Какие есть продукты выветривания
Элювий (от лат. eluere — мыть, смывать). Продукты выветривания горных пород, накапливающиеся на месте своего образования, называются элювиальными продуктами или элювием. Несмотря на большое разнообразие продуктов выветривания в их строении намечаются общие черты, обусловленные общими закономерностями развития и течения процессов выветривания. Выше указывалось, что физическое выветривание может происходить только до пояса постоянной температуры и продукты выветривания предохраняют залегающие глубже коренные породы от разрушения. По тем же причинам верхние слои элювия выветриваются значительно дольше и сильнее, чем лежащие ниже. Поэтому при нормальных условиях верхние слои элювия измельчены значительно сильнее, чем лежащие глубже. С глубиной продукты выветривания становятся все более и более грубыми. Самый нижний слой элювия обычно состоит из кусков породы, хотя и отделенных от массивной породы, но залегающих на месте образования. Глубже массивные породы разбиты лишь трещинами, количество которых уменьшается с глубиной.
Примерно таким же закономерностям подчинено и химическое выветривание. Просачиваясь вниз, вода теряет активность, так как лишается кислорода и углекислого газа и насыщается выщелоченными ею соединениями и может производить лишь гидратизирующее действие. Поэтому глубокие слои элювия обычно изменены химически менее интенсивно, чем поверхностные. Однако в породах, химически устойчивых, вода проникает через элювий, сохраняя активность, и изменения, вызванные ею в верхних и нижних горизонтах элювия, мало разнятся. Органическое выветривание интенсивно проявляется также лишь в поверхностных горизонтах земной коры.
Элювий не обладает слоистостью. Часто даже граница элювия и невыветрелой породы может быть определена с большой долей условности. Она выражена достаточно резко только тогда, когда массивные породы трудно поддаются выветриванию.
Ю. А. Билибин выделяет процессы, уменьшающие массу элювия, и процессы, вызывающие в нем внутренние перемещения без изменения массы.
Масса элювия может уменьшаться благодаря выщелачиванию, вымыванию и выдуванию. Выщелачивание происходит интенсивно в верхних слоях элювия, но если в верхних слоях легко растворимые продукты полностью выщелочены, процесс протекает более интенсивно в более глубоких горизонтах. Вымывание мелкого материала происходит и на поверхности, и на глубине. На поверхности вымывание обычно сильнее, но если вода стекает но водоупору (например, по границе многолетней мерзлоты), то и на глубине вымывание может быть интенсивным. Выдувание частиц может происходить только с поверхности в условиях сухого климата и сильных ветров.
Перечисленные процессы уменьшают массу элювия и увеличивают его пористость, а также приводят к постоянному, но неравномерному его оседанию. Толщина защитного слоя элювия уменьшается и выветривание проникает глубже в толщу коренных пород. Это снова увеличивает толщу элювия, причем оба процесса — уменьшение массы элювия и увеличение его мощности — идут одновременно, находясь в состоянии динамического равновесия. При этом нижние горизонты элювия являются наиболее молодыми, а верхние — древними. Большая выветрелость верхних горизонтов объясняется также их возрастом.
При сокращении объема и последующем оседании элювиальных масс мелкие частицы более подвижны, чем крупные. Поэтому верхние слои элювия часто обогащаются крупным каменным материалом. Этому способствуют также выдувание и вымывание мелкозема с поверхности. В связи с этим иногда, вопреки нормальной последовательности, верхние слои элювия бывают более обогащены крупным материалом, чем нижние. Освобождению верхних слоев от мелкозема способствуют колебания температуры, при которых каменные глыбы, изменяясь в объеме, перемещаются, а мелкий материал проваливается в промежутки между ними. В субполярных странах физическое выветривание протекает настолько интенсивно, что коренные выходы даже очень стойких пород быстро превращаются в скопления каменных глыб, которые под действием силы тяжести постепенно расползаются в разные стороны, стремясь занять наинизшее положение. Так образуются каменные россыпи (курумы). Для их образования совсем не обязателен крутой уклон. Они возникают даже на плоской поверхности, сами сглаживая ее неровности.
Делювий и коллювий
Вернуться назад к оглавлению “Общая Геология. Основы Геологии.”
Источник
Экзогенный процесс- Выветривание г.п.- разрушения г.п. под действием физических, химических и органических факторов.
