Шпаргалка по "Астрономии"

20.Стадии развития и зональность кор выветривания

Каждый рельефообразующий процесс—это прежде всего процесс динамики вещества, слагающего литосферу Земли. Но в отличие от эндогенных факторов способных перемещать целые блоки земной коры, экзогенные факторы осуществляют этот процесс при непременном условии дезинтеграции горных пород.  Поэтому, по существу, начальным этапом любого экзогенного процесса является подготовка горной породы к дезинтеграции, измельчению. Совокупность процессов, осуществляющих дезинтеграцию горных пород, называют выветриванием.

В зависимости от факторов, воздействующих на горные породы, и результатов воздействия процессы выветривания подразделяются на два типа—физическое и химическое выветривание. Оба типа выветривания тесно связаны друг с другом, действуют совместно, и только интенсивность проявления каждого из них, обусловленная целым рядом факторов (климатом, составом пород, рельефом и т. д.), в разных местах неодинакова.

Иногда выделяют еще один тип выветривания—органогенное, связанное с воздействием на горные породы растительных и животных организмов. Однако выделять органогенное выветривание в самостоятельный тип, по-видимому, нет необходимости, так как воздействие организмов на горные породы всегда можно свести к процессам физического или химического выветривания.

Коры выветривания. Продукты выветривания в одних случаях могут быстро удаляться с поверхности породы по мере их образования, в других—-накапливаться на поверхности, в третьих—уже накопившиеся продукты выветривания могут быть удалены па последующей стадии развития территории.

Совокупность остаточных (несмещенных) продуктов выветривания называют корой выветривания. Существует целый ряд классификаций кор выветривания. Большинство авторов выделяют следующие типы кор: 
а) обломочная, состоящая из химически неизмененных или  слабо  измененных  обломков  исходной породы;  
б) гидрослюдистая кора, характеризующаяся слабыми химическими изменениями коренной породы, но уже содержащая глинистые минералы—гидрослюды, образующиеся за счет изменений полевых шпатов и слюд:  
в) монтмориллонитовая кора, отличающаяся глубокими химическими изменениями первичных минералов, главный глинистый минерал—монтмориллонит;  
г) каолинитовая кора;  
д) красноземная; 
е) латеритная.

Последние два типа коры представляют собой результат длительного и интенсивного выветривания с полным изменением первичного состава исходных пород.

Каждый из выделенных выше типов кор выветривания имеет зональный характер. Обломочные коры преобладают в полярных и высокогорных областях, а также в каменистых пустынях низких широт. Гидрослюдистые коры характерны для холодных и умеренных областей с вечной мерзлотой. Монтмориллонитовая кора образуется в степных и полупустынных областях, каолинитовая и красноземная наиболее характерны для субтропиков и, наконец, латеритная кора формируется при наиболее активном химическом выветривании в условиях жаркого и влажного экваториального климата.

Изложенное выше дает возможность перейти к оценке роли выветривания в рельефообразовании.

Само выветривание не образует каких-либо специфических форм рельефа. Однако, будучи самым постоянным и мощным фактором дезинтеграции горных пород, выветривание готовит рыхлый материал, который становится доступным для перемещения другими экзогенными агентами, или перемещается на более низкие гипсометрические уровни под непосредственным воздействием силы тяжести. Именно в этом аспекте роль выветривания как фактора рельефообразования огромна.

В некоторых случаях в процессе выветривания происходит не разрыхление, а цементация рыхлых пород. Так, в условиях жаркого и сухого климата наблюдается цементация рыхлых поверхностных образований углекислой известью, гипсом или поваренной солью. В областях с несколько большим количеством осадков преобладает известковый цемент, с увеличением аридности климата углекислая известь заменяется гипсом. Мощность известково-гипсовых кор достигает 2 м.

Еще более мощные коры образуются в условиях тропического климата с четко выраженными сухим и влажным сезонами года. Здесь коры образуются за счет цементации окислами железа, реже — алюминия. Подобные коры выполняют роль бронирующего пласта, предохраняя нижележащие рыхлые образования от эрозии и дефляции. В ряде случаев наличие мощных железистых кор способствует формированию инверсионных форм рельефа.

