- •«Томский политехнический университет»
- •Н.В. Гумерова в.П. Удодов геология
- •Предисловие
- •Введение
- •I. Предмет «геология» в структуре наук о земле
- •II. Цель и задача геологии
- •Раздел I. Эндогенные и экзогенные геологические процессы
- •1.1. Минералы
- •1.1.1. Общие сведения о минералах
- •Классификация минералов
- •1.2.1. Классификация горных пород
- •1.3. Эндогенные процессы
- •1.3.1. Магматизм и магматические горные породы
- •1.3.1.1. Классификация магматических горных пород
- •1.3.1.2. Общие сведения о магматическом процессе
- •1.3.2. Интрузивный магматизм
- •1.3.2.2. Последовательность интрузивного минералообразования
- •1.3.2.3. Стадийность процесса кристаллизации
- •1.3.3. Эффузивный магматизм (вулканизм)
- •Постмагматические процессы минералообразования
- •Метаморфизм и метаморфические горные породы
- •1.3.5.1. Классификация метаморфических пород и метаморфических процессов
- •1.3.5.2. Структурно-текстурные особенности
- •Тектонические движения и деформации земной коры.
- •1.3.6.1. Понятие об элементах залегания
- •1.3.6.2. Складчатые деформации
- •1.3.6.3. Разрывные нарушения
- •Клинали
- •Горст (в); грабен (г)
- •1.3.6.4. Землетрясения
- •1.4. Экзогенные процессы
- •1.4.1. Процессы выветривания
- •1.4.1.1. Физическое выветривание
- •1.4.1.2. Химическое выветривание
- •1.4.1.3. Коры выветривания
- •Транспортировка продуктов выветривания и седиментогенез
- •1.4.2.1. Гравитационный перенос материала
- •1.4.2.2. Геологическая деятельность ветра (эоловая деятельность)
- •Особенно активно стачивается ножка «гриба»
- •1.4.2.3. Геологическая деятельность поверхностных текучих вод
- •1.4.2.4. Геологическая деятельность озер и болот
- •1.4.2.6. Геологическая деятельность морей и океанов
- •1.4.2.7. Геологическая деятельность снега и льда
- •1.4.2.8. Геологические процессы в криолитозоне
- •1.4.3. Осадки и их превращение в осадочные породы
- •1.4.3.1. Процессы диагенеза
- •1.4.3.2. Формы залегания осадочных пород
- •1.4.3.3. Классификация осадочных пород
- •Раздел 2. Сведения о планете земля
- •2.1. Земля в космическом пространстве
- •2.1.1. Положение и форма Земли
- •2.1.2. Притяжение Луны и Солнца
- •2.1.3. Гравитационное поле Земли
- •2.1.4. Магнитное поле Земли
- •2.1.4.1. Магнитные аномалии
- •2.2. Оболочки земного шара
- •2.2.1. Внешние оболочки
- •2.2.2. Внутренние оболочки
- •2.2.2.1. Земная кора и современные представления о её строении
- •2.2.2.2. Мантийная оболочка Земного шара
- •2.2.2.3. Земное ядро и гипотезы о его строении
- •Раздел 3. Краткая история развития биосфеРы
- •3.1. КризиСы и катастрОфыОрганическОго миРа Земли
- •3.1.1. Понятие экологических кризисов и катастроф
- •3.1.1.1. Двухфазная цикличность эволюционного процесса
- •3.2.1. Геохронологическая и стратиграфическая шкалы
- •3.3. Современные представления об этапности органического мира.
- •3.3.1. Органический мир кайнозоя, появление человека и его влияние на окружающую среду
- •Указатель рисунков, заимствованных у других авторов:
- •Гумерова Нина Вадимовна, удодов Вадим Павлович геология
1.4. Экзогенные процессы
1.4.1. Процессы выветривания
Горные породы на дневной поверхности подвергаются разрушающему воздействию воды, газов (кислорода и углекислоты), организмов и продуктов их жизнедеятельности, температурных колебаний. Совокупность процессов механического дробления (дезинтеграции) горных пород и химического разложения слагающих их минералов получила название выветривания или гипергенеза. Геологическая деятельность ветра в этих процессах играет весьма незначительную роль. Важнейшим источником энергии процессов гипергенеза является Солнце. В этом смысле – гипергенез – понятие неразрывно связанное с экзогенными процессами. Область развития гипергенеза получила название зоны гипергенеза.
