Продукты выветривания их перемещение, формы отложения

В зависимости от состава  последних и условий выветривания получаются разные продукты. При физическом выветривании они состоят из обломков почти неизмененных пород  и первичных  металлов; при химическом  выветривании — из комплекса первичных (остаточных) металлов и вторичных минеральных  образований, а также коллоидных  и истинных растворов.

  Каждой географической  широте и условиям ландшафта  характерна

устойчивая ассоциация (парагенез) первичных и вторичных минералов в

почве и коре. Состав и  соотношение минералов подчиняются  законам ги-

пергенеза и постепенно меняются по мере достижения конечной стадии

выветривания. Насколько  один климат отличается от другого, настолько

будут различаться между  собой и конечные продукты выветривания. На-

пример, нивальный климат способен только на морозное выветривание,

аридный – на термическое  и механическое выветривание. В умеренных

широтах добавляется химическое и биохимическое выветривание. Замече-

но, что с возрастанием влажности и температуры интенсивность  и глубина

выветривания увеличиваются. Отсюда понятно, что каждый тип климата, обладающий индивидуальным потенциалом агрессии, имеет свои строго конкретные конечные продукты выветривания. Последние можно распо-

ложить в ряд по степени нарастания их выветрелости.

Все продукты выветривания в соответствии с их мобильностью делятся на остаточные и подвижные.

      Остаточные продукты выветривания³ -представляют собой один их видов континентальных образований - эллювий Все они подразделяются по размеру на:

• - обломки свежих пород. Это блоки, плиты, каменные ядра, осколки

и так далее. Возникли в  результате снятия нагрузки при выходе на поверх-

ность литосферы и при физическом выветривании;

• - гравий – те же обломки первичных пород, но меньших размеров;
• - дресва (сапролит) – в заметной степени измененный химическим

выветриванием гравий;

• - песок – чаще всего кварцевый, образовавшийся при дезинтеграции

первичных зерен по плоскостям спаянности;

• - пыль (алеврит, силт, лессовая фракция) – порода, измельченная в

результате морозного  и физического выветривания;

• - глина – возникает путем химического выветривания с последую-

щим синтезом (или метасоматозом перестройкой первичных минералов);

• -нерастворимый остаток – возникает на месте выветривания извест-

няков, большая часть которых растворяется и выносится. Оставшаяся малая

доля (обычно состоит из глин, оксидов железа, кремнезема) образует крас-

ноцветные почвы терра-росса.

      По своему происхождению остаточные  продукты делятся на:

      1) первичные (унаследованные) минералы;

      2) вторичные (вновь созданные) минералы;

      К первичным относятся все сохранившиеся (оставшиеся в элювии) от

исходной породы первичные  минералы. В первую очередь сюда входят ус-

тойчивые к выветриванию акцессорные минералы. Это циркон, рутил, тур-

малин, гранат, анатаз, ставролит, кварц и другие. Среди полевых шпатов

наиболее стойки к выветриванию альбит и микроклин. Вообще говоря, чем

больше оснований содержит минерал, тем он более восприимчив  к вывет-

риванию. В свою очередь, чем крупнее кристаллы, чем выше их совершен-

ство, чем плотнее их упаковка, чем меньше в них изоморфных замещений,

тем они успешнее противостоят выветриванию. Именно эти минералы и их

безупречные формы кристаллов слагают первичный остаточный продукт

выветривания. Акцессорные  минералы выделялись из остывающей магмы

первыми. Ничто не мешало их кристаллизации, а потому они  прекрасно

оформлены. Чаще всего они  прозрачны и окрашены в яркие  и сочные цве-

та. Их грани сверкают, как  у драгоценных камней. Однако размеры  этих

кристаллов ничтожны. Но у всякого, кто увидит их под микроскопом, за-

хватывает дух от восхищения их красотой.

      В ходе  выветривания из продуктов разложения  первичных минера-

лов образуются новые или  вторичные остаточные минералы. Многие из

них, четко приуроченные к элювиальным горизонтам почв, являются пре-

имущественно вторичными остаточными продуктами.К ним относят глинистые минералы.

