Различают три главных типа выветривания: физическое, химическое и биологическое. Все они тесно связаны между собой и чаще всего проявляются совместно. Изучение коры выветривания и процессов, протекающих в ней, имеет большое теоретическое и практическое значение.
§ 13. Физическое выветривание
Физическое (механическое) выветривание выражается в раздроблении горной породы на обломки различных размеров без изменения их минерального и химического состава. Наиболее важными природными агентами, вызывающими раздробление породы, являются: а) колебание температуры; б) замерзание воды в порах и трещинах породы; в) механическое действие воды, ледников и воздушных течений.
При нагревании породы солнечными лучами наружная ее часть имеет более высокую температуру, вследствие чего она расширяется. Внутренняя же часть, куда тепло еще не проникло, сохраняет первоначальный объем. В результате этого верхний, расширившийся слой породы отслаивается от массива при многократном нагревании солнечными лучами. При охлаждении породы наружные слои охлаждаются быстрее внутренних и при сжатии разрываются трещинами. Особенно сильно эти воздействия сказываются в тех районах, где наблюдаются большие суточные колебания температур, доходящие до 50° С и более, например в пустынях, где температура днем достигает 60—70° С, а ночью снижается до 5—10° С.
Сильное воздействие на горные породы оказывают большие колебания температур в полярных областях, где раздробление пород может также происходить при замерзании воды в их порах и трещинах. При переходе воды из жидкого в твердое состояние объем ее увеличивается на 9,1%. Если поры или трещины породы полностью заполнены водой и она замерзает, то образующийся в породе лед расклинивает породу с силой, достигающей примерно 24 • 107Па. По этой причине повторные замораживания и оттаивания породы вызывают образование в ней трещин, отслаивание, выкрашивание отдельных зерен и т. п.
В результате длительных совместных воздействий физических факторов даже самые плотные и крепкие горные породы постепенно превращаются в рухляк, щебень и дресву.
Большую работу по разрушению горных пород чисто механическим путем производят также движущиеся массы воды, воздуха и льда.
§ 14. Химическое выветривание
Минералы горных пород способны вступать во взаимодействие с водой, содержащей различные соединения, и воздухом, газами, а также парами воды. В результате породы претерпевают химические изменения, вызывающие образование новых минералов. Такие процессы разрушения горных пород называют химическим выветриванием.
Существует несколько основных процессов химического выветривания.
Гидратация — присоединение минералом воды, в результате чего образуются водные минералы. Так, например, ангидрит (CaS04) может присоединить к себе две молекулы воды и образуется гипс (CaS04 • 2Н2О).
Окисление минералов происходит в результате воздействия кислорода. Например, пирит (FeS2) при доступе кислорода воздуха образует вначале FeS04 и H2SO4 и затем Fe2(804)3. Серная кислота в свою очередь растворяет другие минералы, переводя их в сернокислые соли.
Описанный процесс химического выветривания называют каолинизацией.
Исключительная заслуга в объяснении процессов химического выветривания минералов сложного химического состава (полевые шпаты, слюды, роговая обманка и пр.) принадлежит русскому ученому академику .
Различные минералы в той или иной степени растворяются в воде. Содержащиеся в воде в растворенном состоянии газы, особенно СО2, повышают растворимость многих минералов. Она увеличивается при повышении температуры воды.
Из породообразующих минералов наибольшей растворимостью обладают галит, сильвин, затем гипс и кальцит. Необходимо отметить, что если в воде содержится достаточное количество углекислого газа, то растворимость кальцита значительно увеличивается. Это связано с тем, что СаСО3 при действии на него СО2 и Н2О переходит в относительно более растворимый двууглекислый кальций Са(НСОз)2- Растворимость Са(НСОз)2 в зависимости от температуры и давления колеблется в пределах 0,1904—0,3850 г на 1 л раствора. Наиболее стойким породообразующим минералом является кварц.
Чем больше раздроблены и измельчены породы в результате физического выветривания, тем интенсивнее в дальнейшем протекают в породе химические процессы.
Химическое выветривание наиболее интенсивно протекает в условиях теплого и влажного климата и менее интенсивно в сухом и холодном климате.
Рыхлые продукты выветривания горных пород, остающиеся на месте образования, называют элювием. Его мощность обычно находится в зависимости от минерального состава горных пород, рельефа местности и других факторов. При залегании пород в пониженных элементах рельефа химическое выветривание распространяется далеко вглубь.
§ 15. Биологическое выветривание
Биологическое выветривание — это разрушение и разложение горных пород при участии растительных и животных организмов. Особенно значительную роль при этом играют различные растения и бактерии.