Факторами выветривания являются солнечное тепло (инсоляция), кислород, углекислый газ и водяные пары атмосферы; вода, выпадающая на поверхность Земли и проникающая в ее верхние горизонты; живые организмы и органическое вещество, образующееся при их отмирании. Разрушение и изменение горных пород и осадков при их выветривании может происходить как механическим, так и химическим путем.
В едином и сложном процессе выветривания принято условно выделять физическое (механическое) и химическое выветривание.
-Физическое- происходит изменение (разрушение) рельефа под действием физических факторов (ветер,вода,солнце,изменение температур ,силы гравитации)=образуются обломочные г.п.
-химическое – происходит изменение рельефа путем химических реакций О2, СО2,Н2О = образуются хемогенные г.п. (карстовые пещеры)
– органическое –разрушение рельефа происходит организмами или их деятельностью= образуются органогенные г.п. Таким образом, при органическом выветривании происходит физическое разрушение и дробление горных пород и минералов, а также их химическое преобразование, т.е. осуществляется их биохимическое разложение с образованием вторичных минералов и комплексных органо-минеральных соединений, большая часть которых закрепляется в верхних слоях почв.Органическое выветривание относится к почвообразовательным процессам.
Под влиянием всех процессов выветривания образуется более или менее мощный слой коры выветривания, или рухляк выветривания, который может состоять из крупных обломков первичных минералов и горных пород, очень мелких частиц вторичных глинистых минералов, окислов и гидроокисей, минералов, находящихся в промежуточных стадиях разложения. Наиболее устойчив из них кварц, наименее устойчивы — простые соли.
В результате выветривания из кислых, насыщенных кварцем пород (кварциты, кварц, вулканическое стекло) образуются пески, из алюмосиликатов (слюд, полевых шпатов, авгитов и роговых обманок) – глины. Поэтому при выветривании гранитов образуется смесь песка и глины –суглинки. Часть продуктов выветривания переносится водой и ветром.
Продукты выветривания, не подвергшиеся переносу и оставшиеся на месте своего образования, называют элювием (от лат. eluo – «вымываю»). Элювиальные отложения формируются на горизонтальных или слабонаклонных поверхностях. В геологии, элювиальные отложения – это то, что осталось на месте в результате выветривания, а унесенный материал рассматривается как часть другого процесса
Водная эрозия и ее особенности.
Водная эрозия и ее особенности.
Эрозия почв – процесс разрушения почвенного покрова.
Водная эрозия —процесс разрушения почвенного покрова под действием талых, дождевых или ирригационных вод.
По характеру воздействия на почву водную эрозию делят на плоскостную и линейную.
Плоскостная (поверхностная) эрозия – смыв верхнего горизонта почвы под влиянием стекающих по склону дождевых иди талых вод. Механизм поверхностной эрозии связан с разрушающей ударной силой дождевых капель и с воздействием поверхностного стока дождевых и талых вод.
Линейная (овражная) эрозия – размыв почв в глубину более мощной струей воды, стекающей по склону. Дальнейшее их развитие приводит к образованию оврагов. Линейная эрозия приводит к полному уничтожению почвы.
В горных районах наряду с развитием обычных форм водной эрозии могут возникать селевые потоки (сели). Они образуются после бурного снеготаяния или интенсивных дождей, движутся с большой скоростью и увлекают огромное количество материала в виде мелкозема, гальки и крупных камней.
По темпам развития различают геологическую (нормальную) и ускоренную эрозию.
Геологическая (нормальная) эрозия – – медленный процесс смыва частичек с поверхности почвы, покрытой естественной растительностью при котором потеря почвы компенсируется в ходе почвообразования.
Ускоренная эрозия возникает при удалении естественной растительности, неправильном использовании почвы, в результате чего темп эрозии резко возрастает.
Особенности: Развитие водной эрозии характерно для регионов с затяжными ливневыми дождями, а также с быстрым приходом весны, сопровождающимся резким таянием большого количества снега. Образовавшиеся талые воды размывают грунт и приводят к повреждению ценного плодородного слоя. Ветровая эрозия свойственна для равнинных зон с сухим климатом, из-за небольшого количества осадков грунт быстро пересыхает.
Источник
Так как процессы выветривания являются частью непрерывного геологического и биологического круговорота веществ, то нельзя полагать, что выветривание доходит «до конца», т. е. до образования каких-то «конечных продуктов». Однако для определенных стадий процесса выветривания, для типов коры выветривания и для определенных географических ландшафтов характерны более или менее устойчивые группы первичных и вторичных минералов, являющихся «конечными» для данных условий и времени. Рассмотрим главные продукты выветривания.
