Горные породы, обнажаясь на поверхности Земли, подвергаются постоянному воздействию атмосферы и других природных агентов и претерпевают выветривание,т.е. постепенно превращаются в обломочный или растворенный материал. Известны 2 типа выветривания - физическое и химическое. Оба типа обычно проявляются совместно,причем значимость каждого зависит от климатических условий.
1.Физическое выветривание.
В тех местах, где протекание природных химических реакций ограничено недостатком влаги или тепла, что характерно для пустынь и холодных областей, основную роль в процессе выветривания играют температурные колебания атмосферы (температурное выветривание). Так в пустынях с их жарким климатом перепады между дневными и ночными температурами нередко достигают 40°C. В течение дня поверхностные слои пород непрерывно разогреваются солнцем, при этом слагающие их минералы расширяются, но в различной степени, в результате чего в породах создается внутренние ослабляющие их напряжения. Ночью протекает обратный процесс - быстрое охлаждение пород и столь же неравномерное сжатие минералов.
Установлено, что даже небольшое количество воды (например, утренняя роса) ускоряет дезинтеграцию пород ведет к выносу из них легких, хорошо растворимых солей и к последующему развеянию последних; в то же время тяжелые, трудно растворимые соли железа, наоборот, накапливаются на поверхности пород в виде своеобразной корочки.
В горах и тундре, для которых характерны сильные колебания низких температур. Происходит постоянное чередование процессов замерзания поверхностных вод и последующего таяния льда. Вода, накопившаяся в порах, трещинах и расщелинах пород, ночью превращается в лед, объем которого на 9% превышает первоначальный объем воды. Вследствие этого лед давит на вмещающие породы, как бы разрывая их изнутри, в результате чего породы распадаются на отдельные мелкие частицы и зерна или более крупные обломки - щебень. Продукты гравитационных процессов (осыпей, обвалов)накопившиеся в основании склонов представляют своеобразный генетический тип континентальных отложений - коллювий (лат. └коллювио■ - скопление). Примером результатов физического выветривания является причудливый облик скал и утесов в Альпах.
Физическому выветриванию нередко способствует разрушение их корнями растений (особенно деревьев), сверлящими животными и даже поражение вершин скал молниями.
2.Химическое выветривание.
Более интенсивное и глубокое разложение пород происходит в теплых и очень влажных областях (тропические), где активно идут химические и биохимические реакции. Природные химические реакции очень сложны и в общих чертах сводятся к следующему. Дождевые воды,выпадая на землю и проходя через атмосферу, поглощают из нее некоторые газы (О2, СО2) захватывают и растворяют мельчайшие рассеянные в атмосфере частички различных солей. Достигнув земной поверхности, эти воды растворяют некоторые находящиеся в почве органические кислоты и становятся, т.о., способными вступать в органические реакции с минералами горных пород. Под действием химически активных вод минералы постепенно разлагаются или просто растворяются, причем многие продукты разложения выносятся подземными водами, либо увеличиваются в объеме, тем самым, оказывая давление на окружающие более стойкие минералы.
К процессам химического выветривания относятся окисление, гидратация, растворение и гидролиз. Окисление особенно интенсивно происходит в минералах, содержащих Fe. Пример - окисление магнетита до устойчивой формы гематита.
FeFe2O4® Fe2O3 (на КМА)
В процессе гидролиза последовательно возникают несколько минералов.
Пример. Гиногенез Пш.
Окисление, часто происходит одновременно с гидратацией. Пример: выветривание пирита
FeS2+mO2+nH2O®FeSO4®Fe2(SO4)3®Fe2O3×H2O.
Крупные скопления бурого железняка образуют └бурожелезняковые шляхи■.
Гидратация. В процессе гидратации происходит закрепление молекул воды на поверхности отдельных участков кристаллических структур минералов.
Пример:
ангидрит®гипс
CaSO4+2H2O®CaSO42H2O
гетит®гидрогетит
FeOOH+nH2O®FeOHnH2O.
Растворение. Под действие стекающей по поверхности горных пород и проникающей через поры и трещины глубины воды происходит растворение некоторых минералов. Этот процесс ускоряется за счет высокой концентрации ионов H2, а также содержания О2,СО2 и органических кислот.
Растворимы: галоиды - галитсильвин и др. сульфаты - ангидрит, гипс; карбонаты - известняки, доломиты.
Гидролиз - это процесс разрушения кристаллической структуры под действием воды и растворенных в ней ионов. В результате образуется новая структура, существенно отличающаяся от первоначальной. Характерен для силикатов и алюмосиликатов. При этом каркасная структура ПШ превращается в слоистую, характерную для вторичных (гипергенных) глинистых минералов. Из кристаллической решетки ПШ выносятся растворимые соединения сильных оснований (K, Na, Cu) которые образуют с CO2 истинные растворы бикарбонатов и карбонатов (К2, СО3, Na2CO3, CaCO3), они либо выносятся с места их образования, либо остаются на месте (в условиях сухого климата). Происходит частичный вынос кремнезема и присоединение гидроксильных ионов.
