Тема: Выветривание (гипергенез)

Тема: Выветривание (гипергенез)

Прежде чем дать определение этому геологическому процессу, следует заметить, что в русский язык слово «выветривание» попало из немецкого. Слово «веттер» означает «погода». В английском языке – термин “weathering”, от слова «weather» - погода. В русском языке звучание термина некорректно, поскольку складывается впечатление, что основным фактором является разрушительная сила ветра.

Однако, как мы с вами далее увидим, это совершенно не так.

Выветривание (гипергенез) – экзогенный геологический процесс, протекающий в приповерхностный условиях Земли, выражается в изменении и разрушении исходных пород и минералов под влиянием физических, химических и органических факторов, характерных для данной местности (то есть климатических условий).

Геологические документы. В результате выветривания образуются характерные формы рельефа, формируются новые минералы и горные породы, возникают специфические месторождения полезных ископаемых.

Типы выветривания

Выделяют три типа выветривания:

1	Физическое	Следует сказать, все три типа тесно взаимосвязаны и обычно протекают одновременно. При определенных климатических условиях тот или иной тип является преобладающим
2	Химическое
3	Органическое

Физическое выветривание

Физическое выветривание представляет собой механическое разрушение горных пород. При этом химический состав не меняется!!!

Разрушение протекает по схеме:

 

Основными факторами-разрушителями в данном случае выступают:

- суточные и сезонные колебания температуры;

- механическое воздействие воды при ее замерзании в порах и трещинах горных пород;

- кристаллизация солей;

- солнечная радиация.

Температурное выветривание

Разрушительные явления в данном случае спровоцированы суточными и сезонными колебаниями температуры. Попеременное нагревание и охлаждение горных пород приводит то к расширению и увеличению их объема, то наоборот. Естественно, что через некоторое время произойдет растрескивание горных пород и разрушение на обломки разных размеров.

Температурное выветривание с наибольшей интенсивностью протекает в:

- пустынях и полупустынях; (Аридный климат)

- тундровой и высокогорной зонах.

Скорость температурного выветривания зависит от:

- минерального состава горных пород;

- окраски исходных пород;

- от структурно-текстурных особенностей исходных пород.

Рассмотрим, как влияет минеральный состав на скорость температурного выветривания. Например, в строении известного уже вам гранита могут принимать участие 7 минералов (кварц, полевые шпаты – плагиоклаз, микроклин, ортоклаз; слюды – биотит и мусковит; роговая обманка). Обладая разными коэффициентами расширения при нагревании, все минералы в разной степени реагируют на изменение температуры. Это способствует более быстрому разрушению гранита по сравнению, например с мономинеральным известняком или пегматитом, в составе которого два минерала.

 

Теперь, как влияет окраска. Естественно, что темные объекты нагреваются быстрее и сильнее, чем светлые, а стало быть, и разрушаются темноокрашенные породы и минералы интенсивнее, чем светлоокрашенные.

 

Коллювий – генетический тип рыхлых отложений, продукт разрушения склонов, накапливающийся у его подножия только под действием силы тяжести.

Влияние структурно-текстурных особенностей на скорость физического выветривания.

Медленнее	Быстрее
Равномернозернистые	Порфировыми и порфировидные
Мелкозернистые	Крупнозернистые
Массивные	Сланцеватые, трещиноватые, пористые, ориентированные

Морозное выветривание

Разрушение происходит в результате замерзания воды в трещинах и порах горных пород. При переходе «вода-лед» объем, занимаемый водой увеличивается до 10% и возникает давление до 1 т на 1 см2.

Наиболее интенсивно морозное выветривание протекает в:

- полярных районах;

- высокогорных районах.

Инсоляционное выветривание

Протекает аналогично морозному выветриванию. Если в первом случае порода разрушается силами кристаллизации льда, то в данном случае разрушение происходит под влиянием роста кристаллов кальцита, гипса, каменной соли по трещинам.

Этот тип выветривания характерен для аридных зон.

В заключение стоит сказать о десквамации.

Десквамация – это разрушение горных пород под воздействием солнечной радиации. Явление характерно для аридного климата. Породы покрываются бурой коркой «солнечного загара», которая отслаивается параллельно поверхности, как скорлупа.

