Введение
Внешняячасть литосферы,сложеннаяпродуктамивыветривания,называетсякорой выветривания.За нижнюю границувыветриванияследует приниматьуровень грунтовыхвод в даннойместности. Вышеуровня грунтовыхвод имеютсяблагоприятныеусловия дляразвития процессоввыветривания– горные породыздесь периодическисмачиваютсяатмосфернымиосадками, а впорах и пустотахпород циркулируетвоздух.
Мощностькоры выветриванияколеблетсяобычно от единицдо несколькихдесятков метров,а в тропиках– иногда и до100-200 м.
Формированиекоры выветриванияпроисходилои в отдалённыегеологическиеэпохи. Местамиона сохраниласьдо настоящеговремени и вотличие отсовременнойназываетсяископаемойкорой выветривания.
Понятие огипергенезе(выветривании)
Наповерхностиконтинентовгорные породыпопадают вобстановку,которая болееили менее отусловий ихобразования.
Дневнаяповерхность,как геологиназывают границуземной корыи атмосферы,характеризуетсянебольшимивеличинамидавления итемпературы- в сотни и тысячираз меньше техвеличин, прикоторых возникаютмагматогенныеили метаморфогенныеминералы. Давлениеи особеннотемпературана поверхностисуши испытываютзначительныеколебания втечении сутоки года. Мощнымфактором воздействияявляется жидкаявода, содержащаярастворённыехимическиактивные соединения.На горные породыздесь такжедействует целаясерия сложныхпроцессов,связанных сразвитием живыхорганизмови почвообразованием.Всё это обуславливаетнеустойчивостьминералов,возникших виных условиях,и возникновениеновых минералов.
Выветриваниемназываетсясумма физических,химическихи физико-химическихпроцессовпреобразованиягорных породи слагающихих минераловна поверхностисуши под влияниемфакторов иусловий географическойсреды. Не следуетдумать, чтовыветриваниесвязано сдеятельностьюветра. Ветроваядеятельностьимеет весьмаотдалённоеотношение кпроцессамвыветривания.Чтобы избежатьэтой неясностисмысловогои буквальногозначения термина”выветривание”,А.Е.Ферсман в1922г предложилпроцессыпреобразованиягорных породи минераловна поверхностиобозначитьтермином “гипергенез”(от греч hyper– сверху, над).
Процессвыветриванияочень сложени включаетмногочисленныечастные процессыи явления –механические,физико-химические,химические,биогеохимические.
Чистофизические(механические)явления приводятк дезинтеграции горныхпород: к механическомуих измельчениюбез измененияминералогическогои, следовательно,химическогосостава. Механическаядезинтеграцияпород происходитв результатенеодинаковогообъёма и линейногорасширенияпородообразующихминералов подвлиянием сезонного и суточногоколебаниятемпературы.Порода рассекаетсягустой сетьютонких и тончайшихтрещин. В этитрещины поступаетвода , вследствиечего в них возникаеткапиллярноедавление. Еговеличина достигаетзначительнойвеличины. Например,в трещины шириной0,001мм капиллярноедавление составляетоколо 1,5кг/см(при обычнойтемпературе),а в трещинахтолщиной втысячу разболее тонких(1*10мм)-около1500кг/см.При расширениитрещин начинаютдействоватьявления замерзания-размерзанияводы с изменениемобъёма.
Витоге массивнаякристаллическаяпорода, сохраняясвой исходныйсостав, теряетмонолитностьи начинаетразрушаться.В первую очередьпроявляютсяскрытые напряжение, возникшие приобразованииразрушающейсяпороды, и проявляютсяотдельности– участки породы,ограниченныетрещинами иобладающиеопределённойформой. Особенноэффективнопроявляютсяокруглыеконцентрически-скорлуповатыеотдельности,образующиесяпри выветриваниинекоторыхэффузивныхи гипабиссальныхпород.
Механическаядезинтеграцияплотных горныхпород приводитк образованиюобширных развалов,глыб и россыпейщебня (курумов),коллювиальныхскоплений (отлат colluvio-скопление)щебня у подножияобрывов, протяжённыхкаменных потоковпо склонам. Этотипично дляполярных, пустынныхи высокогорныхландшафтов.