Остаточные первичные минералы
Наиболее устойчивые против выветривания минералы: циркон, турмалин, монацит, гранат, ильменит, магнетит, кварц, ставролит и другие, являются остаточными первичными минералами, которые всегда относительно накапливаются в древних элювиальных корах выветривания. Среди полевых шпатов наиболее стойки альбит и олигоклаз; лабрадорит, анортит, андезин гораздо менее стойки. Поэтому альбит и олигоклаз в наибольших количествах накапливаются в элювиальной коре выветривания. При размыве и переотложении элювиальных кор выветривания остаточные первичные минералы оказываются в делювии, пролювии или аллювии и служат индикаторами мест, откуда транспортировались эти минералы.
Вторичные минералы
В результате процессов выветривания образуются вторичные минералы; они входят в состав коллоидных, надколлоидных, илистых и пылеватых фракций мелкозема. Некоторые из них более характерны для элювиальных кор выветривания, являясь преимущественно вторичными остаточными минералами: опал, вторичный кварц, аллофан и аллофаноиды, каолинит и галлуазит, гетит, гиббсит, гидраргиллит, бемит, анатаз, диаспор.
Многие вторичные минералы чаще характерны для аккумулятивных и транзитно-аккумулятивных типов коры выветривания, где они образуются после более или менее продолжительной раздельной миграции их компонентов в виде водных растворов. Сюда относятся: маршалит, опал, халцедон и вторичный кварц, в большой степени лимонит, гетит и гематит, во многих случаях иллит, монтмориллонит, вермикулит и ферримонт-мориллонит. Иногда и минералы гидроокислов алюминия, т. е. типичные остаточные продукты, обнаруживаются также в аккумулятивной коре выветривания. Впрочем, ряд авторов считает монтмориллонит, иллит и минералы гидроокислов железа также типичными остаточными (in situ) продуктами выветривания. Чаще всего это характерно для ранних стадий выветривания или для районов засушливого климата.
Таким образом, в процессе выветривания происходят очень глубокие изменения в минералогическом составе породы.
Минералы, свойственные неизмененной породе (оливин, авгиты, нолевые шпаты, слюды, пирит, кальцит), исчезают, замещаясь вновь синтезированными минералами окислов железа, алюминия, марганца, кремния или вторичными алюмосиликатами, такими как монтмориллонит, иллит, каолинит, галлуазит. Это положение хорошо иллюстрируется рис. 23, 24 и следующей схемой:
Легкорастворимые продукты выветривания
Наряду с нерастворимыми и малорастворимыми минералами при выветривании образуется весьма большое количество растворимых подвижных продуктов: хлоридов, сульфатов, карбонатов и силикатов щелочей и щелочных земель, а также небольшое количество растворенных соединений кремния, железа, алюминия, марганца, кобальта, никеля, цинка, фосфора. Эти продукты в разных пропорциях находятся в почвенных, грунтовых, ключевых водах и передвигаются с ними по уклону местности в озера, моря, а также в поймы и дельты рек, в низменности и депрессии.
Часть вод при движении расходуется на транспирацию и испарение. По мере достижения насыщенности раствора соединения по пути их миграции осаждаются в делювии, пролювии и конусах выносов вдоль гор, в древних и современных аллювиальных террасах, в дельтах, лагунах и. маршах приморских побережий. Чем суше климат и выше испарение и транспирация, тем интенсивнее идет накопление в транзитных и аккумулятивных ландшафтах продуктов, транспортируемых наземными и подземными водами. Таким путем происходит гидрогенная (или гидроморф-ная) аккумуляция вторичных минералов разного рода в осадочных породах и в почвах с образованием транзитной и аккумулятивной коры выветривания. При этом возникают сложные реакции между минералами осадочной породы и почвы и соединениями, приносимыми грунтовыми, почвенными или речными водами.
В аккумулятивном ландшафте, т. е. при плохом дренаже, происходит не вынос, а приток продуктов выветривания. Порода обогащается новыми минеральными соединениями, начинается и прогрессирует синтез новых минералов. Этим путем образуются мощные скопления минералов железа и марганца. Приток растворов кремнезема вызывает ресиликацию гиббсита и его превращение в каолинит, а затем и в монтмориллонит. Избыток приходящего кремнезема может повлечь образование кремневых кор. Происходят процессы обызвестковывания, доломитизации, загипсовывания осадочных пород и почв. Во всех перечисленных случаях обычно формируются плотные непроницаемые горизонты типа кирасы, ортштейна или латерита, плотной глины, твердых окремненных, известковых или гипсовых прослоев и горизонтов (так называемых хардпенов). В условиях засушливого климата ко всем этим процессам присоединяется интенсивное соленакопление в грунтовых водах, почвах, осадочных породах.