Неперемещенные, остаточные коры выветривания могут «фиксировать» ранее сформированные выровненные денудационные поверхности. Изучение этих кор позволяет, во-первых, восстанавливать палеогеографическую обстановку их формирования и, во-вторых, определять время «фиксации» денудационного рельефа.

Эффект применения геоморфологических методов для выявления пространственного положения «фиксированных» денудационных поверхностей и условий их образования позволяет широко использовать эти методы для поиска целого ряда ценных полезных ископаемых (бокситов, железных, никелевых н кобальтовых руд, россыпей цветных металлов и т. д.), связанных с корами выветривания.

21.Значение процессов выветривания

В результате физического выветривания происходит дезинтеграция, т.е. механическое разрушение горных пород на фрагменты — глыбы, щебень, дресву, песок и алеврит. Эти продукты физического выветривания служат материалом для последующего образования весьма специфической группы рыхлых обломочных горных пород, которые при определенных условиях могут иметь практическое значение как сырье для промышленности строительных материалов.

В процессе химического выветривания возникают две группы продуктов — подвижные и остаточные.

Подвижные продукты включают в себя соединения химических элементов, способных к миграции и перемещающихся (обычно в виде разного рода растворов) с места протекания химических реакций, приводящих к разрушению горной породы, на то или иное расстояние. При определенных условиях в результате их накопления возникают особые виды осадочных горных пород — хемогенные.Остаточные продукты — малоподвижная составная часть пород, остающаяся на месте преобразования исходной горной породы. Остаточные продукты принято называть «элювием», который обычно представляет собой плохо отсортированную щебенисто-дресвянисто-песчано-глинистую массу, которая по вещественному составу тесно связана (а во многом аналогична) с составом подстилающих материнских пород. Элювий — один из важнейших генетических типов континентальных геологических образований, мощность которых варьирует от первых сантиметров до многих десятков метров. В зависимости от преобладающего развития тех или иных процессов преобразования могут быть выделены различные типы элювия. Так, элювий, в образовании которого ведущая роль принадлежит биохимическим процессам выветривания и в котором в очень большом количестве содержатся продукты разложения органического вещества (т.е. гумус), называется почвой.

Комплекс различных по составу остаточных продуктов выветривания, возникших в результате преобразования любых горных пород в континентальных условиях, принято называть корой выветривания. Элювий и продукты его переработки, сформированные в настоящее время, принято называть современной корой выветривания. Однако процессы выветривания протекали в пределах суши и во все прошлые геологические эпохи, причем в некоторых случаях они сохранились до наших дней. Такой элювий и продукты его переработки получили наименование ископаемой коры выветривания.

В зависимости от климата местности процессы выветривания протекают с различной степенью интенсивности, причем физическое и химическое выветривание проявляются неодинаково. В этой связи возникают различные типы кор выветривания.

Наиболее благоприятны для формирования мощной коры выветривания регионы с выровненным рельефом поверхности материнских горных пород при условии влажного жаркого климата, что подразумевает наличие обильной растительности, являющейся источником органического вещества. В этих обстановках химическое выветривание преобладает над физическим. При сильнорасчлененном рельефе, а также в условиях аридного (жаркого и сухого) и субарктического (холодного и влажного) климатов процессы химического преобразования весьма замедлены либо не проявлены вообще. Это приводит к образованию кор выветривания, сложенных, в основном, продуктами физического выветривания — глыбами, щебнем, дресвой и песком.

В зависимости от глубины (интенсивности) протекания процессов химического преобразования выделяются различные виды (профили) кор выветривания.

Так, в условиях умеренно теплого и умеренно влажного климата в результате химического выветривания алюмосиликаты и силикаты магматических и метаморфических пород разлагаются, в результате чего наиболее подвижные химические элементы — Na, К, Са и Mg выносятся и образуются гидрослюды и гидрохлориты при подчиненном развитии глинистых минералов типа монтмориллонита и бейделлита. Эти минералы возникают в результате гидратного и гидролизного преобразования первичных силикатов без существенной миграции кремнезема. В связи с выносом ряда химических элементов новообразованная порода по сравнению с исходной обогащается кремнием и алюминием. Подобного рода образования формируют гидрослюдистый (насыщенный сиалитныи) профиль коры выветривания.