Дезинтеграцияплотных горныхпород, обрзованиев них системытрещин и микрощелейобуславливает,с одной стороны,их хорошуюводопроницае-мость, а с другой– резко увеличиваетреакционнуюповерхностьвыветривающихсяпород. Это создаётусловия дляактивизацииразнообразныхфизико-химических,химическихи биогеохимическихреакций. Осуществлениеэтих реакцийвозможно толькопри наличиисвободнойжидкой воды.
Взависимостиот составарастворённыхв них соединенийпочвенные игрунтовые водыоказываютрастворяющеедействие наминералы горныхпород. При этомв результатехимическихреакций обменавозникают новыеминералы. Примеромявляетсяметасамотическоеобразованиесмитсонитапри взаимодействиивод, содержащиххорошо растворимыйсульфат цинка,с известняками.
Подвоздействиемводы происходитгидратацияминералов, т.е.закреплениемолекул водына поверхностиотдельныхучастковкристаллохимическийструктурыминерала. Врезультатеобразуетсягидратированныеразновидности.Например, гётитпереходит вгидрогётит:
Весьмаважное значениеимеют реакциигидролиза, т.е.полного разрушениякристаллохимическойструктурыминерала подвоздействиеммолекул воды.При этом такжеобразуютсяновые минералы.Так, серпентинв результатегидролизараспадаетсяна оксиды магнияи кремния. Частичноэти соединенияудаляютсягрунтовымиводами, но взначительномколичествеостаются наместе. Оксидыкремния входятв состав аморфногоапала, а магнийпри наличиив воде углекислотыобразует магнезит:
Гидролизсиликатов сосложной кристаллохимическойструктуройсопровождаетсяне полным еёразрушением,а распадом наотдельныеблоки, из которыхзатем возникаютновые минералы.Часто этотпроцесс протекаетстадийно споследовательнымвозникновениемнесколькихминералов. Так.При гипергенномпреобразованииполевых шпатоввозникаютгидрослюды,которые затемпреврвщаютсяв минералыгруппы каолинитаили галлуазита:
Механизмэтих реакцийво многом ещёнеясен. В ихосуществлениинаряду с чистохимическимипринимаютучастие биологическиепроцессы. Особенноважное значениеимеет непосредственноевоздействие животных ирастительныхорганизмовна минералы,а действиепродуктов ихжизнедеятельности.Состав и растворяющиесвойствапочвенно-грунтовыхвод в значительноймере обусловленыэтими продуктами.Ещё более зависитот жизнедеятельностисостав газов(кислорода,сероводорода,углекислогогаза и д.р.) происходятокислительно-восстановительныереакции и возникаюткрупные скопленияоксидов железаи марганца,сульфидовжелеза и другихметаллов.
Всеперечисленныепроцессы действуютна исходныепороды вместеи одновременно,так что действиеодного из нихневозможноотделить отдействия остальных.Поэтому неправильнорасчленятьсложный, ноединый процессвыветриванияна химическое, физическоевыветриваниеи т.п. Можно лишьговорить охимических,физическихи других частныхпроцессах,происходящихпри выветривании,и о преобладанииодних из нихв конкретныхусловиях техили иных участковземной поверхности.
Разныеминералы обладаютнеодинаковойустойчивостьюпри выветривании.Степень гипергеннойустойчивостинаиболеераспространенныхмагматическихминераловобратна последовательностиих кристаллизациииз магматическогорасплава и взначительноймере обусловленаих кристаллохимическойструктурой.Наиболее легкоразрушаютсясиликаты сизолированнымикремнекислорднымитетраэдрами(оливин). Болееустойчивыминералы, имеющиецепочечнуюили ленточнуюструктуру(амфиболы ипироксены).Довольно легкопроисходитгипергнноепреобразованиежелезомагнезиальныхслюд. Устойчивостьполевых шпатовзависит от ихсостава: кальциевыеплагиоклазывыветриваютсятак же легко,как пироксены,а натриевыеи калиевыеполевые шпатывыветриваютсяс трудом. Наиболееустойчив кварц,структуракоторого состоитисключительноиз кремнекислородныхтетраэдров.Как следуетиз приведённыхданных, составпродуктоввыветриванияв значительноймере обусловленминералогическимсоставом исходныхгорных пород.
Привыветриваниипроисходитне только разрушениепервичныхминералов, нои возникновениеещё болеемногочисленныхновых, гипергенных.Большая частьглинистыхминералов,многочисленныесульфаты, карбонаты,минералы оксидовжелеза, алюминия,марганца, титанаи многие другиеимеют гипергенноепроисхождение.Следовательно,выветриваниенельзя рассматриватьтолько какпроцесс разрушениягорных пород.Это одновременнои созидательныйпроцесс, в результатекоторого формируетсяособые образования– корывыветривания.