Глинистые минералы -группа водных силикатов, слагающих основную массу глин и определяющих их физико-химические, механические и др. свойства. Глинистые минералы являются продуктом выветривания преимущественно алюмосиликатов и силикатов магматических и метаморфических горных пород на дневной поверхности. В процессе выветривания глинистые минералы  испытывают стадийные преобразования структуры и химического состава в зависимости от изменения физико-химических условий среды выветривания и седиментации. Размеры частиц глинистых минералов в глинах большей частью не превышают 0,01 мм. По кристаллической структуре глинистые минералы относятся к слоистым или псевдослоистым силикатам. В кристаллических решётках типичных глинистых минералов чередуются сетки кремнекислородных тетраэдров (ионы кремния в четверной координации) с сетками гидроксильных октаэдров, в центре которых располагается атом алюминия, железа или магния, причём двухвалентный магний выполняет все октаэдры (триоктаэдрические силикаты), а трёхвалентный алюминий только два из трёх (диоктаэдрические силикаты). Глинистые минералы с двухэтажной  структурой образованы тетраэдрической  и октаэдрической сетками — группа каолинита, например каолинит, диккит, накрит, галлуазит;  Глинистые минералы с трёхэтажной структурой состоят иэ двух внешних тетраэдрических и средней октаэдрической сеток — группа гидрослюд, например гидромусковит и глауконит (в межслоевых промежутках расположен атом калия); группа монтмориллонита, например Al-moнтмориллонит и Fe-moнтмориллонит (нонтронит) (в межслоевых промежутках — вода и обменные катионы); группа хлоритов — в структуре чередуются трёхэтажные слои и межслоевые промежутки (октаэдрические сетки). Известны также глинистые минералы более сложной структуры. Кристаллохимическим различиям в  структуре глинистых минералов  отвечают определённые отличия в  их химическом составе. В силу этого  свойства глинистых минералов резко  различаются. Так, например, монтмориллонитовые минералы обладают очень высокой  обменной способностью и адсорбционными свойствами, тогда как у каолинитовых минералов эти свойства выражены слабо. Глинистые минералы, относящиеся  к группе гидрослюд, при нагревании резко увеличиваются в объёме. Для диагностики глинистых минералов  используют инфракрасную спектроскопию, химический рентгеновский, электронографический, электронномикроскопический, термический методы.

 Подвижные продукты выветривания.

Известно, что абсолютно  не-растворимых в воде веществ нет. Поэтому деление на остаточные и под-

вижные продукты выветривания весьма условно. И все же, в элювии чаще

всего встречаются инертные, почти нерастворимые и потому остаточные

минералы выветривания. А  в транзитных и аккумулятивных почвах – под-

вижные, как правило, вторичные минералы и их взаимные сочетания. С

известной долей условности подвижные продукты можно поделить на че-

тыре группы:

      - легкорастворимые. Это хлориты, сульфаты и карбонаты щелочей

и магния. Их растворимость  превышает 100 г на литр воды;

      - растворимые. Это сульфат кальция или гипс, растворимость кото-

рого близка к 2 г на литр;

      - малорастворимый карбонат кальция – мел. Его растворимость не

превышает десяти мг на литр;

      - труднорастворимые. Это самая большая группа, в которую входят

все остальные минералы независимо от их происхождения.

      Все эти  соединения, будучи растворенными,  в разных пропорциях на-

ходятся в почвенной, грунтовой, ключевой воде, которая передвигается

вместе с ними по уклону местности и устремляется в реки, моря и океаны.

Однако часть воды не попадает в постоянную гидросеть. Она расходуется

на десукцию (от лат. desdo – высасываю; потребление влаги корнями расте-

ний), транспирацию и физическое испарение. По мере достижения насы-

щенности растворов по пути их движения мигрирующие вещества осажда-

ются в обратном порядке их растворимости. Вначале выпадают гидроксиды

алюминия и железа, дальше вниз по склону – кремнезем, еще  ниже – осаж-

дается известь, затем  гипс, доломит и, наконец, в замкнутых  низменностях и

бессточных понижениях осаждаются легкорастворимые соли. Таким путем

происходит гидрогенная  дифференциация подвижных продуктов  с образо-

ванием транзитных и аккумулятивных массивов почв.

 

 

 

3.Осадочные горные  породы⁴

Осадочные горные породы— горные породы, возникшие путём осаждения вещества в водной среде, реже из воздуха и в результате деятельности ледников на поверхности суши, в морских и океанических бассейнах. Осаждение может происходить механическим путём (под влиянием силы тяжести и изменения динамики среды), химическим (из водных растворов при достижении ими концентраций насыщения и в результате обменных реакций), а также биогенным (под влиянием жизнедеятельности организмов). В зависимости от характера осаждения осадочные горные породы разделяются на обломочные, химические и органогенные(биогенные).  
 