Биологическое выветривание совершается химическим и механическим путем. Известно, что растения вырабатывают различные кислоты, способные разлагать даже такие труднорастворимые минералы, как силикаты и алюмосиликаты. Кроме того, древесные и кустарниковые растения, поселяясь на каменных горных породах, размещают корневую систему и в трещинах. По мере роста корневая система расклинивает трещины, увеличивая их размеры и количество.
Биологическое выветривание служит началом почвообразовательного процесса, характеристика которого дана в главе XIV.
Все виды выветривания горных пород протекают, как правило, одновременно. В результате совместного действия этил процессов горные породы разрушаются и превращаются в обломки больших или малых размеров либо в рыхлые землистые массы.
По внешним признакам выветривания горные породы разделяют на несколько разновидпостей:
1) слабовыветрелые (потускнение блеска и побурение минералов);
2) средневыветрелые (наличие мельчайших трещин, более значительное побурение минералов, появление вторичных минералов, например каолинита в граните);
3) сильновыветрелые (порода содержит много трещин, при ударе издает глухой звук и крошится на мелкую щебенку или дресву. Много побуревших минералов или минералов, превратившихся в каолинит, хлорит и др.).
Степень выветривания горных пород бывает различной, что определяет изменение их физико-механических свойств.
В связи с большой пористостью и трещиноватостью осадочные горные породы легче подвергаются физическому и химическому выветриванию, чем изверженные и метаморфические. По этой причине среди известняков, мергелей, песчаников и опок часто встречаются разновидности, легко разрушающиеся в природной обстановке и в сооружениях. Разрушение известняков, доломитов и мергелей совершается обычно в результате растворения некоторой части углекислого кальция, выноса его и образования сильно пористых пород.
Вновь образовавшиеся обломочные породы, опускаясь в более глубокие части земной коры и подвергаясь большому давлению при высокой температуре, превращаются в метаморфические породы, по качеству резко отличающиеся от исходных. Процесс разрушения одних горных пород и создание других происходит в природе беспрерывно.
Глава V. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВНУТРЕННИХ (ЭНДОГЕННЫХ) СИЛ ЗЕМЛИ
Земная кора подвержена постоянным воздействиям внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) сил, изменяющих ее состав, строение и форму поверхности.
Внутренние силы, обусловливаемые главным образом колоссальным давлением и высокой температурой ядра Земли и глубоких толщ земной коры, вызывают нарушения первоначального залегания пластов литосферы, в связи с чем образуются складки, трещины, сбросы, сдвиги и пр С деятельностью внутренних сил связаны землетрясения и вулканические извержения.
Преимущественно внутренние силы создают большие неровности на земной поверхности горы и глубокие впадины. Они же вызывают медленные поднятия и опускания отдельных частей земной коры — вековые колебания.
Поднятия и опускания земной коры охватывают обычно обширные области и приводят к смещению положения суши и моря. Море при этом то надвигается на сушу (трансгрессия), то отступает (регрессия).
Изменения положения моря и суши происходили на протяжении всей истории Земли, происходят и сейчас. Установлено, например, медленное опускание южного побережья Северного моря и медленное поднятие, происходящее со скоростью до 40 см, а в некоторых местах — до 80 см в столетие, северной части Скандинавского и Кольского полуостровов. В некоторых местах наблюдается поднятие гор и опускание впадин (Крымские и Кавказские горы, Карпаты и др.).
Кроме вертикальных медленных движений литосферы земной коры происходят также и медленные горизонтальные смещения.
Раздел геологии, занимающийся изучением движений земной коры, изменяющих ее строение и формы залегания горных пород (складки, сбросы и пр.), получил название тектоники.
§ 16. Горообразование
Горами принято называть возвышенности, имеющие высоту более 200 м над уровнем моря и характеризующиеся расчлененным рельефом. Если же огромная площадь на земной поверхности сильно возвышается над окружающей местностью и расчленена геологическими процессами на ряд гор и межгорных понижений (теснина, седловина, долина, перевал и пр.), то ее называют горной областью или нагорьем. Возвышенности, имеющие более или менее вытянутую форму, получили название хребтов, а при значительной длине — горных цепей.
Большинство возвышенностей созданы движениями, нарушившими строение земной коры и вызвавшими дислокацию первоначального залегания слоев осадочных и других пород.
Указанные нарушения залегания слоев земной коры принято называть тектоническими движениями
Чаще всего горы образуются в результате вертикальных и боковых давлений, возникающих в земной коре вследствие происходящих в ней движений. Под действием этих давлений происходит дислокация, т. е нарушения первоначального залегания пластов горных пород, с образованием складок, сбросов, сдвигов и других тектонических форм. Возникшие таким образом горы получили название тектонических.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 |