Факторы иусловия образованиякор выветривания
Роль биоклиматическихусловий.
Образованиепродуктоввыветриваниянаходится втесной зависимостиот физико-географическихусловий и срединих в первуюочередь климата.Действительно,с климатомсвязано поступлениеводы, необходимойдля протеканиябольшей частиреакций наповерхностиЗемли, а такжеобеспечениепроцессоввыветриванияэнергией.
Энергиярасходуетсяна разрушениекристаллохимическихструктур первичныхминералов инастроениеновых. Так, дляполного разрушенияна ионы однойграмм-молекулыоливина необходимозатратить около21тыс. Дж., для болееустойчивогоальбита -46тыс.Дж.
Процессвыветриванияобусловленпреимущественноэнергией солнечнойрадиации. Величинапоступающейлучистой энергииСолнца на поверхностьЗемли зависитот угла падениясолнечных лучейи возрастаетот полюсов книзким широтам.Однако интенсивностьвыветриванияне обязательнобудет возрастатьвслед за увеличениемрадиационногобаланса. Степеньиспользованияпоступающейэнергии зависитот атмосферногоувлажнения.Как бы долгоне подвергалисьвоздействиюсолнечных лучейполевые шпаты,они не превратятсяв глинистыеминералы приотсутствиежидкой воды,необходимойдля химическихи биохимическихреакций. Поэтомув засушливыхландшафтах,где количествоосадков меньшевеличиныиспаряемости,степень использованияэнергии Солнцаочень мала. Вусловияхзначительногоатмосферногоувлажненияполнота использованияэнергии солнечнойрадиации резковозрастает.
Следуетподчеркнуть,что значениеэлементовклимата определяетсяне только ихнепосредственнымвоздействиемна выветривание,но и тем, чтоклимат в значительноймере регулируетбиологическиеи почвообразовательныепроцессы, частоиграющие ведущуюроль в гипергенномпреобразованиигорных пород.Поэтому можносчитать, чтообщая направленностьвыветриванияопределяетсяне простоклиматическими,а биоклиматическимиусловиями.
Изменениебиоклиматическихусловий преимущественнов зависимостиот атмосферногоувлажненияобуславливаетвозникновениедвух основныхтипов выветривания– гумидного(от лат.Humidus- влажный) и аридного(от лат. Aridus- сухой). Каждомутипу выветриваниясоответствуюткоры определённогосостава и строения.
Гумидныеландшафтыхарактеризуютсязначительныматмосфернымувлажнениеми лесной растительностью.Последняяобладает огромнойбиомассой,измеряемойтысячами центровсухого органическоговещества на1 га. Величинаежегодно отмирающегоорганическоговещества втаёжных лесахсоставляет35-55 ц/га, а во влажныхтропическихлесах достигает250 ц/га. Эта массаотмирающегоорганическоговеществаперерабатываетсяв почве микроорганизмамив органическиекислоты. Поэтомупочвенные водыгумидных ландшафтовобладают, кислойреакцией иактивно воздействуетна минералыисходных горныхпород. Выветриваниепротекает подвоздействиемпостоянногопромываниявыветривающихсятолщи горныхпород обильнымикислыми растворами.Чем большеатмосферныхосадков и поступающейсолнечнойэнергии, темболее интенсивновыветриваютсягорные породы.
Инаякартина наблюдаетсяв аридных ландшафтах.Здесь распространенатравянистаярастительность.Её биомассав десятки разменьше биомассылесов. Особеннаяпочвеннаямикрофлораперерабатываетрастительныеостатки собразованиемвысокополимеризованныхорганическихсоединений,которые необладают агрессивнымисвойствамипо отношениюк минералам.Почвенные водыимеют нейтральнуюили слабощелочнуюреакции. Полногопромываниявыветривающейсятолщи не происходит,и в ней постепеннонакапливаютсяотносительнолегкорастворимыесоединения.
Роль и значениерельефа
Большаяроль в процессахгипергенезапринадлежитрельефу. Наположительныхэлементахрельефа гипергенныеминералы образуютсяиз химическихэлементов,которые входятв состав горныхпород, слагающихэтот элементрельефа. В такихусловиях формируетсяавтоморфная(от греч. Avtos- сам; morphe- форма), илиэлювиальнаякора выветривания.Характернаячерта аморфныхкор – образованиеих полностьюза счёт ресурсовисходной породы,без существенногопоступленияхимическихэлементов ссоседних участков.
