефти и газа, не пропуская их вверх. Поэтому под солью могут находиться нефтегазовые месторождения.

Чаще всего мы видим смятые в складки слои горных пород в поперечном разрезе, в котором они выглядят наиболее эффектно. Но если разрезать складку в горизонтальной плоскости, то мы получим форму складки в плане. И можно убедиться, что складки в этом сечении также разнообразны: они могут быть вытянутыми, очень длинными, но узкими — линейными или, наоборот, овальными, почти круглыми — брахискладками; иногда они приобретают квадратную форму (в разрезе — корыта или сундуки, о которых говорилось выше). Замыкание антиклинальной складки в плане называется периклиналъю, а синклинальной — центриклиналью. Разнообразие формы складок зависит от свойств горных пород и от направления действия силы, приложенной к пластам.

Как правило, в горных областях наблюдается сложное сочетание складок в большом объеме пород, т.е. все пространство занято складками, переходящими друг в друга. Обычно такое сочетание складок называют полной складчатостью в противоположность прерывистой складчатости, характеризующейся тем, что отдельные складки разделены обширным пространством с горизонтальным залеганием пород, как, например, на Русской плите, где мы наблюдаем пологие отдельные складки, иногда называемые валами. Сочетание складок в областях с полной складчатостью приводит к образованию антиклинориев (с преобладанием антиклинальных складок) и синклинориев (с преобладанием синклинальных).

Механизмы формирования практически всех известных типов складок можно свести к трем главным типам. Первый тип — это складки поперечного изгиба. Они образуются в том случае, когда сила, сминающая горизонтально залегающий пласт, направлена перпендикулярно к нему. Второй тип складок — это складки продольного изгиба. В данном случае силы направлены вдоль пластов по горизонтали. Третий тип складок — это складки течения, или нагнетания. Они свойственны таким пластичным породам, как глины, гипс, каменная соль, ангидрит, каменный уголь. Складки из таких пород отличаются очень прихотливой формой. Надо отметить, что при высоких температурах, которые существуют на глубине несколько километров, пластичными становятся даже такие прочные породы, как кварциты, мраморы, известняки и песчаники.

Таким образом, формирование складок — это сложный и, самое главное, очень длительный процесс. Где мы наблюдаем наиболее сложно построенные складчатые пояса, в которых нагромождение складок занимает огромные пространства? Это прежде всего участки столкновения — коллизии — крупных континентальных литосферных плит, например Евро-азиатской и Африканской, между Азиатской и Индостанской, где возник грандиозный складчатый пояс Гималаев. Или это участки земной коры, в которых океанская плита погружается — субдуцирует в силу своей большей плотности — под континентальную (северо-восточная окраина Азии, Южно-Американские Кордильеры и др.). Именно в этих зонах, хотя и медленно, в течение сотен миллионов лет со скоростью 2-8 см в год, происходит сближение и взаимодействие колоссальных масс земной коры, которые и вызывают смятие, коробление и перемещение осадочных и вулканогенных пород.

2) Разрывные нарушения. Когда превышен предел прочности горных пород, и тогда они должны будут разрушиться или разорваться вдоль некоторой плоскости — образуется разрывное нарушение, разрыв или разлом, а вдоль этой плоскости происходит смещение одного массива относительно другого. Тектонические разрывы, как и складки, чрезвычайно разнообразны по своей форме, размерам, величине смещения и т.д. Для того чтобы разобраться в разрывных нарушениях, надо определить некоторые их элементы, как и в случае со складками. Так, в любом разрыве всегда присутствуют поверхность разрыва, или сместитель, и крылья разрыва, или два блока горных пород, расположенные по обе стороны от поверхности разрыва, которые и подвергаются смещению. Так как в большинстве случаев поверхность разрыва наклонена, то блок пород или крыло, располагающееся выше сместителя, называют висячим — оно как бы «висит» над ним, а блок, располагающийся ниже — лежачим. Перемещение крыльев друг относительно друга по сместителю является очень важным показателем, его величина называется амплитудой смещения.

