Глава 3. Обзор современных геологических процессов экзогенные процессы

ВЫВЕТРИВАНИЕ

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.

Факторами выветривания являются:

1. Колебание температур (суточное, сезонное).

2. Химические агенты: , , .

3. Органические кислоты (ульминовая, гуминовая).

4. Жизнедеятельность организмов.

Различают три вида выветривания горных пород: физическое, химическое и органическое. В районе нашей практики представлены физическое и химическое выветривание.

Физическое выветривание.

Физическое выветривание происходит в результате неравномерного нагрева горных пород под воздействием солнечных лучей (инсоляции) и вызывает расширение и сжатие составных частей горных пород.

Неравномерное, хотя и незначительное по величине расширение в и сжатие различных минералов, составляющих породу, вызывает в ней давление одних частиц на другие; при этом возникают внутренние напряжения, в результате чего, при многократном повторении этого процесса, появляются многочисленные трещины. Трещины могут образоваться и в мономинеральной породе, сложенной анизотропным минералом.

Постепенное увеличение трещин ведет к распаду породы на отдельные обломки. Разрушение горных пород особенно ускоряется, если в трещины попадает вода, которая периодически замерзает.

Выветривание при участии периодически замерзающей воды носит название морозного выветривания. Вода при переходе из жидкого в твердое состояние увеличивается почти на 1/11 часть своего первоначального объема. При этом развивается огромное давление, и породы постепенно распадаются на обломки.

Физическое выветривание происходит на суше повсеместно, но с наибольшей силой оно проявляется в областях с резкими колебаниями суточных температур. К ним прежде всего принадлежат пустыни, где суточная амплитуда может достигать 50-60⁰, с охлаждением почвы летом в ночное время до -10⁰. В полярных и приполярных областях с особой силой проявляется морозное выветривание. Физическое выветривание, если оно происходит в условиях незначительного участия других видов выветривания и других геологических процессов, ведет к разрушению горных пород без изменения их химического состава. В результате этого образуются так называемые каменистые пустыни, поверхность которых усеяна большим количеством угловатых обломков различной величины.

При прохождении маршрута по правому берегу р. Томи на скале «Боец» наблюдаем синие глины, которые выходят «карманами». Белые каолиновые глины располагаются выше по разрезу. Они образуются путем выщелачивания органического вещества синих глин.

Фото 3.

Климат того времени способствовал произрастанию пышной растительности. За счет накопления органических остатков и их гниения воды рек насыщались органическими кислотами. Эти кислоты способствовали переносу химических элементов, в первую очередь железа, марганцевых, фосфорных, алюминиевых руд. Растворы транспортировались водотоками в мелкий морской бассейн, существовавший на месте Западно-Сибирской низменности. В прибрежных условиях накапливались руды. Выносимое железо накапливалось в пониженных местах и таким образом накопились Колпашевское и Бакчарское месторождения бобовых железных руд в Томской области. Эти месторождения очень крупные по запасам. Входят в десятку крупнейших месторождений мира. Но в данный момент они не разрабатываются и законсервированы, так как находятся под огромной толщей болот).

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 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 — окисление магнетита до устойчивой формы гематита.

Гидратация. В процессе гидратации происходит закрепление молекул воды на поверхности отдельных участков кристаллических структур минералов.

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 Н₂, а также содержания О₂, СО₂ и органических кислот.

Гидролиз — это процесс разрушения кристаллической структуры под действием воды и находящихся в ней ионов. В результате образуется новая структура, существенно отличающаяся от первоначальной. Характерен для силикатов алюмосиликатов. При этом каркасная структура ПШ превращается в слоистую, характерную для вторичных (гипергенных) глинистых минералов. Из кристаллической решетки ПШ выносятся растворимые соединения сильных оснований(К, Nа, Cu), которые образуют с СО₂ истинные растворы бикарбонатов и карбонатов (К₂СО₃, Na₂CO₃, CaCO₃), либо выносятся с места их образования, либо остаются на месте(в условиях сухого климата).

Происходит частичный вынос кремнезема и присоединение гидроксильньгх ионов.

Кора выветривания.

Корой выветривания называют комплекс остаточных или несмещенных продуктов выветривания, остающихся на месте разрушения коренных горных 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.

Полезные ископаемые: бокситы, железные и марганцевые руды образуют крупные скопления, кроме того, руды никеля, кобальта и др.