Источником вещества для образования осадочных горных пород являются: продукты выветривания магматического, метаморфического и более древних осадочных пород, слагающих земную кору; растворённые в природных водах компоненты; газы, различные вещества, возникающие при жизнедеятельности организмов; вулканогенный материал (твёрдые частицы, выброшенные вулканами, горячие водные растворы и газы, выносимые вулканическими извержениями на поверхность Земли и в водные бассейны). В современных океанических осадках (красная глубоководная глина, ил и др.) и в древних осадочных породах встречается также космический материал (мелкие шарики никелистого железа, силикатные шарики и т.п.).  
Кроме того, в составе осадочных горных пород, как правило, присутствуют органические остатки (растительного и животного происхождения), синхронные времени их образования, реже более древние (переотложенные). Некоторые осадочные горные породы (известняки, угли, диатомиты и др.) целиком сложены органическими остатками. Размер частиц (зёрен), их форма и взаимное сочетание определяют структуру осадочныхгорныхпород.  
Осадочные горные породы образуют пласты, слои, линзы и другие геологические тела разной формы и размера, залегающие в земной коре нормально-горизонтально, наклонно или в виде сложных складок. Внутреннее строение этих тел, обусловливаемое ориентировкой и взаимным расположением зёрен (или частиц) и способом выполнения пространства, называется текстурой осадочных горных пород. Для большинства этих пород характерна слоистая текстура: типы текстуры зависят от условий их образования (главным образом от динамики среды).  
Образование осадочных горных пород происходит по следующей схеме: возникновение исходных продуктов путём разрушения материнских пород, перенос вещества водой, ветром, ледником и осаждение его на поверхности суши и в водных бассейнах. В результате образуется рыхлый и пористый, насыщенный водой, полностью или частично, осадок, сложенный разнороднымикомпонентами.  
Он представляет собой неуравновешенную сложную физико-химическую и частично биологическую систему, с течением времени постепенно превращающуюся в осадочную породу.  
Количество пород осадочного происхождения достаточно велико. По условиям образования их разделяют на три группы:

• обломочные (кластические), образовавшиеся благодаря механическому разрушению ранее существовавших пород;
• химические, образовавшиеся в результате выпадения осадков из растворов;
• органогенные, возникшие как следствие жизнедеятельности организмов.

Многие породы двух последних  групп имеют общее происхождение  и иногда их называют биохимическими. Структуру осадочных пород различают по размерам, форме и составу слагающих их частиц. По размерам различают следующие структуры: крупнообломочная, диаметр частиц, слагающих породу, составляет более 2,0 мм; псаммитовая (песчаная), диаметр частиц 2,0–0,05 мм; алевритовая (пылеватая), диаметр частиц от 0,05 до 0,005 мм; пелитовая (глинистая), диаметр частиц менее 0,005 мм. В случае скопления более или менее одинаковых частиц, структура носит название равномерно-зернистой, в противном случае – разнозернистой. По форме частиц породы бывают с окатанной и неокатанной структурой. Для химических пород характерны оолитовая (зерна имеют форму шариков), игольчатая, волокнистая, листоватая и зернистая структуры. Породы органического происхождения, состоящие из хорошо сохранившихся раковин или растений, имеют биоморфную структуру. Текстура осадочных пород чаще всего пористая и компактная (непористая). Если осадочные породы представляют собой скопление отдельных, не соединенных друг с другом частиц, они называются сыпучими. Когда отдельные более крупные частицы скрепляет тонкозернистый материал, называемый цементом, породы получают название сцементированных и характеризуются компактной текстурой. Цементирование пород может происходить одновременно с их образованием, а также и после, в результате выпадения различных солей из циркулирующих по порам растворов. По составу различают глинистый, битумный, известковый, железистый, кремнистый и другие цементы. Характер цемента в значительной мере обусловливает плотность и прочность сцементированных пород. Самыми слабыми считаются породы на глинистом цементе, а породы же с кремнистым цементом отличаются наибольшей прочностью.

3.1Осадочные породы  обломочного происхождения⁵

Они состоят из обломков различных пород и минералов. По величине обломков выделяют:

1) крупнообломочные породы (псефиты), состоящие в основном из обломков диаметром более 2,0 мм;

2) среднеобломочные (псаммиты), состоящие из обломков диаметром  от 2,0 до 0,05 мм;

3) мелкообломочные (алевриты), состоящие из обломков диаметром  от 0,05 до 0,005 мм;

4) глинистые породы (пелиты), состоящие в основном из частиц диаметром менее 0,005 мм.