K[AlSiO8] ® (K,H3O)Al2(OH)2 [AlSi3O10]H2O®Al4(OH)8[Si4O10]
(ортоклаз ® гидрослюда ®каолинит)
в условиях умеренного климата образуются месторождения каолинита.
Al4(OH)8 [Si4O10]®Al(OH)3 + SiO2nH2O
гидраргинит
3.Кора выветривания.
Корой выветривания называют комплекс остаточных или несмещенных продуктов выветривания, остающихся на месте разрушения коренных гор-пород (элювий).
Процесс формирования кор выветривания включает:
Разрушение и химическое разложение горных пород с образованием продуктов выветривания.
Частичный вынос и перераспределение продуктов выветривания.
Синтез новых минералов в результате взаимодействия продуктов выветривания в ходе их миграции.
Метасамасоматическое замещение минералов материнских пород.
Различают генетические типы коры выветривания.
а) автоморфная - остаточные или несмещенные продукты выветривания, остающиеся на месте разрушения коренных пород (элювий).
б) гидроморфная (вторичная) - образующаяся в результате выноса почвенными и грунтовыми химических элементов в виде и коллоидных растворов при формировании автоморфной коры.
Условиями для образования кор выветривания служат: повышение температуры и влажности, атмосферного давления, выровненный рельеф, обилие растительности и длительность процесса выветривания.
Два морфологических типа кор выветривания: площадной, распространяемой в виде покрова или пласта на площади до десятков и сотен кв. км. Они приурочены к тиктонически спокойным формам рельефа; линейный, имеющий в классе линейное распространение и приурочен к зонам повышенной трещиноватости, разломам и т. д
Древние коры выветривания прослеживаются с докембрия. Самые древние протерозойские: в Карелии и на Украинском щите. MZ и MZ - KZ не древние коры выветривания - Казахстан, Алтай, Урал и т. д. Классическое развитие кор на Урале с четко выраженной зональностью: дресвянистая зона ® гидрохлористая ® каолинитовая, суммарной мощностью около 100 м.
Полезные ископаемые: бокситы, железные руды и марганцевые руды образуют крупные скопления, кроме того, руды никеля, кобальта и др.
4.Геологическая деятельность ветра.
Одним из агентов денудации суши является ветер. Особенно интенсивно его деятельность проявляется в пустынях и полупустынях, занимающих около 20% поверхности континентов.
Активная работа ветра проявляется в непокрытых растительностью побережьях морей и некотрых крупных рек. Все процессы, обусловленные деятельностью ветра, называются эоловыми.
Деятельность ветра состоит из процессов дефляции, корразии, переноса и аккумуляции.
Дефляция ( лать. ╚дефляцио╩ - выдувание) - это выдцвание и развевание ветром тонкого песчаного и мелкоземнистого материала. В пустынных областях ветер проникает во все трещины и щели твердых горных пород и выдувает из них все рыхлые продукты выветривания.
Корразия - (корразио - обтачивание, соскабливание) механическая обработка горных пород песчаными частицами, переносимыми ветром, в результате чего они обтачиваются, шлифуются, соскабливаются, выветриваются и т. д. Формы: грибообразные, столбы, обелиски.
Перенос осуществляется при зазватывании ветром песчаных и пылеватых частиц, которые разносятся т. о. На различные расстояния скачкообразно, перекатыванием, во взвышенном состоянии. Перенос до 160 км, в Африки более 2000 - 2500 км на высоте 5 - 10 см. до 3 - 4 км.
Аккумуляция ( лат. ╚аккумуляцио╩ - накопление)дает два вида отложений:
а) эоловые пески - обычно кварцевые, размером 0,25 - 0,1 мм., светло- желтые, хорошо отсортированные. Наклонная, перекрещивающаяся слоистость.
б) эоловый лесс - пылеватые частицы размером 0,05 - 0,005 мм. (250 %), слоистость отсутствует; разнообразный минеральный состав: кварц, ПШ, роговая обманка, слюда и др.; пористость; вертикальная отдельность; мощность до 100м. (Китай, река Хуанхэ).
Различают формы эолового песчаного рельефа: барханы (серповидные асимметричные перпендикулярные господствующему направлению ветра); h = 2 - 3 до 15 м, 20 - 30 м в Ливийской пустыне.
Продольные песчаные гряды - узкие симметричные гряды, разделенные межгрядными понижениями.
Песчаные формы внепустынных областей распространены в прибрежных зонах океанов и морей. Дюны (прямолинейные и параболические). Балтийское море - параболическая дюна.