Химическое выветривание

При химическом выветривании разрушение протекает с полным или частичным изменением химического состава исходных горных пород и образованием новых минералов. Основной фактор химического разрушения горных пород – это присутствие воды, которая является мощным катализатором химических реакций в приповерхностных условиях.

Наиболее интенсивно процессы химического выветривания протекают в условиях влажного (гумидного) климата.

Наиболее характерные реакции химического выветривания:

- растворение (выщелачивание);

- гидратация и дегидратация;

- окисление и восстановление;

- карбонатизация;

- гидролиз.

 

В зоне аэрации протекают процессы окисления, растворения, карбонатизации, дегидратации, гидролиз. В зоне восстановления – гидратация, восстановление, гидролиз.

Растворение (выщелачивание)– переход минерального вещества в раствор в ионном виде или в виде комплексных соединений под влиянием воды, кислорода, углекислого газа и минеральных кислот. Растворимо практически все.

Скорость растворения	Химические соединения
Уменьшение скорости растворения	Хлориды (галит) Сульфаты (гипс) Карбонаты (кальцит и доломит) Сульфиды (пирит и халькопирит) Силикаты (амфиболы и др.)

При растворении за счет сульфидов и силикатов часто формируются карбонатные минералы, что называют карбонатизацией.

 

 

Гидратация – перестройка внутренней структуры минерала за счет присоединения молекул воды. Обратный процесс – дегидратация.

Сопровождается увеличением объема до 30%

 

Окисление – реакция минерального вещества с кислородом, в результате которой закисные соединения (низковалентные) переходят в окисные (высоковалентные). Активность кислорода выше в холодных водах, чем в горячих.

Восстановление – обратный процесс, протекающий при дефиците кислорода.

Наиболее подвержены окислению минералы группы сульфидов. Под влиянием кислорода и воды они переходят в сульфиды, затем в гидроокислы, карбонаты, окислы.

 

 

Таким образом, в зоне окисления сульфидного месторождения образуется скопление окислов и гидроокислов железа, карбонатов меди. Это образование получило название «железная шляпа» и является поисковым критерием сульфидных месторождений.

Гидролиз – реакция обменного разложения минералов под действием воды. Прежде всего, гидролизу подвержены силикаты и алюмосиликаты.

 

Процесс гидролиза, конечным продуктом которого является каолинит (каолиновая глина) и монтмориллонит (монтмориллонитовая глина), характерен для районов с влажным умеренным климатом.

В тропическом влажном климате каолинит преобразуется в латеритные глины (бокситы).

Таким образом, в результате гидролиза формируются месторождения глиноземного (алюминиевого) сырья.

Органическое выветривание

Органическое выветривание - разрушение горных пород под влиянием биологических факторов

Сюда мы отнесем механическое разрушение – корневой системой растений и жизнедеятельностью роющих организмов.

Химическое выветривание, о котором говорилось ранее, протекает при непосредственном участии микроорганизмов и органических кислот.

В зоне аэрации обитает огромное множество автотрофных микроорганизмов, которые добывают себе питание из неорганических соединений (бактерии, вирусы, грибки и т. д.).

Органическое выветривание – это основной почвообразующий процесс.

Кроме того, при гниении органических остатков возникают органические кислоты, способные растворять минеральные вещества, не разлагаемые минеральными кислотами. Причем многие минерало-огранические соединения более устойчивы и способствуют переносу вещества на значительные расстояния.

Кора выветривания

При длительном воздействии агентов выветривания начинает формироваться кора выветривания.

Кора выветривания – комплекс горных пород, возникших в верхней части земной коры в континентальных условиях под влиянием различных факторов выветривания. Формирование кор выветривания чаще всего происходит на ровных поверхностях рельефа. Обычно продукты разрушения не переносятся, они остаются на месте.

Элювий – продукты разрушения, оставшиеся на месте своего первоначального залегания

Коры выветривания подразделяются на:

- площадные – охватывают значительные территории, в виде чехла покрывая материнские породы. Имеют пластообразную форму;

- линейные – формируются вдоль систем трещин, на границе (контакте) разных по составу горных пород. Имеют жилообразную форму.

Месторождения полезных ископаемых,

связанные с процессами выветривания

1. Строительные материалы (щебень, дресва и т. д.);

2. Поделочные камни (малахит).

3. Образование зон вторичного сульфидного обогащения рудных месторождений.

4. Каолиновые глины.

5. Латеритные глины и бокситы.