Курс лекций по инженерной геологии (стр. 22 )

Аналогичную роль играют плотные карбонатные коры (известковые панцири), гипсовые и кремнистые. Их образование происходило в условиях жарких аридных ландшафтов, вероятно, в переменно-влажном климате. Карбонатная кора наподобие бетонного покрытия облекает относительно приподнятые элементы рельефа (плато, высокие террасы). Она имеет мощность от 0,1—0,2 до 2 м и больше, массивную и конкреционную текстуру. Карбонатная кора сложена скрытокристаллическим кальцитом, масса которого плотно цементирует обломки окружающих пород. Карбонатные коры широко распространены в странах Ближнего Востока, в Северной Африке, Мексике, местами встречаются в Южной Европе. Реликты карбонатных кор имеются в Средней Азии, Южном Казахстане, Крыму.

Гипсовая кора сложена мелкокристаллическими или шестоватыми кристаллами гипса. Текстура ее плотная или рыхлая, ноздреватая. Эта кора встречается во многих засушливых областях Азии и Северной Африки. Фрагменты гипсовой коры сохранились в некоторых районах Средней Азии и Казахстана.

Среди  кор выветривания различают площадные и линейные. Первые распространены на больших площадях (с чем связано их название) и представляют собой остатки древних автоморфных кор. Вторые являются особой формой кор. Они приурочены к зонам разломов или контактам толщ разного состава. Линейные коры имеют мощность, значительно большую, чем площадные. Это связано, в частности, с тем, что горные породы в этих более проницаемых зонах предварительно подверглись обработке гидротермальными растворами, а затем уже действию факторов выветривания.

Образование месторождений полезных ископаемых при выветривании

С корами выветривания связаны разнообразные месторождения полезных ископаемых, в том числе весьма крупных. Так, известное железорудное месторождение Курской магнитной аномалии, по-видимому, представляет собой в верхней, наиболее богатой части древнюю, раннепалеозойскую кору выветривания магнетитсодержащих кварцитов. Предполагают, Что в результате гипергенных процессов кремнезем был выщелочен, магнетит окислен и в верхнем горизонте образовались богатые гематитовые руды. В мезозойской коре выветривания Южного Урала имёются крупные залежи никелевых и железных легированных руд, а также каолинита. Во многих странах известны месторождения бокситов, образовавшихся при выветривании горных пород силикатного состава. Особенно благоприятны для этого нефелиновые сиениты.

Кора выветривания рудных месторождений. Для поверхностной части рудных месторождений, проработанной процессами гипергенеза, типична так называемая вторичная зональность. Ее сущность заключается в том, что от исходных руд по направлению к поверхности происходит закономерное изменение минерального состава.

Это явление аналогично тому, которое наблюдается в автоморфной коре выветривания распространенных горных пород. Однако особенности минерального состава рудных месторождений, где важную роль играют сульфиды, обусловливают своеобразный характер этой коры выветривания. Общая схема строения коры выветривания сульфидного место - рождения имеет следующий вид. В верхней части месторождения, где свободно циркулирует воздух и просачиваются фильтрующиеся воды, происходит окисление сульфидов с образованием легкорастворимых сульфатов металлов, а также серной кислоты. В гумидных условиях формируются также гидроокислы железа. Эта часть коры выветривания называется зона окисления.

Ниже уровня грунтовых вод находится область значительного дефицита кислорода. Поэтому те металлы, которые сюда поступили в составе водных растворов сверху, выпадают в виде плохорастворимых вторичных сульфидов. Эта нижняя часть коры выветривания рудных месторождений называется зоной вторичного обогащения или цементации. Часто здесь образуются очень богатые руды, представляющие особую ценность.

Лекция 11. склоновые (гравитационные) геологические процессы

Процессы выветривания приводят к существенной дезинтеграции горных пород. На них с момента образования начинают воздействовать различные физические силы, которые способствуют удалению их с места образования и перемещению в пониженные участки. В пределах последних начинают формироваться своеобразные гравитационные осадки, впоследствии превращающиеся в процессе диагенеза в осадочные породы.

Гравитационный перенос, или перемещение обломков горных пород, происходит под действием силы тяжести из возвышенных мест в пониженные. Ввиду того, что данные процессы очень часто наблюдаются на склонах, они иногда носят название склоновых процессов.

Скорость перемещения обломков пород по склону зависит от размеров блока, его массы и крутизны склона. На крутом склоне перенос будет происходить до тех пор, пока не сформируется пологий склон, по которому движение обломков затрудняется.

Особенности гравитационного переноса и осадконакопления

При гравитационном переносе материал может перемещаться разными способами: падение, скатывание и скольжение отдельных обломков по крутым склонам. Может происходить и простое соскальзывание по склону больших масс рыхлых пород, причем деформация внутри этих масс будет невелика. Перемещение может носить характер пластического течения или течения полужидкой массы, в результате этого форма и внутреннее строение первичного материала могут изменяться в самых различных пределах. Довольно часто на одном и том же склоне все выше перечисленные процессы чередуются во времени.