По амплитуде смещения мы судим о том, маленькое или большое было смещение по разрыву. Но это смещение можно отсчитывать как по сместителю, так и по вертикали и горизонтали.

Существует несколько главных типов разрывов — это сброс, взброс (надвиг), покров (шарьяж) и сдвиг. При сбросе поверхность разрыва наклонена в сторону опущенного блока, при взбросе — наоборот, как и при надвиге, только в последнем случае поверхность разрыва более пологая. У покрова поверхность разрыва близка к горизонтальной. Во всех этих случаях смещение имеет вертикальную и горизонтальную компоненты, а при сдвиге смещение происходит вдоль поверхности разрыва (любого наклона) и имеет только горизонтальную компоненту.

Можно легко убедиться в том, что совершенно безразлично, двигался ли один блок, а другой был неподвижен, или они оба перемещались на одно и то же расстояние, либо на разные расстояния. Важен конечный результат, и всегда сбросом будет называться разрыв, поверхность которого наклонена в сторону относительно опущенного блока или крыла.

В случае покрова (шарьяжа) выделяют автохтон — породы, по которым перемещается тело покрова, и аллохтон, собственно покров. Передняя часть покрова называется фронтом покрова, а обнажающийся автохтон из-под аллохтона в результате эрозии — тектоническим окном. Расчлененные участки фронтальной части аллохтона называются тектоническими останцами.

Разрывные нарушения могут встречаться поодиночке, а могут образовывать сложные системы, например многоступенчатые грабены и горсты.

Грабен — это структура, ограниченная с двух сторон сбросами, по которым ее центральная часть опущена. Если сбросов с двух сторон много и они параллельны друг другу, то образуется сложный многоступенчатый грабен. Прослеживаясь на тысячи километров и образуя сложные кулисообразные цепочки, системы крупных, многоступенчатых грабенов называются рифтами или рифтовыми системами. Хорошо известна Великая Африкано-Аравийская система рифтов, прослеживаемая от южной Турции через Левант в Красное море и далее от района Эфиопии на юг Африки до реки Замбези. Длина такой континентальной рифтовой системы составляет более 6500 км, и образовалась она, по геологическим понятиям, совсем недавно, всего лишь 15-10 млн. лет тому назад.

Горстом называется структура, обладающая формой, противоположной грабену, т.е. центральная ее часть поднята. Это связано с тем, что грабен — провал, связанный с растягивающими усилиями, тогда как образование горста обусловлено сжатием.

Покров. Пожалуй, никакие другие типы разрывов не вызывали таких ожесточенных споров, среди геологов, как покровы. «Родиной» покровов считаются Альпы, где их впервые описали в конце прошлого века.

Покровы и надвиги составляют характерную черту горно-складчатых сооружений, испытавших сильное сжатие, например Альпы, Пиренеи, Большой Кавказ, Канадские Скалистые горы, Урал и так далее. В настоящее время установлены покровы в Аппалачских горах востока Северной Америки, переместившиеся на запад по очень пологой поверхности более чем на 200 км с востока.

Еще более яркий пример — это Скандинавские горы, которые, протягиваясь с юга на север на 1500 км, представляют собой гигантский покров, надвинутый по горизонтальной поверхности с запада, со стороны Атлантики, на древние кристаллические толщи Балтийского щита на расстояние более 250 км. Из-под разрушенного и размытого покрова (аллохтона) местами в тектонических окнах проглядывают породы автохтона, т.е. тех толщ, по которым покров двигался.

Покровы и надвиги интересны тем, что под ними могут залегать важные полезные ископаемые, особенно нефть и газ. Но на поверхности никаких признаков нефти нет, и, чтобы добраться до нее, надо пробурить 3-4 км совсем других пород — аллохтона, что было сделано в Аппалачах и Предкарпатье, да и во многих других местах.