Втом же времяв процессеформированияавтоморфнойкоры некоторыехимическиеэлементы вносятсяиз неё почвенно-грунтовымиводами в видеистинных иколлоидныхрастворов. Этиподвижныесоединенияпереносятсяс водами в понижениярельефа и выпадаютв форме различныхминералов,которые слагаютгидроморфнуюкору. Следовательно,состав гидроморфнойкоры зависитот состава ипроцессов,протекающихпри формированииавтоморфнойкоры выветривания.Связь междусоставом автомофнойи гидроморфнойкор получиланазваниегеохимическогосопряжения.Таким образом,в процессевыветриваниярельеф контролируетперераспределениехимическихэлементов поплощади и определяетразмещениев пространстверазных формкоры выветривания.
Наиболееинтенсивныепроцессыгипергенногопреобразованияминералов впостоянновлажных тропическихландшафтах.Здесь происходитглубокоепреобразованиекристаллохимическихструктур силикатов,сопровождающеесявыносом щелочныхи щелочноземельныххимическихэлементов,кремни, железа,алюминия ивозникновениякаолинита,галлуазита,нонтронита,аллофаноидов,гидрослюд,гидрогематита,псиломелана.В ряде случаеввозникаетминералы гидроксидовалюминия. Мощностьафтоморфнойкоры при большойдлительностивыветриваниядостигаетнесколькодесятков метров.
Наотносительнопониженныхэлементахрельефа за счётвыноса из автоморфныхкор образуютсямощные накопленияоксидов железа,алюминия, иногдамаргонца.
Интенсивностьвыветриванияуменьшаетсяв гумидныхландшафтахумеренногои холодногоклимата. В результатепроцессоввыветриванияпроисходитне столь интенсивноепреобразованиесиликатов, какв гумидныхтропиках. Здесьтакже возникаютглинистыеминералы, носреди них преобладаютгидрослюды;минералы группыкаолинита малохарактерны.Мощность элювиальнойкоры выветриваниянизкотермическихгумидных ландшафтовнебольшая.Интенсивностьвыноса и гидрогенногонакопленияоксидов железаи особенноалюминия сильноуменьшаетсяпо сравнениюс гумиднымитропическимиландшафтами.
Варидных условияхразрушенияструктур силикатовочень ограничено.Элювиальнаякора выветриванияхарактерезуетсясильной дезинтеграциейисходных пород.Для гидроморфныхобразованийтипичны мощныегипсовые икарбонатныекоры, а такжеаккумуляцияразнообразныхрастворимыхсульфатов ихлоридов (мирабилита,эпсомита, галитаи т.д.)
Роль времени
Времяявляется необходимымусловием всякогоприродногопроцесса.Определённоевремя требуетсядля преобразованияпервичныхминералов иформированиякоры выветривания.Б.Б.Полыновразроботалтеорию единогопроцессавыветривания.Согласно этимпредставлениям,развитие процессавыветриванияпроисходитв определённойпоследовательности.На самой первойстадии гипергенногопреобразованиямагматическойгорной породыпреобладаютпроцессы еёмеханическогоразрушенияи возникаютразличные формыобломочногоэлювия. Во вторуюстадию происходитизвлечениеиз кристаллохимическихструктур силикатовщелочных ищелочноземельныхэлементов,главным образомкальция и натрия.При этом ввыветривающейсяпороде образуютсяплёнки и конкрециикальцита(обызвесткованныйэлювий). В третьюстадию совершаютсяглубокие изменениякристаллохимическойструктурысиликатов ивозникаютглинистыеминералы. Образуетсясиаллитныйэлювий, получившийназвание попреобладающимхимическимэлементам-кремнию(силицию)и алюминию. Вчетвёртуюстадию происходитразложениенекоторыхсиликатов иобразованиеоксидов, приэтом коравыветриванияобогащаетсяв первую очередьоксидами железа,а при наличииопределённогосостава исходныхпород- оксидамиалюминия. Поэтомуэта кора выветриваниябыла названааллитной.
Изложенныепредставленияследует пониматькак идеальнуюсхему, иллюстрирующуюобщую направленностьпроцессавыветривания.Конкретныеклиматическиеусловия в особенностисостава исходныхпород могутспособствоватьэтому процессуили задерживатьего на той илииной стадии.
