Геологические процессы и документы

Органическое  выветривание

Воздействие органического  мира на горные породы сводится или  к физическому (механическому) разрушению их, или к химическому разложению. Важным результатом органического выветривания (в совокупности с физическим и химическим) является образование почвы, отличительным свойством которой является ее плодородие.

Элювий  и кора выветривания

Элювий – это продукты выветривания, оставшиеся на месте своего образования. Все продукты выветривания, которые смещены с места образования вниз по склонам без участия линейного смыва, Ю.А. Билибин предложил назвать делювием, а коллювием Ю.А. Билибин назвал разновидность деллювия, достигшую подножия склона и прекратившую движение(рис.3).

Пример строения современного элювия можно представить в следующем виде.

При нормальных условиях верхние слои элювия измельчены значительно сильнее, чем лежащие ниже. С глубиной продукты выветривания становятся все более и более грубыми. Самый нижний слой состоит из кусков, хотя и отделенных от породы, но залегает на месте образования. Глубже массивные породы разбиты лишь трещинами, количество которых уменьшается с глубиной.

Элювий остается и сохраняется на уплощенных водораздельных поверхностях, а на склонах он начинает двигаться под тяжестью собственного веса и становится уже делювием.

Под корой выветривания понимается вся совокупность продуктов выветривания, залегающая на месте образования или перемещенных на небольшое расстояние и занимающие значительные площади. Нередко термин кора выветривания используют, когда выветривание прошло до стадии каолиновых глин или латеритов.  

Термины «элювий» и «кора выветривания» почти синонимы. Различают современную кору выветривания и древнюю (ископаемую или погребенную), перекрытую молодыми породами.

Состав и  тип коры выветривания определяется составом коренных пород, климатом и  стадией выветривания: 1 – Обломочная; 2 – Гидрослюдистая; 3 – Монтмориллонитовая (нонтронитовая); 4 – Каолиновая; 5 – Латеритная.

Геологическая роль выветривания

1. Выветривание – составная (основная) часть глобального процесса – денудации. И денудация и выветривание протекают селективно, т.е. избирательно. Различные горные породы и минералы в разных климатических условиях выветриваются с разной скоростью, что можно рассмотреть на примере простого строения участка земной коры.

В условиях влажного климата известняки будут подвергаться интенсивному растворению и выщелачиванию, и на их месте будут понижения в рельефе, а в местах выхода гранитов – возвышенности.

В сухом жарком климате граниты будут разрушаться  быстрее, чем известняки и на поверхности  будут формироваться понижения  в рельефе.

2. выветривание – это начало формирования осадочных горных пород. На поверхности формируются различные обломочные породы: щебень, дресва, песок. Где-то накапливаются каолиновые глины, обогащенные Al; в море происходит отложение хемогенных осадков Fe и Mn, Ca, Mg, которые поверхностными и подземными водами вынесены с суши, а соли Na и K находятся в растворимом состоянии.

Таким образом, первоначально сложенные по своему составу коренные породы в процессе выветривания дифференцируются на составные  части, состав которых постепенно упрощается вплоть до элементного.

3. При выветривании образуются разнообразные полезные ископаемые: сульфидные руды, каолиновые глины, латериты, строительные материалы и др.

 

1.1.2. Геологическая деятельность  ветра

Типы ветров и воздушных потоков

Движение воздушных  масс в атмосфере обусловлено  перепадом давления, причиной которого является неравномерное распределение  солнечной энергии. Уже при разнице  давления в 25 мм.рт.ст. начинается перемещение  воздуха. Главные формы движения воздушных масс – это ветер и воздушные потоки.

Ветер – движение воздуха преимущественно в горизонтальном направлении из области высоких давлений в область низких под действием гравитационных сил. Его скорость пропорциональна величине градиента давления. Сила и направление ветра могут меняться за счет трения, вихревых движений, вращения Земли и т.д.

Воздушные потоки – это вертикальные перемещения воздуха: подъем теплого и влажного и нисходящий поток холодного и сухого.

Скорость (сила) ветра  измеряется по 17-бальной шкале. Скорость ветра в 17 баллов составляет » 210 км/час.