Поднятие аккумулятивного ландшафта и его эрозионное расчленение влекут превращение аккумулятивной коры выветривания в неоэлювий. Накопившиеся ранее продукты гидрогенной аккумуляции «наследуются» неоэлювием и являются остаточными реликтовыми признаками прошлого аккумулятивного типа коры выветривания.
Взаимодействие продуктов выветривания и синтез новых минералов
Выветривание горных пород и минералов нельзя рассматривать как односторонний процесс непрерывного разрушения. Это справедливо лишь в отношении магматических пород, которые, не будучи стойкими в обстановке наземных термодинамических условий, подвергаются разрушению. Вновь образующиеся продукты выветривания, находясь в непрерывном перемещении, взаимодействуют одни с другими, что ведет к синтезу новых минеральных компонентов. Особенно велико при этом значение таких физико-химических реакций, как коагуляция, поглощение, обменное замещение. Образующиеся при выветривании коллоидные соединения кремнезема имеют отрицательный заряд. В то же время коллоидные частицы гидроокисей алюминия и железа имеют заряд положительный. При контакте противоположно заряженные коллоидные частицы полуторных окислов и кремнезема нейтрализуются в процессе взаимной коагуляции. В результате возникают глиноподобные аморфные (аллофаноиды), а в последующем и кристаллические вторичные минералы: каолинит, монтмориллонит, байделлит и др. Вторичные глинные минералы прежде всего синтезируются там, где образуются исходные компоненты.
Таким образом, формирование остаточных (элювиальных) типов коры выветривания происходит обязательно с участием вновь синтезированных глинных минералов. Ho так как некоторая часть кремнезема и полуторных окислов мигрирует с природными водами, то процесс коллоиднохимического синтеза вторичных алюмосиликатных минералов широко происходит и при формировании транзитных и особенно аккумулятивных типов коры выветривания.
На ранних стадиях выветривания, особенно в областях умеренного и холодно-умеренного климата, в качестве остаточных вторичных минералов образуются гидрослюды и серицит. В условиях щелочной среды и теплого сухого климата в аккумулятивных ландшафтах, где имеется приток соединений кремнезема, полуторных окислов, щелочей и щелочных земель, широко представлено новообразование монтмориллонита, нонтронита, вермикулита. В условиях влажного теплого субтропического климата при длительном глубоком выветривании и разрушении минера лов в кислой среде преимущественно образуются минералы группы каолинита.
Во влажных тропиках вследствие полного разрушения минералов и выноса оснований и кремнезема выветривание доходит до ферраллитной и аллитной стадий, когда в числе вторичных минералов преобладают окислы и гидроокислы железа и алюминия (лимонит, гетит, гематит, гидр аргиллит, бемит и др.).
В настоящее время считается доказанным факт превращения гиббсита в каолинит, если имеется приток растворов кремнезема. При продолжающемся притоке кремнезема, калия, магния в нейтральной и щелочной среде каолинит может быть превращен в иллит, а последний — в монтмориллонит или вермикулит.
Процесс обогащения аккумулятивной или транзитно-аккумулятивной коры выветривания минералами с более широким отношением кремнезема и глинозема (ресиликация) обычно происходит в транзитных и аккумулятивных ландшафтах, но иногда наблюдается в отдельных горизонтах элювиальной коры выветривания, куда вмываются продукты выветривания сверху. Условия формирования и накопления вторичных алюмосиликатных минералов показаны на рис. 25, 26 и 27.
На всех стадиях выветривания происходит постоянное появление хлоридов и новообразование карбонатов и сульфатов щелочей и щелочных земель. Систематически появляются в малых количествах нитриты, нитраты и фосфаты. Воднорастворимые минералы уносятся из коры выветривания остаточного (элювиального) типа при промывном водном режиме. Однако в условиях аридного климата там, где испарение превышает поступление влаги с атмосферными осадками, в транзитных и аккумулятивных ландшафтах соли выпадают в осадок из делювиальных и грунтовых вод с образованием известковых, гипсовых и солевых горизонтов, пластов, кор или кирас. Образуются карбонатная, гипсовая, хлоридно-сульфатная или нитратная коры выветривания, столь известные в саваннах, степях и пустынях земной суши. Общие условия накопления этих продуктов выветривания показаны на рис. 28.