Следовательно, суть гравитационных процессов заключается в разрушении горных пород, которое происходит главным образом в верхней части склона, перемещении разрушенного материала вниз по склону и накоплении массы горных пород в пониженных частях склона или у его подножия. Горные породы, участвующие в гравитационных процессах, образуют отложения, которые называются. Коллювиальные отложения состоят из разнообразных по составу и размеру обломков пород: глыб, щебня, песков, алевритов, глин. Для них характерны плохая сортированность материала, неясно выраженная слоистость и очень изменчивая мощность. В редких случаях коллювиальные образования могут быть сцементированы. Особенно это касается древних по возрасту толщ.

Гравитационные процессы могут совершаться с разной скоростью. Одни происходят очень быстро, мгновенно, например обвалы и камнепады, а другие протекают медленно. Последние именуются крипом. Большую роль в гравитационных процессах кроме гравитации играют подземные и поверхностные воды. Насыщая рыхлые образования, они способствуют их скольжению по склону в виде вязких или жидких потоков. Под землей они выщелачивают и вымывают отдельные минералы, создают пустоты и ослабляют связь между толщами нижележащих пород с вышележащими.

Таким образом, в гравитационных процессах и в формировании коллювиальных отложений принимают участие сила тяжести (собственно гравитационный фактор) и вода в разных своих формах (аквальный фактор).

Существует несколько классификаций склоновых процессов. По одной из них выделяются три главные категории гравитационного переноса, которые зависят от скорости переноса и механизма перемещения:

1. Медленное течение блоков. Ему может подвергнуться блок почвы, коренных пород, осыпи, каменные потоки (курумники), солифлюкция.

2. Быстрое течение - течение грунта, грязевые потоки, обвалы и оползни.

3. Скольжение, обваливание, в том числе камнепады. В этом случае за счет скольжения и обвала перемещаются обломки и глыбы, оползни-обвалы и снежные лавины.

Гравитационные процессы разделяют на четыре категории: 1) собственно гравитационные; 2) водно-гравитационные; 3) гравитационно-водные; 4) подводно-гравитационные.

Медленное течение. Этот процесс оплывания почвы имеет место практически на всех склонах. Он проявляется в наклоне изгородей, телеграфных столбов, разрушении и смещении подпорных стенок, искривлении стволов деревьев. Оползание почвы отклоняет деревья вниз по склону ("пьяный" лес). Может нарушиться линейность шоссейного и железнодорожного полотна. При этом процессе довольно часто скольжение почвы может происходить под дерном, в целом не нарушая его сплошного покрова. Но в том случае если на дерне находятся валуны, то по мере движения они будут скатываться к подножию склона. Скорость такого скольжения довольно мала. Она обнаруживается только по прошествии некоторого времени. Это зависит от температурных градиентов, обилия атмосферных осадков, угла склона и типа почвы. На залесенных склонах переплетенные корни деревьев замедляют перемещение, а иногда и вовсе прекращают медленное оползание.

В теплом и влажном климате, особенно если поверхность склона глинистая, начинающее медленное скольжение усиливается тем обстоятельством, что во время сухих сезонов глинистая поверхность склона высыхает и сильно растрескивается. Проникающая в трещины вода быстро заполняет влагой подпочвенные слои и заставляет склон медленно стекать вниз.

Медленно может перемещаться и блок коренных пород. Это случается тогда, когда данный монолит или блок коренных пород находится на склоне, но его сцепление с нижележащими породами каким-то образом нарушено. По образовавшимся между монолитом и коренными породами трещинам начинает циркулировать вода. По прошествии некоторого времени между монолитом и коренными породами постепенно увеличивается просвет. Монолит перекашивается в соответствии с углом склона. В дальнейшем такой монолит в зависимости от насыщенности поверхности водой может медленно перемещаться вниз по склону.

Медленное течение свойственно и осыпям. Они возникают вследствие медленного перемещения скопившихся на склонах и у подошвы возвышенностей продуктов выветривания. Такие рыхлые осадки носят название коллювиальных. Осыпи, сползающие по склонам различной крутизны, имеют разную сорость. Они состоят из различных по размерам обломков неправильной формы, которые образовались от разрушенных скальных пород под влиянием различных агентов выветривания.

В областях с сильными колебаниями температур скорости движения осыпей больше, чем в районах, где суточные перепады температур малы. Самое быстрое перемещение характерно для холодных районов.

В том случае, когда осыпи состоят из очень крупных обломков, их называют курумниками или каменными потоками. Огромные массы каменных глыб в выработанной долине медленно движутся вниз исключительно из-за слабого сцепления с подстилающими породами.