Итогомгипергенногопреобразованияисходной породыявляется установлениединамическогоравновесиямежду составомкоры выветриванияи физико-географическимиусловиями. Дляэтого требуетсяочень большоевремя.
Процессвыветриванияможет прерватьсяна любой стадиив связи с неблагоприятнымизменениемфизико-географическихусловий(например,в связи с аридизациейклимата) илипод воздействиемгеологическихсобытий(например,тектоническоеподнятие территории,сопровождаемоеэрозией корывыветривания,или наоборот,опусканиемрегиона и захоронениякоры выветриванияпод осадками).Следовательно,очень древняякора выветриванияможет бытьнеполно развитой,а геологическиболее молодаякора, развивавшаясяна протяженииболее длительноговремени, можетоказаться болеехорошо сформированной.Поэтому необходиморазличатьвремя(длительность)формированиякоры, с однойстороны, а сдругой- еёгеологическийвозраст.
Выветриваниепроисходилона протяжениивсей геологическойистории. Следыдревних процессовгипергинезасохранилисьв виде остатковдревних корвыветривания,обычно погребенныхпод более молодымиотложениями.В качествепримера укажем,что в пределахРусской платформыпод мощнойтолщей осадочныхотложений наглубине 1,5-2 кмсохранилисьостатки древнейкоры выветривания,образованнойна поверхностикристаллическогооснованияплатформы. Взападной частиЗакавказьяв отдельныхместах почтина поверхностинаходятсяостатки корвыветривания,образовавшиесяв сравнительнонедалёкомгеологическомпрошлом, которыебыли в дальнейшемразмыты ипереотложеныв виде рыхлыхкрасноцветныхнаносов, накоторых образованысовременныепочвы.
Древнейшая(протерозойская)кора выветриванияна территориинашей страныизвестны вКарелии. Онаобразованнаоколо 2 млрдлет назад изатем перекристаллизована.Более позднеговозраста корывыветриванияобнаруженыво многих районах.Особенно широкораспространенакора выветривания, образованнаяна протяжениимезозоя. Егоостатки обнаруженыот ЗападнойУкраины доДальнего Востокаи от острововСеверногоЛедовитогоокеана до горСредней Азии.Для этой корывыветриванияхарактернаочень большаямощность.
Коры выветривания,их типы и строение
Продуктыгипергенезасоздаются засчёт преобразованиятех или иныхгорных пород.Поэтому ихсостав имеетособо важноезначение дляформированиякор выветривания.
Состававтоморфнойкоры постепенноизменяетсяснизу вверхот свежей исходнойпороды до продуктовнаиболее глубокогогипергенногопреобразования.При достаточнопродолжительномвыветриванииобразуютсяхорошо выраженныегоризонты,имеющие своитекстурно-структурныеособенностии сложенныеминералами,отражающимипоследовательныестадии гипергенногопреобразования.В совокупностиэти горизонтыобразуют профиль.Наиболее мощныеэлювиальныекоры выветривания были образованыв мезозое. Ониимеют профиль,четко дифференцированныйна генетическиегоризонты.Например, элювиальнаякора выветриванияна гранитахимеет следующеестроение профиля(снизу вверх):
горизонтщебенчатой,или обломочной,коры выветривания..
Это слабоизменённый,дезинтегрированныйгранит
2- гидрослюдистыйгоризонт. Цветего светло-серый.Здесь структураисходной породысохраняется,но значительнаячасть щелочейи щелочноземельныхэлементоввынесена, ибольшая частьполевых шпатовзамещена агрегатомтонкочешуйчатыхгидрослюд. Этотгоризонт значительноменее прочен,чем предыдущий.Масса горизонталегко разламываетсяруками.
3-коалинитовыйгоризонт. Изэтого горизонтаполностьюудалены всеодно- и двухвалентныекатионы, гидрослюдызамещены белымкоалинитом.Иногда на беломфоне заметныкрасно-бурыепятна от скоплениягидрооксидовжелеза илиобнаруживаютсявыделениябесцветногогидраргилита.Минеральнаямасса, слагающаягоризонт, имеетглинистуюконсистенциюс отдельнымиучасткамирыхлого щебнистогоматериала.
Привыветриваниигорных породиного составагоризонтыпрофиля слагаютсядругими минералами.Каждый типгорных породхарактеризуетсясвоими особенностямисостава и строениякоры выветривания.