Большие массы горных пород, смещаемые вдоль какой-либо поверхности разрыва, благодаря своему огромному весу оказывают друг на друга мощное давление, под воздействием которого образуется гладкая, отполированная поверхность в горных породах, называемая зеркалом скольжения. Если между перемещающимися блоками горных пород попадают твердые обломки, то на зеркалах скольжения появляются штрихи и борозды, выдавленные этими обломками. Нередко в зоне разрыва наблюдается скопление остроугольных обломков разного размера за счет дробления блоков при смещении, иногда сцементированных глиной, образовавшейся из тонко перетертых обломков. Такие породы называются тектонической брекчией, или милонитом. В крупных разрывных нарушениях мощность милонитов может достигать десятков метров.

Размещено на Allbest.ru

Выветривание

Выветривание — разрушение горных пород под воздействием ряда факторов. Приходя в контакт с атмосферой, гидросферой и биосферой, горные породы, ранее находившиеся на глубине, подвергаются изменению своего состояния, нарушению сплошности и, наконец, дезинтеграции, разрушению на мелкие частицы. Выветривание можно разделить на три вида механическое, химическое и биологическое.

Механическое или морозное выветривание, происходит при замерзании воды попавшей в трещины горных пород. Вода, замерзая, превращается в лед, объем которого на 10% больше, и при этом создается давление на стенки, например, трещины, до 200 МПа, что значительно больше прочности большинства горных пород. Такое же расклинивающее действие на породы оказывают кристаллы соли при их росте из раствора. Механическое расклинивающее воздействие на горные породы оказывают корни деревьев и кустарников, которые, увеличиваясь в объеме, создают большое добавочное напряжение на стенки трещины. Даже мелкие грызуны, а также черви, муравьи и термиты оказывают механическое воздействие на горную породу, роя ходы до 1,5 м глубиной.

Химическим выветриванием называется разрушение горных пород под воздействием воды, кислорода, углекислоты и органических кислот, содержащихся в воздухе и воде и воздействующих на поверхность пород, растворяя их. Химические выветривание представлено несколькими основными процессами: растворением, окислением, гидратацией, восстановлением, карбонатизацией, гидролизом.

Растворение играет наиболее важную роль, т.к. связано с воздействием воды, в которой растворены ионы Na, К, Mg, Са, CI, SO, НСО3 и др. Особенно существенны ионы водорода (Н), гидроксильный ион (ОН) и содержание О, СО и органических кислот. Как известно, концентрации ионов Н оценивают в виде рН-логарифма концентрации ионов. При рН = 6 растворимость железа в 100 тыс. раз (!) больше, чем при рН = 8,5. Глинозем — Al2O3, практически нерастворимый при рН от 5 до 9, при рН < 4 прекрасно растворяется. Кремнезем — SiO2 — значительно увеличивает свою растворимость при пере-ходе от кислых растворов с рН < 7 к щелочным рН > 7. Отсюда ясно, какую важную роль играет водородный ион в ускорении процессов химического выветривания, в частности растворения. Хорошо растворяются соли хлористо-водородной и соляной кислот. Так, на 100 частей воды по весу NaCl приходится 36 частей, RC1 — 32, MgCl — 56, CaCl — 67. Карбонаты и сульфаты растворяются хуже, например на 10 тыс. частей воды всего 20 частей CaSO4, или 25 частей CaSO4 +2H2O. Еще хуже растворяются карбонатные породы, известняки, мергели, доломиты. Однако если растворение продолжается длительное время, то возникает большое разнообразие карстовых форм рельефа, включая глубокие, многокилометровые пещеры

Окисление представляет собой взаимодействие горных пород с кислородом и образование оксидов или гидроксидов, если присутствует вода. Сильнее всего окисляются закисные соединения железа, марганца, никеля, серы, ванадия и других элементов, которые легко соединяются с кислородом.

Легко окисляется такой распространенный минерал, как пирит:

FeS2 + mO2 + nH2O>FeSO4> Fe2 (SO4)3>Fe2O3•nH2O

Таким образом, на «выходе» после окисления получается такой распространенный минерал, как лимонит, или бурый железняк.

Следы окисления в виде пород, окрашенных в бурый, охристый цвет, наблюдаются везде, где в породах содержатся железистые минералы или их включения.