С увеличением степени химического преобразования процесс изменения идет дальше, из породы выносится значительная часть кремнезема и происходит формирование глинистых минералов — каолинита, галлуазита, нонтронита при подчиненной роли SiO: (кварц, опал, халцедон). Подобного рода образования формируют глинистый (ненасыщенный сиалитныи) профиль коры выветривания. Он характерен для регионов с повышенными температурой и влажностью.

В условиях жаркого и влажного (тропического) климата процессы химического преобразования достигают максимальной интенсивности. Это приводит к почти полному выносу кремнезема из преобразуемых пород, в которых остаются только инертные компоненты —- Al, Fe, Ti, и формированию горных пород, состоящих из минералов, являющихся гидроксидами алюминия (гиббеит, бёмит, диаспор) и железа (гидрогетит, гидролепидокрокит, гидрогематит). Они слагают коры выветривания латеритиого (элитного) профиля.

Таким образом, в результате стадийных преобразований исходной горной породы возникают коры выветривания различной степени зрелости. Иными словами, гидрослюдистые и глинистые профили рассматриваются в качестве последовательных промежуточных этапов созревания коры выветривания, достигающей максимальной зрелости на стадии латеритного выветривания. В зависимости от климатических условий развития кора выветривания может остановиться на промежуточных стадиях — гидрослюдистой или глинистой. В этой связи в природе известны все типы профилей выветривания (рис. 5.6).

В зависимости от формы и условий образования коры выветривания принято разделять на площадные и линейные.

Площадные коры выветривания имеют пластообразную форму, распространены на значительных площадях, чехлом перекрывая материнские горные породы, в результате преобразования которых они и возникли. Как правило, они имеют зональное строение и мощность их колеблется от десятков сантиметров до десятков метров, в отдельных случаях достигая 100—200 м.

Линейные коры выветривания образуются вдоль разрывных тектонических нарушений и зон трещиноватое™, являющихся зонами повышенной проницаемости. Они имеют жилообразную форму и обычно наследуют ориентировку в пространстве, характерную для данных дизъюнктивных нарушений. Линейные коры выветривания имеют размеры по простиранию от сотен метров — до первых километров и прослеживаются на глубину на десятки метров — первые сотни метров, в зависимости от положения уровня грунтовых вод. Мощность этих образований может варьировать от первых метров до десятков метров.

Формирование кор выветривания происходит в настоящее время и происходило в отдаленные геологические эпохи. В этой связи, по времени образования коры выветривания принято разделять на современные и древние (ископаемые). Древние коры выветривания сохранились в тех участках земной коры, где они перекрыты более молодыми горными породами, предохраняющими их от разрыва и разрушения. Как правило, именно древние коры выветривания, сформировавшиеся в течение различных по длительности этапов континентального развития земной коры, характеризуются четкой вертикальной зональностью, значительной дифференцированностью и мощностью.

Значение процессов выветривания :они сильно преобразуют верхние горизонты земной коры, в результате чего возникают как положительные, так и отрицательные явления,В результате физического и химического выветривания разрушаются массивы горных пород любых генетических типов. Они превращаются в рыхлые высокомобильные образования. Увеличение степени дезинтеграции массивов горных пород (степени трещиноватости и пористости) в процессе физического выветривания в совокупности с изменением их минерального состава и текстурно-структурных характеристик в процессе химического выветривания ведут к существенному изменению комплекса физических (плотность, водопоглощение и т.п.) и физико-механических (прочность и т.п.) свойств выветре-лых горных пород по сравнению с неизмененными, «свежими». Выветрелые горные породы отличаются повышенной трещиноватостью, пористостью, водопоглошением и пониженными плотностью и прочностными свойствами по сравнению с неизмененными их разностями. Поэтому выветрелые породы слабо устойчивы как в естественных обнажениях, так и в подземных горных выработках, и в бортах карьеров, что требует применения специфических инженерных решений в горной практике. Выветрелые горные породы являются средой зарождения осыпей, обвалов, селей и оползней, что сильно осложняет не только горно-геологическую, но и другие виды человеческой деятельности.

Правильная оценка свойств выветрелых горных пород имеет важное значение при проектировании бортов карьеров, выборе углов и конструкции откосов дорожных выработок и котлованов, при расчетах глубины заложения фундаментов инженерных сооружений, при подсчете запасов строительных и облицовочных материалов, при расчете объемов вскрышных работ в процессе открытой добычи полезных ископаемых и во многих других случаях.