Привыветриваниимолодых геологическихобразований(вулканическихлав, ледниковыхморен, лессовидныхотложений ид.р.) даже приблагоприятныхгеографическихусловиях горизонты,образующиепрофиль, плоховыражены попричине недостаточногодля их формированиявремени. В этомслучае образуетсянеоднороднаявыветреннаямасса, содержащаянебольшиеучастки слабоизмененныхи почти неизмененныхпород.
Гидроморфнаякора образуетсяв относительнопониженныхучастках рельефаза счёт химическихэлементов,которые выносятсяиз автоморфной(элювиальной)коры. Послеподнятия территорииили углубленияэрозионно-гидрографическойсети гидроморфныекоры оказываютсяна приподнятыхповерхностях.Характерныйпредставительдревних гидроморфныхкор – мощныеоксидножелезные,иногда оксидноалюминиевыеобразования,так называемыелатериты.Они возникаютв гумидныхтропическихландшафтах.Латериты представляютсобой пластыи плиты мощностьюот 0,1 до несколькихметров, залегающиена поверхностиопределённоговозраста. Ониимеют массивнуюшлакоподобную,ячеистую иликонкреционнуютекстуру. Подмикроскопомобнаруживаютсяследы коллоидногосостоянияновообразованноймассы. Для засушливыхрайонов тропическойи субтропическойтерриториив качествегидроморфныхкор типичныне латериты,а карбонатныеи гипсовыекоры.
Латеритныепокровы в верхнейчасти весьмапрочны,, оникак бы бронируютзалегающиениже породы,предохраняяих от денудации.Поэтому этикоры называютсятакже латеритнымипанцирями, иликирасами.
Аналогичнуюроль играютплотные карбонатныекоры (известковыепанцири), гипсовыеи кремнистые.Их образованиепроисходилов условияхжарких аридныхландшафтов,вероятно, впеременно-влажномклимате. Карбонатнаякора наподобиебетонногопокрытия облекаетотносительноприподнятыеэлементы рельефа(плато, высокиетеррасы).онаимеет мощностьот 0,1-0,2 до 2м и больше,массивную иконкреционнуютекстуру. Карбонатнаякора сложенаскрытокристаллическимкальцитом,масса которогоплотно цементируетобломки окружающихпород. На отдельныхучастках этакора представленаскоплениямиконкреций,имеющих разнуюформу и размерыот несколькихсантиметровдо 0,5м. карбонатныекоры широкораспространеныв странах БлижнегоВостока, в СевернойАфрике, Мексике,местами встречаютсяЮжной Европе.Реликты карбонатныхкор имеютсяв Средней Азии,Южном Казахстане,Крыму.
Гипсоваякора сложенамелкокристаллическимиили шестоватымикристалламигипса. Текстураеё плотная илирыхлая, ноздреватая.Эта кора встречаетсяво многих засушливыхобластях Азиии СевернойАфрики. Фрагментыгипсовой корысохранилисьв некоторыхрайонах СреднейАзии и Казахстана.Особенно большуюплощадь оназанимает наУстюрте.
Средикор выветриванияразличаютплощадные илинейные. Первыераспространенына большихплощадях (с чемсвязано ихназвание) ипредставляютсобой остаткидревних автоморфныхкор. Вторыеявляются особойформой кор. Ониприуроченык зонам разломовили контактамтолщ разногосостава. Линейныекоры имеютмощность, значительнобольшую, чемплощадные. Этосвязано, в частности, с тем, что горныепороды в этихболее проницаемыхзонах предварительноподверглисьобработкегидротермальнымирастворами,а затем ужедействию фактороввыветривания.
Напротяжениигеологическойистории биоклиматическиеусловия неоставалисьпостоянными.Изменялся ирельеф суши.Поэтому древниекоры выветриваниянаходятся междусобой в сложномсоотношении.На Урале, вКазахстанеи других местахнашей страныи за рубежомхорошо сохранилиськоры выветриванияразного геологическоговозраста. Всилу того чтоверхний горизонтавтоморфыхкор сложенглинистымиминералами,верхняя частьэтих кор сравнительнолегко разрушается.Сохранениюдревних глинистыхкор способствуетперекрытиеих более позднимигидроморфнымикорами, особеннолатеритнымипанцирями.Такие случаишироко распространеныв Южной Америке,Австралии,Индии, Африке,как это показанона рисунке.