Шкала скоростей ветра

Таблица 2

баллы	скорость, км/час		км/час		км/час
1 2 3 4 5 6	3.24 8.64 15.84 24.12 33.48 43.3	7 8 9 10 11 12	55.8 68.4 79.41 95.0 109.8 122.28	13 14 15 16 17	144.6 157.68 174.9 192.9 210.96 и более

Виды ветров

 

Одним из наиболее значительных перемещений воздушных  масс в атмосфере является циркуляция воздуха между экватором и  полюсами из-за хорошо выраженной разницы  в температуре и давлении.

Разница в давлении между  экваториальной областью (где оно низкое) и субтропиками (где оно высокое) вызывает постоянные ветры от субтропиков к экватору, которые называют пассаты (рис.7).

В северном полушарии они дуют с  северо-востока, а в южном –  с юго-востока.

Помимо пассатов существуют устойчивые движения воздуха – муссоны. Они связаны с сезонными различиями в температуре и давлении между материками и океанами. В зимнее время суша охлаждается, а океан накопивший тепло расходует его на нагревание воздуха. Поэтому зимой ветры дуют с материка, а летом, наоборот, с океана на сушу.

Суточные изменения температуры  и давления также приводят к движению воздуха и возникновению морских и береговых бризов на побережье морей и океанов и горно-долинных ветров в горных районах.

Помимо указанных ветров в атмосфере  широко проявляются различные вихревые движения воздуха – циклоны и антициклоны. Это мощные атмосферные вихри с диаметром 1.5 – 3.0 км. Для них характерны вращательные движения огромных масс воздуха.

В циклонах атмосферное  давление в центре минимальное и  движение воздуха осуществляется с периферии к центру против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой – в южном (рис.8).

В антициклонах давление максимально в центре. Ветры направлены от центра к периферии по часовой  стрелки в северном полушарии  и против часовой – в южном.

Циклоны обладают большой разрушительной силой, т.к. скорость ветра достигает 100 – 300 км/час и более. Называют их по разному:

Тайфуны – на Тихом океане;

Ураганы – в Северной Атлантике;

 Циклоны – в Индии;

Вилли-вилли – в Австралии.

Кроме циклонов и антициклонов в  атмосфере возникают мелкомасштабные  вихри – смерчи и торнадо, также обладающие большой разрушительной силой.

Смерчи развиваются чаще над водной поверхностью, а аналогичные вихри на суше в США называют торнадо. Скорость их движения достигает до 240 км/час. одновременно происходит вращение воздуха по спирали вверх со скоростью до 300 – 700 км/час. Такой вихрь разрушает все на своем пути.

Геологическая работа ветра

Под геологической работой  ветра понимается изменение поверхности Земли под влиянием движущихся воздушных струй. Ветер может разрушать горные породы, переносить и аккумулировать продукты разрушения. Чем больше скорость ветра, тем значительнее производится ветром работа.

Деятельность ветра проявляется  во всех климатических зонах, но особенно ярко выражена в областях сухого климата, где имеет место сочетание следующих факторов:

1. резкие суточные колебания температуры
2. незначительное количество осадков
3. отсутствие растительности или ее разряженность
4. частые ветры большой силы
5. наличие рыхлого материала способного переноситься

таким условиям отвечает около 1/5 площади суши – области пустынь и полупустынь, морские побережья, горные сооружения.

Все процессы сопровождающиеся деятельностью ветра носят название эоловых процессов, а отложения и формы рельефа – эоловыми.

Разрушительная  работа ветра состоит из дефляции (выдувание и развевание) и корразии (обтачивание горных пород и их обломков при помощи переносимых ветром песчинок).

Под дефляцией понимается процесс выдувания и развевания ветром мелких частиц горных пород. В пустынях или в верхних частях горных вершин струи воздуха проникают во все трещины и углубления и выдувают из них рыхлые продукты физического выветривания. Поэтому трещины здесь всегда открытые, зияющие без обломочного материала, что способствует дальнейшему развитию процесса физического разрушения. Совместное действие этих двух процессов приводит к значительному расширению трещин и образованию одиноких скал причудливой формы, так называемых останцов, напоминающих башни, замки, обелиски и т.д.