Имеется несколько классификаций  обломочных пород, в которых размеры  указанных выше обломков, относимых  к тому или иному виду пород, несколько  колеблются.

Крупнообломочные породы. К ним относят породы, состоящие  из обломков размером от 2,0 мм до нескольких метров в поперечнике. В зависимости от структуры и текстуры выделяются следующие разновидности пород.

Глыбы – угловатые обломки  размером свыше 200 мм, щебень – угловатые обломки размером от 200 до 40 мм и дресва – от 40 до 2,0 мм. Если же обломки указанных размеров окатанны, то их соответственно называют валунами, галькой и гравием. Сцементированные щебень и дресва называются брекчией, а сцементированные галька и гравий – конгломератом. Все крупнообломочные породы широко используются в качестве строительных материалов. Необходимо помнить, что названия «валуны», «щебень», «галька» и т.д. не говорят о свойствах пород, а лишь о размерах их обломков, а поэтому в строительстве их следует называть «галька песчаника», «щебень гранита» и т.п. Среднеобломочные породы. К ним относят широко распространенные в природе пески и песчаники. Пески представляют собой рыхлые скопления обломков размером от 2,0 до 0,05 мм, а песчаники – сцементированные между собой обломки той же величины. В зависимости от величины обломков выделяют следующие фракции, мм: гру-бая (2,0–1,0), крупная (1,0–0,5), средняя (0,5–0,25), мелкая (0,25–0,10) и тонкая (0,10–0,05). По составу обломков пески и песчаники чаще бывают кварцевыми, иногда с примесями полевых шпатов, слюд, глауконита и других минералов. Крупно- и среднеобломочные породы обычно редко состоят из одной фракции и поэтому для определения их названия в инженерной геологии пользуются классификацией ГОСТ 25100–82. Мелкообломочные, или пылеватые породы представлены лессами, лессовидными суглинками, супесями, суглинками.

Лесс – порода, состоящая  главным образом из частиц кварца размером 0,05–0,01 мм, с примесью глинистых частиц (диаметром менее 0,005 мм) и кальцита. Лесс обладает большой пористостью (на долю пустот приходится 40 – 50% объема породы), в сухом состоянии порода прочна и выдерживает без изменения значительные нагрузки. При увлажнении лесс очень быстро теряет связь между составляющими его частицами и уплотняется. Явление уменьшения объема породы при увлажнении называют просадочностью. Уменьшение мощности лесса при увлажнении может достигать 10%, что обычно вызывает разрушение возведенных на нем сооружений. Мощные толщи лесса (100 м и более) имеются в Северном Китае. Лесс широко распространен также и в СССР (на территории Украины, республик Средней Азии и в ряде районов Сибири). Лессовидные суглинки отличаются от лессов тем, что в них помимо крупнопылеватьгх частиц (диаметром 0,05–0,01 мм) содержится значительное количество частиц более мелких. Состав же их близок к лессу и они обладают просадочностью. Супеси – породы, содержащие до 10% глинистых (диаметром менее 0,005 мм) частиц, разделяются на легкие (3,0–6,6%) и тяжелые (6,0–10,0%). Суглинки – породы, содержащие от 10 до 30% глинистых частиц, подразделяются на легкие (10–15%), средние (15–20%) и тяжелые (20–30%) разновидности. Сцементированные супеси и суглинки называются алевролитами. Эти породы в воде не размокают. Глинистые породы. К ним относят глины, которые весьма широко распространены на поверхности Земли. Эти породы состоят как из механически образовавшихся при разрушении других пород тончайших обломков, так и из частиц, возникших в результате химического разложения коренных пород. Типичными минералами глин являются каолинит, иллит и монтмориллонит. Содержание глинистых частиц в этих породах превышает 30%. Плотные, сцементированные кремнеземом глины называются аргиллитами. Они раскалываются на слои и не размокают. Для определения супесей, суглинков и глин в полевых условиях применяют довольно простой способ. Комочек породы размельчают, слегка смачивают водой и скатывают в шарик, который затем сдавливают пальцами. Если при этом шарик рассылается, то породу относят к супеси; если не рассыпается, но по краям лепешки образуются трещины – к суглинку; типичная глина расплющивается в лепешку без образования трещин по краям.