Образованиеместорожденийполезных ископаемыхпри выветривании
Скорами выветриваниясвязаны разнообразныеместорожденияполезных ископаемых,в том числевесьма крупных.Так, известноежелезнорудноеместорождениеКурской магнитнойаномалии,по-видимому,представляетсобой в верхней,наиболее богатойчасти древнюю,раннепалеозойскуюкору выветриваниямагнетитсодержащихкварцитов.Предполагают,что в результатегипергенныхпроцессовкремнезём былвыщелочен,магнетит окислени в верхнемгоризонтеобразовалисьбогатые гематитовыеруды. В мезозойскойкоре выветриванияЮжного Уралаимеются крупныезалежи никелевыхи железныхлегированныхруд, а такжекаолинита. Вомногих странахизвестныместорождениябокситов,образовавшихсяпри выветриваниигорных породсиликатногосостава. Особенноблагоприятныдля этого нефелиновыесиениты.
Кора выветриваниярудных месторождений
Дляповерхностнойчасти рудныхместорождений,проработаннойпроцессамигипергенеза,типична такназываемаявторичнаязональность.Её сущностьзаключаетсяв том , что отисходных рудпо направлениюк поверхностипроисходитзакономерноеизменениеминеральногосостава.
Этоявление аналогичнотому, котороенаблюдаетсяв автоморфнойкоре выветриванияраспространенныхгорных пород.Однако особенностиминеральногосостава рудныхместорождений,где важную рольиграют сульфиды,обусловливаютсвоеобразныйхарактер этойкоры выветривания.
Общаясхема строениякоры выветриваниясульфидногоместорожденияимеет следующийвид.
Вверхней частиместорождения,где свободноциркулирует,воздух и просачиваютсяфильтрующиесяводы, происходитокислениесульфидов собразованиемлегкорастворимыхсульфатовметаллов, атакже сернойкислоты.
Еслигипергенноеобразованиепроисходитв аридных ландшафтныхусловиях, томалые количествафильтрующихсявод быстроиссякают, и изних кристаллизуетсясерия разнообразныхсульфатов.Сверху располагаютсясульфатытрёхвалентногожелеза (ярозити др.), ниже, вусловиях некоторогонедостаткакислорода, -сульфатыдвухвалентногожелеза, меди,цинка (мелантерит,хальканит,госларит идр.).
Вгумидных ландшафтахобильные кислыерастворы фильтруютсявниз, растворяярудные минералы.Вверху в результатеокисления игидролизавыпадают гидроксидыжелеза, которыеобразуют железнуюшляпу, какбы прикрывающуюместорождения.Под железнойшляпой можетобразоватьсягоризонт, изкоторого полностьювыщелоченыруды и гдесохраниласьлишь “сыпучка”из устойчивыхминералов(кварца, барита).
Верхняячасть корывыветриваниярудных месторождений,где доминируютпроцессы окисления,получила названиезоны окисления.
Нижеуровня грунтовыхвод находитсяобласть значительногодефицита кислорода.Поэтому теминералы, которыесюда поступилив составе водныхрастворовсверху, выпадаютв виде плохорастворимыхвторичныхсульфидов(халькозина,ковеллина). Этанижняя частькоры выветриваниярудных месторожденийназываетсязоной вторичногообогащенияили цементации.Часто здесьобразуютсяочень богатыеруды, представляющиеособую ценность.
Взависимостиот конкретныхгеографическихусловий, строенияместорожденияи состава, рудкора выветриванияимеет различныегоризонты. Так,для рудныхместорожденийКазахстанатипичны горизонтыбогатых окисленных(сульфатных)руд и вторичногосульфидногообогащения.На медно-колчеданныхместорожденияхУрала коравыветриванияпредставленамощной железнойшляпой и горизонтомвыщелачивания(сверху кварцево-баритовая,снизу колчеданая“сыпучка”), азона вторичногообогащенияслабо выражена.В резко аридныхландшафтахпустыни Атакама(Чили) коравыветриваниярудных месторожденийотличаетсямощным горизонтомсульфатов.Сравнительномолодая коравыветриванияполиметаллическихместорожденийКавказа плоховыражена.
Переотложениепродуктоввыветривания.Стадии формированияновейшей корывыветривания.
Подвлиянием ветра,силы тяжести,движущейся,воды или льдакоры выветриванияразрушаются,и продуктывыветриваниявовлекаютсяв длинный процесспереноса ипереотложения.