Восстановление происходит в отсутствие химически связанного кислорода, когда сильным восстановителем является органическое вещество, сформировавшееся в результате отмирания болотной растительности. При этом необходимы анаэробные условия в неподвижной, застойной воде, например в болотах. Восстановительные процессы превращают породы с оксидом железа, окрашенные в бурые, желтые и красноватые цвета, в серые и зеленые. Под торфом иногда возникает глинистая серо-зеленая масса, называемая глеем.

Гидролиз — это довольно сложный процесс, особенно затрагивающий минералы из группы силикатов и алюмосиликатов. Происходит он при взаимодействии ионов Н и ОН с ионами минералов, следовательно, для гидролиза всегда необходима вода. Гидролиз приводит к нарушению первичной кристаллической структуры минерала и возникновению новой структуры уже другого минерала. Наиболее распространенный пример — это гидролиз ортоклаза, одного из полевых шпатов, часто встречающегося в горных породах, особенно в гранитах. Гидролиз в присутствии СО приводит к образованию нерастворимого минерала каолинита и выносу бикарбоната калия и кремнезема.

Примеры реакции гидролиза:

2 KАlSi3O8 + 3H2O + 2CO2 > Al2Si2O5 (OH)4 + H4SiO4 +2KHCO3

ортоклаз, каолинит кремнекислота бикарбонат калия

микроклин

СaАl2Si2O8 + 3H2O + 2CO2 > Al2Si2O5 (OH)4 + Са(HCO3)2 + H4SiO4

аноритт каолинит бикарбонат Сa

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. Все поверхностные воды содержат углекислый газ, поступающий из атмосферы или из разлагающегося в почве органического вещества. Растворенный углекислый газ реагирует с водой, при этом образуется углекислота:

Н2О + СО2 = Н2 СО3

Углекислота диссоциирует на ионы водорода (Н+) и бикарбоната (НСО3-) и ионы карбоната (СО32-). Поэтому насыщенная углекислой вода растворяет многие минералы легче, чем чистая вода, т.е. является активным агентом выветривания.

Гидратация — это процесс присоединения воды к минералам и образования новых минералов. Самый простой пример — переход ангидрита в гипс.

CaSO4 + 2H2O>CaSO4 • 2H2O

Объем породы при гидратации увеличивается, что может привести к деформациям отложений.

Биологическое выветривание. Горные породы на своих поверхностях содержат огромное количество микроорганизмов. На 1 г выветрелой породы может приходиться до 1 млн. бактерий. Как только порода начинает выветриваться, на ней сразу же поселяются бактерии и сине-зеленые водоросли, затем лишайники и мхи, которые растворяют и разрушают поверхностный слой породы, и после их отмирания на ней образуются углубления, ямки, борозды, заполненные сухой биомассой отмерших организмов. Наиболее распространены грибные гифы (ветвящиеся тяжи) и микроколонии из округлых клеток. Грибы, как правило, интенсивно окрашены различными пигментами — меланином, каротиноидами, микроспоринами, которые вызывают потемнение трещин и придают поверхности мрамора, например, красновато-бурый, бурый — почти черный — цвет. Еле заметные трещинки на поверхности камней обладают другими экологическими обстановками, нежели обстановки на гладкой поверхности породы. Там больше влаги и меньше света. Поэтому в субаэральных пленках на поверхности камней преобладают микроскопические грибы, гифы которых активно растут, удлиняются и в конце концов покрывают всю поверхность камня. Таким образом, на поверхности горных пород формируются сообщества микроорганизмов, играющие важную роль в процессах выветривания.

Чаще всего перечисленные выше типы выветривания действуют одновременно. Однако под воздействием климата, водного режима, смены суточной и сезонной температур решающим становится какой-нибудь один тип, подчиняющийся климатической зональности. Так, во влажной тропической зоне химическое выветривание благодаря высокой температуре протекает интенсивно, с максимумом выщелачивания. Несколько менее энергично такое же выветривание происходит в таежно-подзолистой зоне. В пустынях, полупустынях и тундре преобладает физическое выветривание, тогда как химическое сходит на нет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *