Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный социально-педагогический университет»

Естественно-географический факультет

Кафедра географии и геоэкологии

Курсовая работа

по специальности «География»

Кора выветривания: формирование и практическое значение

Исполнитель:

Карашова М.А.(гр. ЕГФ-ГБZ-11)

Научный руководитель:

Дяченко Н.П., канд. пед. наук, доцент

Волгоград-2015



Содержание

• Введение
• Глава 1. Общие сведения о выветривании
• 1.1 Понятие выветривания
• 1.2 Типы выветривания
• Вывод по первой главе
• Глава 2. Формирование коры выветривания
• 2.1 Кора выветривания
• 2.2 Свойства и особенности коры выветривания
• Вывод по второй главе
• Заключение
• Список литературы


Введение

На земной поверхности горные породы находятся в условиях тесного взаимоотношения с атмосферой, гидросферой и биосферой и под их воздействием начинают разрушаться и преобразовываться. Изучение коры выветривания имеет большой теоретический и практический интерес. За нижнюю границу выветривания следует принимать уровень грунтовых вод в данной местности. Выше уровня грунтовых вод имеются благоприятные условия для развития процессов выветривания - горные породы здесь периодически смачиваются атмосферными осадками, а в порах и пустотах пород циркулирует воздух.

Выветривание происходило на протяжении всей геологической истории. Следы древних процессов гипергинеза сохранились в виде остатков древних кор выветривания, обычно погребенных под более молодыми отложениями. Изучая кору выветривания можно установить особенности климата данной местности в период её формирования. К ней приурочены месторождения многих полезных ископаемых: руды, железа, марганца, алюминия, никеля, огнеупорных глин, а также россыпные месторождения золота, драгоценных камней и платины. Из россыпей полезные ископаемые извлекаются значительно легче, чем из материнских невыветренных магматических пород, содержащих их в рассеянном виде. Кора выветривания представляет интерес не только для геолога-поисковика, геоморфолога, климатолога, но и для специалистов ещё ряда геологических, а также биологических, географических и других профилей.

Из этого следует, что тема нашей курсовой работы «Кора выветривания: формирование и практическое значение».

Цель работы: изучить кору выветривания, ее формирование и практическое значение.

Объект исследования: кора выветривания

Задачи исследования:

1) изучить литературу, посвященную выветриванию;

2) установить понятия выветривания, кора выветривания;

3) изучить процессы формирования коры выветривания;

4) определить ее практическое значение.

Структура работы. Работа состоит из введения, двух глав, выводов по главам, заключения, списка литературы и приложений.



Глава 1. Общие сведения о выветривании

1.1 Понятие выветривания

Выветривание представляет собой процесс изменения (разрушения) горных пород и минералов вследствие приспособления их к условиям земной поверхности. Оно состоит в изменении физических свойств минералов и горных пород, главным образом сводящегося к их механическому разрушению, разрыхлению и изменению химических свойств под воздействием воды, кислорода и углекислого газа атмосферы и жизнедеятельности организмов.

Процессы выветривания происходят главным образом на суше, но частично и на дне водных бассейнов.

Факторами выветривания являются: нагревание пород и минералов солнечными лучами (инсоляция); кислород, углекислый газ и водяные пары атмосферы, жидкая вода, выпадающая на поверхность земли и проникающая в ее верхние слои, и, наконец, органическое вещество и живые организмы.

В понятие выветривания не входят процессы разрушения горных пород под действием ветра, а несколько созвучно «ветру» это слово лишь потому, что является неверным переводом соответствующего немецкого термина. Не входит в него и разрушительная работа подземных и текучих вод, льда, вод озер и морей, представляющая собой разновидность денудации.

Выветривание горных пород сложный процесс, в котором выделяют несколько форм его проявления. Первая из них - механическое дробление горных пород и минералов без существенного изменения их химических свойств - носит название механического, или физического, выветривания.. Вторая форма - химическое изменение вещества, приводящее к превращению исходных минералов в новые, не похожие на них, - называется химическим выветриванием. Минералы и горные породы физически и главным образом химически изменяются также под воздействием жизнедеятельности организмов и органического вещества, образующегося при их разложении. Этот процесс рассматривают как третью форму выветривания - органическое, или биохимическое, выветривание. Проявление всех типов выветривания происходит одновременно, но напряженность и преобладание того или другого типа всецело зависят от климатических условий данной местности.

Выветривание - это изменение горных пород любого состава и структуры, которое происходит в поверхностных условиях под совокупным действием физических, химических и биохимических процессов. Под действием этих процессов горные породы и слагающие их минералы в приповерхностной части земной коры преобразовываются.

Сам процесс выветривания довольно сложен и протекает весьма медленно. Он зависит от климата, рельефа местности, где выступают коренные породы, наличия разрывных нарушений, состава организмов, участвующих в процессе выветривания, а также от их структурно-текстурных особенностей. Преобладающим фактором среди физико-географических является климат , от которого зависит движущая сила процессов выветривания. От состояния климата и длительности его воздействия зависят глубина преобразования горных пород и возникновение стадийности выветривания, которое выражается зональностью кор выветривания. Из совокупности климатических элементов наибольшее значение имеет общее количество солнечной энергии, выраженной в температурном факторе и степени увлажненности [2].

1.2 Типы выветривания

Физическое выветривание.

Физическое выветривание (Рис 1.1) - это дробление материнских пород, их дезинтеграция без существенного изменения состава минеральных зерен. Такое выветривание характерно для Арктики, Антарктики, горных районов, областей аридных зон - пустынь, полупустынь со скудным содержанием влаги в почве, весьма малым годовым количеством осадков при сильном солнечном нагреве, со значительным колебанием суточных и сезонных температур.[1]

Рис.1.1 Следы физического выветривания[www.vevivi.ru].

Физическое выветривание происходит, в основном, под действием изменения температуры, замерзания-оттаивания воды, действия сверлящих (роющих) животных, животных, корневой системы растений, кристаллизации содержащихся в капиллярной воде солей. Существенных изменений состава обломков при этом не происходит.

Среди факторов выветривания отметим, в первую очередь, изменение температуры - суточные, сезонные.

Горные породы являются агрегатом зерен различного состава, которые по разному реагируют на изменение температуры. Они обладают отличающимися коэффициентами объемного и линейного расширения, т.е. при нагревании на 1?С увеличивают свой объем или длину на разную величину. Например, у кристаллов кальцита по направлениям, параллельным оси симметрии третьего порядка и перпендикулярным к этой же оси, коэффициенты различаются существенно, составляя 25,6*10-6 и 5,5?10-6 соответственно. Не менее значительны различия этих коэффициентов у разных минеральных индивидов. Так у кварца он составляет 3,1*10-4, у ортоклаза - 1,7?10-3. При нагревании гранитной породы до 50?С размер каждого зерна кварца увеличивается на 15%. Поскольку температура в течение чуток меняется, то различия в коэффициентах объемного и линейного расширения приводят к ослаблению связей между зернами. Порода растрескивается и делится на обломки. При физическом выветривании действуют и силы кристаллизации. Вода при замерзании, превращаясь в лед, увеличивает свой объем на 9%. При этом порода как бы расклинивается по трещинам и разрушается. Отмечается также влияние тектонических напряжений. Под их воздействием пласты пород изгибаются, сминаются с образованием разрывов, трещинноватости, т.е. происходит нарушение целостности породы. Ударное действие волны, абразия, и ветра, корразия - важные факторы физического выветривания. Волны морского прибоя и течения приводят к механическому разрушению коренных пород. Ударная волна, несущая камни, песчинки, действует на породы берега, вызывая их обрушение и растворение. Подводная абразия действует на дне озер, морей, океанов, на глубинах до нескольких десятков метров в озерах, морях и до 100 и более метров в океанах. Явление абразии и корразии - механическое разрушение, шлифование, истирание поверхности породы при трении и столкновении с твердыми частицами пород, происходят не только за счет переноса частиц движением воды, но и при переносе ветром, льдом, при перемещении под действием силы тяжести. Эрозионная деятельность льда проявляется в Арктике, в Антарктике, в хонах высоких широт, в высокогорьях. Льды, сползая, истирают и дробят породы.

Составной частью физического выветривания, эрозии и денудации является действие гравитационных факторов, определяющих начальную дифференциацию обломочного материала. Более крупные обломки накапливаются на склонах, у подножий, в понижениях рельефа. Более мелкие уносятся водой, ветром, иногда на сотни километров от разрушающего массива.

В зависимости от ведущего фактора, определяющего процессы разрушения пород, выделяется несколько разновидностей физического выветривания - морозное (Рис 1.2), снежное, инсоляционное (в пустынях), биологическое, ледовое. При механическом выветривании действует комплекс процессов, характерный и для химического разложения, но при резком преобладании физического разрушения горных пород. Не перемещенные продукты, в виде разновеликих обломков, остаются на месте разрушения с постепенным переходом в неизменную породу, образуя физический элювий. В. Т. Фролов называет такой элювий каменистыми развалами или каменными руинами. Мощность слоя физического элювия различна и может достигать 30-40 м.

Рис.1.2 Результат морозного выветривания [ www.vevivi.ru].

К числу остаточных образований относятся остающиеся на месте грубообломочные продукты механического дробления пород - перлювий после вымывания или выдувания тонких частиц, мелкозема. Образование перлювия происходит при участии течений, волнений, деятельности ветра, грунтовых вод. При этом могут образоваться скопления конкреций, фаунистических остатков, тяжелых минералов. В. Т. Фролов считает их горизонтами конденсации по механизму накопления компонентов, сходному с повышением концентрации элементов при выпаривании.[3]

Механическое выветривание происходит под механическим воздействием посторонних агентов. Особенно большое разрушительное действие оказывает замерзание воды. Когда вода попадает в трещины и поры горных пород, а потом замерзает, она увеличивается в объеме на 9 - 10%, производя при этом огромное давление. Такая сила преодолевает сопротивление горных пород на разрыв, и они раскалываются на отдельные обломки. Наиболее интенсивное расклинивающее действие производит замерзающая вода в трещинах горных пород. Но под влиянием замерзающей воды легко дробятся и породы с высокой пористостью, в которых поровое пространство занимает около 10 - 30% объема (песчаники и другие осадочные породы). Процессы, связанные с воздействием периодически замерзающей воды, часто называют морозным выветриванием. Оно наблюдается в высоких полярных и субполярных широтах, а также в горных районах выше снеговой линии, где в ряде случаев проявляется и температурное выветривание.

Такое же механическое воздействие на горные породы оказывают корневая система деревьев и роющие животные. По мере разрастания деревьев увеличиваются в размерах их корни. Они давят с большой силой на стенки трещин и раздвигают их как клинья и тем самым вызывают раскалывание породы на отдельные глыбы и обломки. Часть таких глыб выталкивается вверх. Механическое воздействие оказывают и различные роющие животные, такие, как земляные черви, муравьи, грызуны и др.

Дезинтеграцию пород вызывает также рост кристаллов в капиллярных трещинах и порах. Это хорошо проявляется в условиях сухого климата, где днем при сильном нагревании капиллярная вода подтягивается к поверхности и испаряется, а соли, содержащиеся в ней, кристаллизуются. Под давлением растущих кристаллов капиллярные трещины расширяются, что и приводит к нарушению монолитности горной породы и ее разрушению [6].

Химическое выветривание.

Когда механическое выветривание разбивает породу на части, увеличивается общая площадь ее поверхности, подвергающейся внешним воздействиям, и возрастает химическое выветривание. Химическое выветривание разрушает породу посредством реакций, в которых участвуют химические элементы породы и комплексы минералов. Они изменяют химический состав и форму породы. Это более медленный процесс, чем физическое выветривание.

Рис.1.3 Следы химического выветривания [www.vevivi.ru ].

Химическое выветривание происходило многие миллионы лет, но с добавлением антропогенных промышленных выбросов в атмосферу и гидросферу Земли некоторые формы химического выветривания усилились.

Химическое выветривание протекает одним из следующих путей:

* Окисление = реакция с кислородом 0₂.

* Гидролиз = реакция с водой н₂0.

* Действие кислот = реакция с кислотами (н₂СО₃, h₂S0₄, h₂so₃).

Самой важной природной кислотой является угольная кислота, которая образуется, когда двуокись углерода растворяется в воде

С0₂ + н₂0 = н₂С0₃.

Карбонатные осадочные породы, такие как известняк и мрамор, особенно чувствительны к химическому выветриванию такого типа. Выемки и канавки, которые часто видны на выходах карбонатных пород, представляют собой примеры химического выветривания.

Некоторые химические реакции увеличивают скорость химического выветривания. По всей видимости, наиболее известное и самое достойное освещения в печати химическое выветривание происходит под действием кислотных дождей. Кислотные дожди образуются, когда химические вещества в атмосфере реагируют с водой и возвращаются на землю в кислотной форме в виде дождя. Когда это происходит, этот процесс известен как выщелачивание. Если кислотный дождь попадает на известняковые статуи, монументы и надгробия, он может растворить, обесцветить или нарушить форму их поверхности в результате реакции с химическими элементами породы. Исторические ценности, такие как статуи и здания, построенные сотни и тысячи лет назад, страдают от такого рода выветривания, побочного продукта промышленного загрязнения.

Химическое выветривание приводит к замещению исходных минералов горных пород новыми минералами. Эти замещенные минералы могут обладать совсем другими механическими свойствами, такими как прочность и ковкость. Например, если образуются глины, они могут быть не такими неподатливыми, какими могли быть исходные породы, а гораздо более пластичными. Химическое выветривание неизменно ослабляет горные породы, увеличивая шансы для перемещения масс.

* Окисление имеет место, когда анионы кислорода реагируют с катионами минеральных веществ, разрушая их и формируя окислы, такие как оксид железа (Fe203), делая исходное вещество более мягким.

* Растворимость - это способность минеральных веществ растворяться в воде.[3] Некоторые минеральные вещества легко растворяются в чистой воде. Другие гораздо лучше растворяются в кислотном растворе. Дождевая вода, которая соединяется с двуокисью углерода, образуя угольную кислоту

Н₂0 + С0₂ = Н₂СО₃,

становится кислотной естественным образом.

* Гидролиз имеет место, когда молекулы воды и минеральных веществ реагируют друг с другом, образуя новые минералы. Преобразование полевого шпата, ортоклаза, в глину является примером гидролиза.

* Выщелачивание происходит, когда находящиеся в окружающей среде кислоты, такие как угольная кислота (вода), гумидная кислота (почва) и серная кислота (кислотные дожди), вступают в реакцию с минералами и растворяют минеральные анионы и катионы.

В химическом выветривании почти всегда участвует вода. Двуокись углерода, растворяясь в дождевой воде, образует угольную кислоту, которая растворяет известняки и переносит их в виде раствора карбоната кальция. Когда известняки растворяются на протяжении длительного периода времени подземными течениями, образуются замысловатые пещеры и каналы.

Химическое выветривание, происходящее быстрее в известняках, чем в песчаниках, ускоряется при увеличении температуры. Оно протекает быстрее всего на острых тонких краях горных пород, отличающихся большей площадью поверхности, но меньшим объемом. Вследствие этого они быстрее эродируются. То же самое происходит с постройками из известняка. В древнегреческих руинах, возраст которых превышает 2500 лет, можно увидеть изрытые, вытравленные кислотами известняковые колонны, края и поверхность которых подверглись разрушению в результате выщелачивания[7].

Биохимическое выветривание.

Биохимическое выветривание - это механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием растительных и животных организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Корни растений, проникая в трещины пород, расклинивают их, вызывая механическое разрушение. Кроме того, корни растений выделяют органические кислоты, которые растворяют минералы, усиливая процесс химического выветривания. Также действуют на минеральные соединения органические кислоты, образующиеся при гниении растительных и животных остатков.

Важную роль в биологическом выветривании играют микроорганизмы (бактерии, грибы), лишайники, землерои (земляные черви, личинки насекомых, кроты, суслики и др.). Многочисленные микроорганизмы вызывают биохимические процессы в почве. Так, нитрифицирующие бактерии образуют азотную кислоту, а серобактерии - серную кислоту. Кислоты активно разлагают алюмосиликаты и другие минералы. Лишайники выделяют специфические лишайниковые кислоты, действующие на породы. Кроме того, гифы лишайников проникают в тонкие поры горных пород, вызывая их физическое разрушение.

Корни растений взаимодействуют с минеральной частью почвы, избирательно поглощают элементы питания. После отмирания растений в верхних слоях почвы накапливаются азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера и другие биогенные элементы. Листья растений поглощают из воздуха диоксид углерода, который в процессе фотосинтеза соединяется с водой, образуя углеводы. Таким образом, из диоксида углерода, воды, зольных элементов и азота синтезируется органическое вещество. Азот появляется в породе в результате жизнедеятельности микроорганизмов, фиксирующих азот из атмосферного воздуха. После отмирания растений их органические остатки частично превращаются в новые органические соединения и накапливаются в виде гумуса в верхнем слое земной поверхности, частично - минерализуются и становятся вновь доступными для новых поколений растений[13][10].

Подводное выветривание.

Процессы выветривания происходят не только на суше, но и на дне морей и океанов. Здесь под воздействием минерализованной морской воды, ее температур, давления и газового режима идет разложение горных пород, минералов и создаются элювиальные новообразования, химические, метасоматические и биологические продукты. Данная совокупность химических, биохимических процессов, приводящих к изменению состава минеральных тел, находящихся в море как во взвешенном состоянии, так и на его дне, имеет специальное название - гальмиролиз. Гальмиролизу подвергаются не только минеральные компоненты, поступающие на морское дно с суши, но и продукты вулканических извержений.

Главные факторы подводного разложения - вода, биос, газовый режим, соленость, давление, температура, а слой придонной воды содержит взвешенные частицы и микроорганизмы. Средняя температура зоны подводного разложения более низкая, по сравнению со средней температурой континентальных областей химического выветривания. Давление возрастает по мере увеличения глубины донного осадка от 20 атмосфер на глубине 200 м, до 1000 атмосфер на глубине 10170 м, что влечет за собой рост растворимости твердых веществ и газов, а также активизацию различных химических процессов, влияет на их скорость, направление и эффективность. Заметнее всего изменения давления проявляется в реакциях с участием газов, в частности кислорода и углекислого газа, количество которых в результате понижения температуры и давления на больших глубинах увеличивается, способствуя более энергичному протеканию процессов окисления и карбонатизации. Эффективность гальмиролиза зависит также от скорости накопления осадков и жизнедеятельности организмов, прежде всего бактерий.

Быстрое накопление осадков не способствует развитию процессов подводного выветривания, так как только что осажденный материал лишается длительного контакта с придонной водой изза перекрытия его новым слоем осадочных частиц. Морская вода не успевает оказать на осадок заметного химического воздействия. Известно, что в водоемах, морских, океанических, уменьшение скорости осадконакопления отмечается по мере удаления от береговой линии. Поэтому максимально явления гальмиролиза проявлены в более глубоководных частях бассейна. В литературе (Фролов, 1984, 1995) указывается на образование при гальмиролизе подводных панцирей различного состава - известняковых, доломитовых, железо-марганцевых, фосфатных, пиритных. Мощности их по сравнению с подобными наземными образованиями несколько меньше и составляют, обычно не более 1м. условия образования, по видимому, сходны с таковыми для коры выветривания на суше.

Не исключается вертикальная миграция растворенного вещества и цементация частиц. В результате гидролиза, гидратации, окисления, восстановления, миграции, осаждения при гальмиролизе синтезируются новые минералы - глинистые, цеолиты, карбонаты, гидроксиды железа и марганца, глауконит, шамозит, фосфориты, происходит образование пород, например, фосфатных (Фролов, 1995). Что касается бактериальной микрофлоры и ее роли в подводном выветривании, то признается участие бактерий в процесах гальмиролиза в качестве катализаторов, ускоряющих химические процессы, но не меняющие их общей направленности и продуцирующие собственные продукты[4].



Вывод по первой главе

Выветривание является одним из главных процессов на Земле. Выветривание - это изменение горных пород любого состава и структуры, которое происходит в поверхностных условиях под совокупным действием физических, химических и биохимических процессов. Под действием этих процессов горные породы и слагающие их минералы в приповерхностной части земной коры преобразовываются. Выветривание разделяется по типам: физическое, химическое, биохимическое, подводное.

Физическое выветривание - это дробление материнских пород, их дезинтеграция без существенного изменения состава минеральных зерен.

В физическое выветривание входит: температурное выветривание, механическое выветривание, а в механическое выветривание входит еще и морозное выветривание.

Основную роль в химическом выветривании играет влага, особенно насыщенная газами и химическими соединениями.

В химическое выветривание входят процессы как: окисление, гидратация, растворение, гидролиз.

Биохимическое выветривание - это механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием растительных и животных организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Главные факторы подводного разложения - вода, биос, газовый режим, соленость, давление, температура, а слой придонной воды содержит взвешенные частицы и микроорганизмы. Средняя температура зоны подводного разложения более низкая, по сравнению со средней температурой континентальных областей химического выветривания.



Глава 2. Формирование коры выветривания

2.1 Кора выветривания

Кора выветривания (Рис.2.1) - это совокупность различных элювиальных образований верхней части литосферы. Выделяют два типа коры выветривания: автоморфную и вторичную (гидроморфную). Автоморфная кора выветривания сложена несмещенными элювиальными образованиями, в то время как происхождение гидроморфной связано с выносом из автоморфной коры ряда химических элементов. Изучая кору выветривания можно установить особенности климата данной местности в период ее формирования. Из коры выветривания полезные ископаемые извлекаются гораздо легче, чем из материнских невыветренных магматических пород.

Рис.2.1 Кора выветривания [ www.vevivi.ru].

Формирование коры выветривания (Рис. 2.2) , состав слагающих её образований и мощность изменяются в зависимости от климатических условий - сочетания температуры и влажности, поступления органического вещества, а также от рельефа. Наиболее благоприятным для формирования мощных кор выветривания является относительно выровненный рельеф и сочетание высокой температуры, большой влажности и обилие органических веществ.[8]



Рис.2.2 Принципиальная схема строения коры выветривания [www.vevivi.ru ].

1- коренные породы; 2- зона дезинтеграции; 3- зона выщелачивания; 4- зона глинистых минералов; 5- зона оксидов и гидроксидов; 6- почва

Элювий может состоять из крупных обломков и из мелких, образующихся при дальнейшем разрушении, в котором главную роль играют химические агенты. Под действием воды, содержащей кислород и углекислый газ, все породы, в конце концов, превращаются в песок, или в супесь, или в суглинок, или в глину; в зависимости от своего состава кварцит превратится в чистый песок, белый или желтоватый, песчаник даст глинистый песок, гранит - сначала дресву из отдельных зёрен, а затем суглинок, глинистый сланец - глину. Известняк, обычно нечистый, теряет известь, которую растворяет и уносит вода, оставляя примеси в виде глины, чистой или песчаной. Эти конечные продукты выветривания в элювии смешаны с большим или меньшим количеством щебня и обломков, находящихся в разных стадиях своего изменения.

С элювием связаны месторождения бокситов, из которых получают алюминий, каолинов, бурого железняка и других полезных ископаемых. При разрушении коренных горных пород высвобождаются содержащиеся в них стойкие минералы. Они могут образовывать ценные минеральные скопления - россыпи. Например, элювиальные россыпи алмазов над кимберлитовыми трубками, россыпи золота над золотоносными жилами. У подножия разрушающихся утёсов, отвалившиеся от них обломки накапливаются, образуя на склонах обширные осыпи, часто легко подвижные и трудно проходимые, состоящие из крупных глыб или из щебня, ползущего под ногами вниз. На плоской поверхности горных вершин выходы твёрдых пород распадаются при выветривании на отдельные части, превращаясь в сплошную россыпь глыб, торчащих в разные стороны. Эти россыпи особенно часты в Сибири и Арктике, где они образуются при совместной работе сильных морозов и влаги туманов, дождей и тающего снега. Но и в тёплом климате вершины гор, поднимающиеся над линией постоянного снега, где климат почти арктический, разрушаются быстро и дают обильные осыпи и россыпи. [11]

2.2 Свойства и особенности коры выветривания

Разрушение и раздробление массивных горных пород есть, таким образом, процесс перехода материи в более активное состояние. При этом процессе меняется форма материи и энергии. И такой трансформации подвергается как поглощаемая горными породами космическая и в особенности солнечная энергия, так и внутренняя энергия частичных сил, присущая твердому состоянию материи и как бы освобождаемая при его раздроблении.

Этот процесс, являясь чрезвычайно знаменательным и характерным для верхней оболочки литосферы, естественно обособляет эту оболочку от остальной ее массы, и эту-то обособленную оболочку мы и будем называть корой выветривания.

Итак, кора выветривания есть та верхняя часть литосферы, которая слагается рыхлыми продуктами раздробления изверженных и метаморфических пород.