Таккак минеральныеобразованияобладают различноймеханическойтвёрдостью,удельным весом,гипергеннойустойчивостью,то одновременноначинаетсяпроцесс ихестественнойсортировки,дифференциации.
Покапереотложенныепродукты выветриваниянаходятся насуше и и подверженыпроцессамгипергенеза,их следуетрассатриватькак переотложеннуюкору выветривания.В дальнейшем,поступая вморские бассейны,продукты выветриванияподвергаютсяпроцессамосадочнойдифференциациии выпадают ввиде различныхосадков, которыезатем преобразуютсяв осадочныегорные породы.
Процессдифференциацииминеральноговещества насуше являетсязакономернымпродолжениемразделенияхимическихэлементов,начавшегосяпри образованиисопряженныхавтоморфныхи гидроморфныхкор выветривания.Разные экзогенныепроцессы вразличной мереспособствуютдифференциациипродуктоввыветриванияпри их переотложении.
Денудациякор выветриванияпрерывает, ноне прекращаетпроцессы гипергенеза.Продуктывыветривания,перемещенныеи вошедшие всостав континентальныхотложений,вновь подвергаютсягипергенномувоздействию.Это может происходитьв географическихусловиях, совсемне похожих нате, в которыхони образовались.Например, продуктынивально-тундровоговыветриванияв результателедниковыхявлений и работыповерхностныхвод были переотложеныи сейчас подвергаютсягипергенномупреобразованиюв условияхтаежных, степныхи пустынныхландшафтов.
Следуетразличатьрезультатывыветривания,совершающегосядо переотложенияматериала, впрогенетическуюстадию(отгреч.pro-перед)гипергинеза,и результатывыветриванияпосле отложениярыхлых продуктовв эпигенетическуюстадию(отгреч.epi-после).
Вэпигенетическуюстадию последнегоэтапа гипергинезавследствиеее кратковременностине могли образоватьсякоры выветриванияс ясно выраженнымигоризонтами,а возникли лишьотдельныескоплениягипергенныхминералов,только намечающиеэти горизонты.Для эпигенетическойстадии типичныразличныестяжения иконкреции. Влесных ландшафтахумеренногопояса возникаютновообразованиягидрогетитаи псиломелана;в степных- кальцита;в пустынных-гипса. Дляновообразованийэпигенотическойстадии гипергинеза,так же как идля образованийпрогенетическойстадии, характерныявления гипергенногометасоматоза-замещениеминералов,слагающихрыхлые наносы,новообразованнымигипергеннымиминераламибез измененияобъема наносныхотложений.
Заключение
Изучениекоры выветриванияимеет большойтеоретическийи практическийинтерес. Изучаяеё, можно установитьособенностиклимата даннойместности впериод еёформирования.К ней приуроченыместорождениямногих полезныхископаемых:руды, железа,марганца, алюминия,никеля, огнеупорныхглин, а такжероссыпныеместорождениязолота, драгоценныхкамней и платины.Из россыпейполезные ископаемыеизвлекаютсязначительнолегче, чем изматеринскихневыветренныхмагматическихпород, содержащихих в рассеянномвиде. Коравыветриванияпредставляетинтерес нетолько длягеолога-поисковика,геоморфолога,климатолога,но и для специалистовещё ряда геологических,а также биологических,географическихи других профилей.
Аннотация
Вданной курсовойработе затронутаодин из важнейшихразделов вгеологии каккора выветривания.Она содержиттакие разделы:1.Понятие огипергенезе;2.Факторыи условия образованиякор выветривания(роль биоклиматическихусловий, рольи значениерельефа, рольвремени); 3.Корывыветривания,их типы и строения;4.Образованиеместорожденийполезных ископаемыхпри выветривании(коравыветриваниярудных месторождений,переотложениепродуктоввыветривания,стадии формированияновейшей корывыветривания).
Списокиспользуемойлитературы
ДобровольскийВ.В.”Геология”
Коравыветриваниявып. 5, 1963г; вып. 9,1965г.
Коравыветриваниявып. 18, 1983г.
ПерельманА.И. “Формы корывыветриванияи их распределение”
СаратовскийГосударственныйУниверситетим. Н.Г.Чернышевского
Курсоваяработа на тему
“Коравыветривания”
Курсовуюработу подготовил
Студент 1курса
Геологическогофакультета
111 группы
Симбуков Андрей
Саратов 2004