Поверхность пустынь  в результате дефляции постепенно очищается  от мелкообломочного материала, остаются лишь крупные обломки. Таким образом  формируются каменистые пустыни  – гаммады.

С процессом дефляции связано образование котловин выдувания, например, котловина Карын-Жарык в Западном Казахстане имеет длину 145 км, ширину – 15 – 85 км и глубину до 412 м. удлиненные небольшие замкнутые котловины выдувания в Средней Азии называют ваади.

Интенсивная дефляция проявляется  в засушливых степных районах на западе США, Казахстане, Нижнем Поволжье, на юге Украины в форме плоскостной дефляции. В этих районах сильные ветры (суховеи) выдувают распаханные почвы и при этом образуются настоящие черные бури.

Корразия (обтачиваю) – механическая обработка обнаженных горных пород ветром при помощи переносимых им твердых частиц, что приводит к обтачиванию, царапанью, шлифованию, высверливанию углублений. Таким образом на поверхности коренных пород образуются ниши и желоба, борозды, штрихи, цилиндрические и конические углубления (эоловые гроты, пещеры, котлы). Так как наибольшая концентрация песчаных частиц, переносимых ветром, наблюдается в нижних приземных частях на высоте 1.0 – 2.0 м, именно на этой высоте скалы подтачиваются быстрее и возникают своеобразные формы. Академик В.А. Обручев в 1906 году в Джунгарии открыл целый «Эоловый город» причудливых сооружений и фигур, созданных в мезозойских песчаниках и глинах благодаря процессам дефляции, корразии и физического выветривания.

 

 

 

 

 

Перенос материала  ветром. Способность ветра к транспортировке частиц зависит от его скорости. Слабый ветер способен переносить пыль во взвешенном состоянии, а легких бриз перекатывать тонкий песок. Сильный бриз способен перемещать зерна до 1 мм и более, а штормовые ветры и ураганы поднимают взвешенный песок на высоту в сотни метров и перекатывают гальку размером до 5 –7 см. при сальтации переносимые ветром частицы перемещаются по поверхности Земли подпрыгивая под крутым углом на высоту от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Дальность переноса материала ветром варьирует в  широких пределах. Пыль пустынь Африки уноситься сильными пассатными ветрами  в Атлантику на расстояние 2 500 – 3 500 км.

Обломки диаметром 0.5 – 2 мм (песок) могут быть унесены за сотни километров от мест первичного залегания. Например, очень тонкий песок, принесенный из Сахары, обнаружен у Карибских островов в глубоководных морских отложениях.

Очень значителен объем переносимого материала. Объем  пыли, поднятой средней бурей, достигает 25 км3, что составляет массу в 50 млрд. т.

Эоловая аккумуляция. В зависимости от рельефа местности, характера покрывающей ее растительности и режима ветров происходит аккумуляция (отложение и накопление) переносимых ветром частиц.  Образуются песчано-глинистые породы – эоловые отложения: пески и лессы.

Для эоловых  песков характерна:

1. Хорошая окатанность и сортировка по размеру частиц (0.1 – 0.25, реже 0.5 мм);
2. В составе песков преобладают кварц и другие устойчивые минералы;
3. Цвет песков желто-коричневый за счет пленки пустынного загара на поверхности частиц;
4. Для эоловых песков, кроме того, характерна неправильная, косая слоистость, обусловленная неоднократными изменениями ветрового режима.

Лёссы - светло- желтая, серовато-желтая неслоистая рыхлая порода, сложенная частицами пыли размером 0.05 – 0.01 мм (>50%).

Для эоловых лёссов характерна:

1. Высокая пористость
2. Повышенная карбонатность за счет известковых стяжений
3. Вертикальная отдельность
4. Покровный характер отложений
5. Значительные проседания при увлажнении
6. Мощность отложений до 100 – 150 м (Китай, Средняя Азия)

По характеру господствующих эоловых процессов и материала  в районах аридного климата формируются  или каменистые пустыни (в случае преобладания дефляции), или песчаные и лёссовые (в случае преобладания аккумуляции).