Химическое выветривание

Б. Б. Полыновым и П. И. Гинзбургом была намечена схема последовательности, или стадийности, процесса выветривания магматических пород. Были выделены четыре стадии:

1. обломочная, в которой гипергенное преобразование сводится к дроблению, механическому разрушению породы до обломочного материала (обломочный элювий);
2. сиаллитная, когда происходит извлечение щелочных и щелочноземельных элементов, главным образом Са и Na, которые образуют пленки и конкреции кальцита. Поэтому эта стадия называется обызвесткованной;
3. кислая сиаллитная, в которой происходят глубокие изменения кристаллохимической структуры силикатов с образованием глинистых минералов (монтмориллонита, нонтронита, каолинита);
4. аллитная, когда кора выветривания обогащается окислами железа, а при наличии определенного состава исходных пород - окислами алюминия.

 

Изложенное представление  понимается исследователями как  идеализированная схема, иллюстрирующая общую направленность процесса выветривания. Конкретные климатические условия и состав горных пород, существовавшие в отдельные этапы геологической истории, могли задерживать или, наоборот, ускорять этот процесс, в результате чего формировались сокращенные и неполные профили вплоть до образования однозонального профиля коры выветривания, как, например, в пустынях и полупустынях элювий состоит преимущественно из различных обломков, щебня, дресвы, образующихся при физическом выветривании, местами с карбонатными пленками. Аналогичный обломочный профиль характерен для тундры. В отличие от указанных наблюдаются сокращенные и неполные профили в условиях особо высоких температур и интенсивного водообмена, где в ряде случаев выпадают промежуточные зоны, местами вплоть до образования однозонального профиля, состоящего из свободных окислов и гидроокислов железа и алюминия, располагающихся на неизмененных породах.

Кроме того, и в полном профиле  коры выветривания вертикальная зональность  может быть объяснена не только стадийностью процесса, но и возможностью различия степени химического разложения первичных минералов в верхних  и более глубоких зонах профиля. Ведь именно в верхней (приповерхностной) зоне расходуется значительная часть химически и биохимически активных веществ, и происходят наиболее интенсивные химические реакции и преобразования первичных минералов в глинистые и даже в свободные окислы и гидроокислы железа и алюминия. Глубже поступают уже обедненные, менее активные растворы, вследствие чего процессы преобразования минералов там замедляются и образуются промежуточные минералы - гидрослюды, монтмориллонит и др. Следует также учитывать избирательный характер выветривания. Не все породы и не все части одной породы выветриваются равномерно.

 

 В трещиноватых участках  пород  выветривание происходит  значительно легче, вдоль трещин  образуются карманы продуктов  выветривания. Кроме того, одни компоненты  породы растворяются (или гидролизуются) легче, другие - трудней. В слоистых, различных по составу породах также в ряде случаев наблюдается избирательное выветривание. Одни слои более подвержены выветриванию, другие менее, в результате местами возникают останцы более устойчивых слоев (в виде столбов, башен) на фоне продуктов выветривания разрушенных слоев.

Среди кор выветривания выделено два основных морфогенетических типа:

• площадной;
• линейный.

Площадные коры выветривания развиваются в виде покрова или плаща, занимают местами обширные площади до десятков и сотен квадратных километров, представляющие различные выровненные тектонически спокойные поверхности рельефа.

 Линейные коры выветривания имеют линейное распространение в плане и приурочены к зонам повышенной трещиноватости, к разломам и контактам различных по составу и генезису горных пород. В этих условиях происходит более свободное проникновение воды и связанных с ней химически активных компонентов, что вызывает интенсивный процесс химического выветривания.

Рассмотренные примеры показывают, что общий процесс формирования кор выветривания весьма сложен, зависит от сочетания многих факторов и представляет собой несколько взаимосвязанных явлений:

• 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;
• метасоматическое (греч. "мета" - после, "сома" - тело) замещение минералов материнских пород. В направленности общего процесса выветривания большая роль принадлежит миграционной способности химических элементов.

 

4.Роль органического мира в процессах химического выветривания.

В сложных процессах химического разложения минералов и горных пород велика роль биосферы. Биогеохимическое воздействие на горные породы начинается уже с первых поселенцев на скальных поверхностях горных пород — различных микроорганизмов, лишайников и мхов. В результате такого воздействия на скальной поверхности породы после их отмирания появляются углубления, заполненные cyхим органическим веществом (биомасса микробных и других тел). Все это подготавливает условия для последующего заселения скал высшими растениями и сопутствующей им фауной. Роль организмов в химическом выветривании определяется тем, что они поглощают из разрушаемой породы химические элементы в соответствии со своими биологическими потребностями (как питательные вещества). К числу таких элементов относятся Р, S, С1,К, Са, Mg, Na, Sr, В, в меньшей степени Si и Al, Fe и др.