Под термином «выветривание» (гипергенез) объединены два качественно различных, хотя и неразрывно связанных между собой, процесса – физический и химический. Результатом физического процесса (механического дробления) является разрушение породы на обломки различного размера, а в конечном итоге – до составляющих её минеральных зерен; химический состав породы при этом не меняется. При химическом разложении первичные минералы изменяются и замещаются вторичными. Таким образом, в зависимости от факторов, воздействующих на горные породы, и результатов этого воздействия процессы выветривания подразделяются на физическое и химическое выветривание.
1.4.1.1. Физическое выветривание
Физическое выветривание вызывается разнообразными факторами, важнейшим из которых является суточное колебание температуры. Наибольшие амплитуды суточных колебаний температуры характерны для тропических пустынь (70 ºС, а иногда 90 ºС). За счет этого происходит температурное выветривание горных пород. При температурных колебаниях в кристаллических породах возникают внутренние напряжения. В наибольшей мере это характерно для полиминеральных пестроокрашенных горных пород. Темные минералы нагреваются сильнее светлых и при прочих равных условиях сильнее расширяются. Однако и одинаково окрашенные минералы за счет разных коэффициентов линейного расширения увеличиваются в объеме по-разному. В итоге на границах минеральных зерен возникают напряжения, образуются микротрещины и, в конечном счете, монолитная кристаллическая порода распадается на отдельные минеральные зерна. Например, гранит в результате физического выветривания распадается на зерна кварца, полевых шпатов, биотита и роговой обманки, превращаясь в рыхлую массу обломочного материала – песок. Именно таким образом идет образование песка в песчаных пустынях.
В мономинеральной горной породе напряжения возникают вследствие различия коэффициентов линейного расширения в разных направлениях в кристалле. Так, у кварца в разных направлениях коэффициент линейного расширения различается в два раза. Крупнокристаллические горные породы при прочих равных условиях разрушаются быстрее мелкокристаллических. Быстрому разрушению горных пород способствует также их плохая теплопроводность. Днем сильно нагревается лишь самая поверхностная часть скальника, а глубже расположенные участки остаются холодными. Ночью аналогичным образом происходит охлаждение. Вследствие этого возникает напряжение между внутренними и внешними частями скалы. В результате наружная часть породы отрывается от внутренней и отваливается, а обнажившаяся свежая порода подвергается тем же процессам. Происходит так называемое «шелушение» породы. Термин «шелушение» подчеркивает, что процессу разрушения подвергается тонкий слой монолита, а образующиеся обломки имеют вид тонких пластинок плиток, чешуек. Поскольку процесс постоянен, монолит превращается в щебень. При физическом выветривании однородных горных пород (базальтов) нередко образуется так называемая шаровая отдельность.
Температурное выветривание наиболее интенсивно протекает в тропических пустынях, как уже упоминалось выше, за счет больших суточных амплитуд температуры. Кроме того, физическому выветриванию в пустынях благоприятствует отсутствие растительного покрова. Второй областью, где широко распространены процессы физического, и в том числе температурного выветривания, является зона высокогорья. Выветриванию в зоне высокогорья способствуют большая инсоляция и высокий коэффициент прозрачности воздуха. Образующиеся обломки пород слагают каменные реки – курумы, медленно движущиеся вниз по склонам. В арктических и субарктических широтах, а также в высокогорье, выше снеговой линии, породы подвергаются морозному выветриванию. Морозное выветривание происходит интенсивно в весенне-осенний период, когда температура колеблется около 0 ºС (точка замерзания пресной воды). Днем снег и лед подтаивают, и вода просачивается в поры и трещины горных пород. Ночью вода замерзает и увеличивается в объеме на 9 %. Возникающего при этом давления вполне достаточно для разрушения пород, ослабленных трещинами. Образовавшийся в породах лед расклинивает их или вызывает морозное вспучивание.
В аридном климате роль своеобразных клиньев могут выполнять растущие в порах и поперек трещин кристаллы солей, которые выпадают при испарении подходящих к дневной поверхности подземных вод. Такое же механическое действие на горные породы оказывает корневая система деревьев. Продуктами физического выветривания являются: глыбы, щебень, дресва, песок.