Большая часть соединений фосфора также уносится подземными и речными водами в Мировой океан, но значительная часть фосфорной кислоты, взаимодействуя с кальцием, железом, алюминием, выпадает в осадок и остается в пределах коры выветривания и осадочных пород, вызывая так называемую фосфатизацию пород.
Чем дольше и интенсивнее протекают процессы выветривания, тем в большей степени измельчаются обломки горных пород и минералов и тем в большей степени для коры выветривания характерны вторичные минералы, являющиеся синтетическими продуктами выветривания и почвообразования в соответствующей физико-географической среде.
Образующиеся глинные вторичные минералы коры выветривания обладают высокой поглотительной способностью в отношении катионов. Чем выше отношение кремнезема к полуторным окислам в глинистых минералах, тем выше их поглотительная способность. Поглощающий аппарат коры выветривания, в свою очередь, играет большую роль в судьбах продуктов выветривания. Так, калий обычно необратимо поглощается вторичными алюмосиликатами в процессе образования гидрослюд, серицита. В этом одна из причин, почему соли калия не образуют больших солевых скоплений в аккумулятивной коре выветривания, подобно солям натрия. Te вторичные алюмосиликаты, для которых характерно узкое соотношение кремнезема и полуторных окислов (каолинит), и особенно те продукты выветривания, в которых велико содержание свободных окислов алюминия и железа (аллитная кора выветривания или орт-штейн), обладают активной способностью поглощения и фиксации соединений кремния, фосфора, серы, азота в форме анионов. Гидроокиси марганца являются сильным сорбентом, поглощающим большое число различных химических элементов.
К числу сорбциониых реакций, ведущих к вторичному минералообразованию, необходимо также отнести поглощение атмосферными соединениями кремнезема ионов магния, а также фиксацию полуторных окислов.
В делювиальных, пролювиальных и аллювиальных отложениях идут и другие реакции взаимодействия продуктов выветривания. Осадки углекислого кальция, подвергаясь воздействию солей магния, доломитизируются. Магний и калий легко и необратимо поглощаются при синтезеглинных минералов. В итоге это приводит к изъятию соединений магния: из мигрирующих природных растворов.
Подвижные растворы кремнезема, вытесняя в толщах гипсов анион серной кислоты и в осадках углекислого кальция анион угольной кислоты, вызывают широко известное явление окремнения осадочных пород и коры выветривания. Процессы доломитизации и окремнения могут формировать плотные, не проницаемые для корней горизонты, прослои и скопления конкреций.
Матрица и плазма как продукты выветривания
Кора выветривания и ее отдельные горизонты в конце концов приобретают характер закономерно гомогенной массы, имеющей типичную структуру. Эта мелкоземистая масса с отдельными частицами называется «матрица». Так как в породе и почве всегда присутствуют «скелетные» частицы первичных или вторичных минералов, то употребляется название «С-матрица», т. е. скелетная матрица. «С-матрица» коры выветривания и почв состоит из «скелета», «плазмы» и пустот, или «войдов».
В скелете присутствуют главным образом крупночастичные остаточные минералы, хотя могут быть и вторичные образования вроде конкреций. Плазма включает собственно вновь образованные продукты коры выветривания и почвообразования: кристаллические и аморфные вторичные минералы (алюмосиликатные, окислы, сульфиды), малорастворимые и легкорастворимые соли, органические и органо-минеральные соединения. Плазма тесно взаимодействует со скелетом, образуя пленки, потеки,, наросты на поверхности отдельных частиц и на структурных агрегатах или выполняя пустоты, микротрещины и поры. Плазма определенных горизонтов и стадий коры выветривания имеет определенную структуру (fabric) ткани: мозаичную, волокнистую, потечную, однородную, ориентированную, изотропную, анизотропную и т. д.
Микроморфологические исследования на плоско-параллельных тонких шлифах позволяют на основании оценки характера плазмы, скелета и их структуры судить об истории коры выветривания, об интенсивности и условиях выветривания. Ho что особенно важно, микроморфологическое изучение плазмы позволяет судить о наиболее тонких и активных компонентах, которые образуются при выветривании и почвообразовании и которые передвигаются в нисходящем, боковом или восходящем направлениях. В сочетании с данными химического анализа, рентгенометрии и электронной микроскопии микроморфологические исследования позволяют очень точно оценивать продукты выветривания.
Источник