Анализ золы растений показывает, что содержание и соотношение элементов в ней вследствие различной интенсивности их биологического поглощения существенно иные, чем в исходных породах, В золе содержится в десятки раз больше Р, S, в несколько раз больше К, Са, Mg, а также микроэлементов, меньше Si, Al и Fe. Вместе с тем наличие в золе Si и Al свидетельствует о том, что уже первичная камнелюбивая растительность разрушает прочные связи между кремнеземом и глиноземом в кристаллической решетке алюмосиликатов. Следует отметить, что организмы участвуют не только в разложении первичных минералов и усвоении их элементов, но и в построении из этих элементов, которые после отмирания и минерализации органического вещества сохраняются в виде особых биогенных соединений. Таким образом, биологический круговорот веществ, свойственный верхней части коры выветривания и особенно почвенного покрова, характеризуется определенной цикличностью и направленностью развития — от поглощения живыми организмами элементов из разрушаемых пород до отмирания организмов, минерализации органических веществ и возврата элементов в окружающую среду в новом качестве. Этот процесс протекает многоступенчато. Иногда имеет место ряд различных по продолжительности циклов, связанных с разной продолжительностью жизни организмов, включая самые короткие — микробиологические.

 

Таким образом, воздействие органического мира на горные породы сводится или к физическому разрушению их, или к химическому разложению. Следует подчеркнуть условность подразделения процессов выветривания на физические и химические. Это единые сложно взаимосвязанные процессы, действующие одновременно, особенно в верхнем слое почвы и материнских пород. Можно говорить лишь о преобладании физического или химического процесса в зависимости от климата, рельефа, состава горных пород и других факторов.

Избирательный характер выветривания.

В природных условиях отмечается неравномерность выветривания горных пород. Это связано с различной степенью трещиноватости горных пород. По трещиноватым зонам легче всего проникают вода и другие компоненты атмосферы и протекает интенсивный процесс выветривания в глубину, в результате которого образуются крупные, иногда с вертикальными склонами отрицательные формы рельефа(в случае выноса разрушенных частей). В слоистых и неоднородных по составу и твердости горных породах легче всего выветриваются менее прочные или более растворимые породы.

 

 

5.История изучения.

Изучение коры выветривания и процессов её образования начало проводиться в середине XIX века русским  учёными В. В. Докучаевым, К. Д. Глинкой  и др. Детальные исследования коры выветривания развернулись с 20-х годов XX века. В самостоятельный раздел геологии учение о коре выветривания оформилось в 1-й половине XX века. Основоположниками  его были Б. Б. Полынов (современная  кора выветривания) и И. И. Гинзбург (древняя кора выветривания). За рубежом значительный вклад в учение о коре выветривания внесли шведский учёный О. Тамм, американский учёный З. Келлер, немецкий геолог Г. Гаррасовиц и др.

 

 

 

 

 

 

6.Заключение.

Горные породы, слагающие  земную кору, подвергаются денудации  в результате их предварительного выветривания. Этот процесс приводит к появлению  рыхлых (дисперсных) новообразований  зоны гипергенеза, существенно отличных по своим физическим свойствам от исходных коренных пород.

Образование слоя выветрелых пород облегчает денудацию и одновременно затрудняет дальнейший доступ агентов выветривания к свежим, неизмененным коренным породам. Удаление процессами денудации выветрелого слоя активизирует выветривание, что в свою очередь создает условия для усиления денудации. В итоге между выветриванием и денудацией устанавливается подвижное равновесие, определяющее мощность продуктов выветривания в области положительных форм рельефа. Подвижное (динамическое) равновесие не исключает поступательного развития, в силу которого равновесие сдвигается в ту или иную сторону. Если преобладающую роль приобретает денудация, мощность современных продуктов выветривания для новых условий равновесия уменьшается. При замедленной денудации и, следовательно, более длительно выветривании равновесие будет достигнуто при больших значениях мощности продуктов выветривания.

Термин "выветривание" не отражает всей сложности процесса, но широко распространен в геологической, географической, почвенной литературе. В качестве синонима употребляется  термин "гипергенез", введенный А. Е. Ферсманом. В едином и сложном процессе выветривания условно выделяются две основные взаимосвязанные формы:

• физическое выветривание;
• химическое выветривание.

Иногда выделяют еще органическое выветривание. Однако роль организмов и их воздействие на горные породы сводятся или к механическому  разрушению, или химическому разложению. Следовательно, органическое выветривание включается в условно выделенные две формы единого процесса.

 

 

 

7.Список литературы.

Якушова А.Ф., Хаин В.Е., Славин В.И. «Общая геология»: М.МГУ, 1988г.

«Кора выветривания». М.,1974.

Интернет-ресурсы:

www.Google.ru

www.geowikipedia.ru