Лабораторная работа № 3 Тема «Выветривание»

Цель работы – закрепление теоретического материала по теме «Выветривание» путем знакомства с коллекцией.

Используемый материал – учебная коллекция продуктов физического и химического выветривания, любая учебная литера­тура, содержащая характеристики процессов выветривания и их продуктов.

Содержание работы.

1. Проработка литературы с конспектированием сведений по условиям проявления основных типов физического и химического выветривания и их продуктам;

2. Работа с учебной коллекцией;

3. Определение образцов с признаками проявления выветривания.

Для получения зачета по теме «Выветривание» студент должен:

1. Представить конспект по теме;

2. В контрольных образцах указать признаки того или иного процесса выветривания, его результаты и конечные продукты;

3. Знать и уметь определить щебень и дресву (как продукты физического выветривания), глины, каолиновую глину, латеритную глину, боксит, лимонит, малахит, азурит (как продукты химического выветривания).

Выветривание (гипергенез) – экзогенный геологический процесс, протекающий в приповерхностный условиях Земли, выражается в изменении и разрушении исходных пород и минералов под влиянием физических, химических и органических факторов, характерных для данной местности (то есть климатических условий).

Общие замечания

В процессе работы с коллекцией надо во всех случаях пытаться представить себе какой была исходная невыветрелая горная порода, какие именно процессы выветривания затронули ее, какие изменения они вызвали в составе и строении этой породы, какие новые минералы и другие образования уже возникли в породе и что представляют собой конечные продукты ее дальнейшего выветривания.

Методические указания

Следы и результаты выветривания на образцах минералов и горных пород чаще всего сводятся к следующему:

1. Физическое выветривание выражается в появлении трещиноватости – способности минерала или горной породы раскалываться на обломки. Эта трещиноватость чаще всего идет по ослабленным зонам в породе – поверхностям напластования в осадочных горных породах, сланцеватости – в метаморфических, по плоскостям спайности в кристаллах минералов, по границам между минералами в средне- и крупнозернистых интрузивных породах, вообще по любым границам между разными по физическим свойствам компонентами или участками горной породы. Таким образом, выветривание подчеркивает, проявляет текстурно-структурные особенности породы. Но трещиноватость, связанная с физическим выветриванием, может поражать породу и независимо от ее строения. Например, десквамация – отслаивание плиточек горной породы параллельно ее поверхности под воздействием температурного выветривания и солнечной радиации.

2. Селективность (и физического и химического) выветривания выявляется в появлении на выветрелой стороне образцов (в отличие от более однородного свежего скола) неровностей, обусловленных разной степенью устойчивости против выветривания компонентов горной породы. Например, послойная ребристость на образцах осадочных горных пород – более устойчивые против выветривания слои выступают в виде гребней, а более податливые образуют ложбинки между ними. Сетка тонких кварцевых прожилков более устойчивых, чем вмещающая горная порода, также выступит в виде ребер. Наоборот, сетка микротрещин, совершенно невидимых на невыветрелых сколах, начинает проявляться на выветрелой поверхности отчетливо выраженными углублениями (ложбинками, канавками).

В

Рис. III-1. Селективность выветривания. Отпрепарированные прожилки кварца

обломочных осадочных горных породах галька, гравийные зерна, дресва и т.д. зачастую выступают в виде бугорков над более мягким цементом, но бывает и наоборот.

Очень часто в силу селективности выветривания именно на выветрелой поверхности выявляются палеонтологические остатки – раковины, обломки раковин, отпечатки растений и т.п., совершенно незаметные на свежем сколе.

3. Химическое выветривание проявляется весьма разнообразно.

Прежде всего, химическое выветривание начинается с потери минералами их твердости.

Растворение удаляет из выветривающейся горной породы как первичные, так и образующиеся в процессе выветривания наиболее растворимые соединения: сначала хлориды и сульфаты, затем карбонаты, затем гидроокислы и окислы, на месте которых остаются пустоты. Особенно ярко это явление видно в так называемой «железной шляпе» - пористом, в той или иной степени окрашенном лимонитом, кремнистом каркасе, остающимся на месте кварцевой жилы или другого кремнистого образования после выщелачивания всех продуктов окисления сульфидов.

Окисление переводит все металлы из закисного состояния в окисное. Самый распространенный металл из окисляющихся в зоне выветривания – железо (содержится в пирите, халькопирите, оливине, пироксенах, амфиболах и других минералах), окисляющееся в труднорастворимый, накапливающийся в коре выветривания – лимонит. Поэтому в приповерхностных условиях в зоне окисления очень широко распространено окрашивание горных пород по трещинам и в массе ржаво-бурым лимонитом. Иногда в образцах горных пород видно, как окрашивание лимонитом распространяется от поверхности и трещин вглубь породы, где еще сохранилась ее невыветрелая часть.

Кроме лимонита в образцах из зоны окисления кварцевых тел с сульфидами видны и другие разноцветные вторичные минералы зоны окисления – водные окислы (гидроокислы), окислы (охры) и водные карбонаты (гидрокарбонаты) металлов в виде пленок, примазок и порошковидных масс: медные – зеленый малахит, синий азурит, черный тенорит, красный куприт; марганцевые – черные, сажистые пиролюзит и псиломелан; свинцовые – белый церуссит; цинковые – красный цинкит и серо-зеленовато-желтый смитсонит и другие.

Силикаты и алюмосиликаты при глубоком химическом выветривании в результате гидролиза по мере выноса возникающих в ходе выветривания растворимых соединений щелочных и щелочно-земельных металлов и перехода каркасных кристаллических решеток первичных минералов в слоистые, замещаются слюдистыми и глинистыми минералами. Процесс этот постепенный и на первой стадии проявляется в породах в виде заметной потери твердости, изменении (побурении, осветлении) цвета, приобретении горной породой «землистого» рыхлого строения. Одновременно постепенно исчезают, как бы бледнеют и «растворяются» в землистой массе структурные и текстурные признаки горной породы. В конечном итоге на месте первичных силикатов и алюмосиликатов в гумидном умеренном климате возникают (как остаточные продукты) обычные гидрослюдистые глины, во влажном и теплом климате – белые каолиновые глины, а в тропическом – буро-красные латеритные глины.

Следует помнить, что выветривание – начальная стадия формирования осадочных горных пород.