Сопоставляя плотность этих изверженных и метаморфических пород с рыхлым состоянием коры выветривания, жидким состоянием гидросферы и газообразным атмосферы, мы убедимся, что по мере передвижения из глубин земной коры к ее периферии, материя стремится принять все более и более рассеянное или, иначе говоря, дисперсное состояние. И можно сказать, что различие между этими оболочками заключается, по преимуществу, в степени дисперсности материи. Количественный характер этого различия выявляется особенно ярко, если принять во внимание, что минералы изверженных и метаморфических пород заключают в себе рассеянные пузырьки жидкостей, паров и газов, что водные растворы, пары и газы циркулируют между твердыми частицами рыхлой коры выветривания, а атмосфере и гидросфере свойственны, как известно, распыленные твердые тела. Итак, каждая из этих оболочек представляет своеобразную сложную дисперсную систему, и эти дисперсные системы отличаются одна от другой не только по степени дисперсности материи, но и по свойствам дисперсионной среды и рассеянной в ней дисперсной фазы.[12]

В глубоких частях литосферы дисперсионной средой является твердая масса, а дисперсная фаза представлена рассеянными включениями жидкостей и газов; гидросфера имеет своей дисперсионной средой жидкую воду, а дисперсными фазами здесь являются растворенные газы и твердые тела; атмосфера - газообразная среда с распыленными парами и твердыми телами. У этих оболочек границы между дисперсионной средой и дисперсными фазами ясны и достаточно определенны. Что же касается коры выветривания, то она как раз характеризуется неопределенностью этих границ, и в ее пределах переходы дисперсионной среды в дисперсную фазу обычны на сравнительно небольших пространствах. Так, например, в песке с порозностью в 30-40°/о дисперсионной средой является, несомненно, твердая масса, но в наносах, у которых порозность достигает 60°/о и более, твердая масса уже переходит в дисперсную фазу, а воздух или вода, заключенные в порах, становятся дисперсионной средой.

Все эти свойства и особенности коры выветривания являются, как мы это видели, результатом ее рыхлого раздробленного состояния. Но как ни значительно и ни характерно это состояние для коры выветривания, все же ни это состояние само по себе, ни те следствия, которые непосредственно из него вытекают, не являются достаточным материалом не только для полной, но и для общей характеристики этой оболочки. И для того, чтобы завершить эту характеристику, необходимо обратить внимание и на некоторые другие категории явлений.

Стадийность и зональность процессов выветривания (Рис 2.3):

1) Обломочная - на этой стадии преобладает физическое выветривание, на этой стадии выветривание останавливается в тундре, на большой высоте в горах.

2) Обызвесткованная сиаллитная - соответствует начальной стадии химического выветривания, процесс протекает в щелочной среде в условиях сухого континентального климата.

3) Кислая сиаллитная - стадия химического выветривания, характеризуется образованием каолинита, в умеренном гумидном климате, характеризуется выносом карбонатов.

4) Аллитная стадия (конечная латеритная) - характеризуется полным разложением силикатов. Развивается в условиях влажных тропиков и субтропиков. На месте остаются только окислы алюминия и кремния[5].



Рис.2.3 Схема образования коры выветривания(по Н.М. Страхову) [www.vevivi.ru].

1. свежая порода; 2- зона дресвы, химически малоизмененной; 3- гидрослюдисто-монтмориллонитово-бейделлитовая зона; 4- каолинитовая зона; 5- охры Al₂O₃; 6- панцирь Fe₂O₃+Al₂O₃; 7- испарения; 8- температура; 9- осадки; 10- растительный опад

Переотложение продуктов выветривания. Стадии формирования новейшей коры выветривания.

Под влиянием ветра, силы тяжести, движущейся, воды или льда коры выветривания разрушаются, и продукты выветривания вовлекаются в длинный процесс переноса и переотложения.

Так как минеральные образования обладают различной механической твёрдостью, удельным весом, гипергенной устойчивостью, то одновременно начинается процесс их естественной сортировки, дифференциации.

Пока переотложенные продукты выветривания находятся на суше и и подвержены процессам гипергенеза, их следует рассатривать как переотложенную кору выветривания. В дальнейшем, поступая в морские бассейны, продукты выветривания подвергаются процессам осадочной дифференциации и выпадают в виде различных осадков, которые затем преобразуются в осадочные горные породы.

Процесс дифференциации минерального вещества на суше является закономерным продолжением разделения химических элементов, начавшегося при образовании сопряженных автоморфных и гидроморфных кор выветривания. Разные экзогенные процессы в различной мере способствуют дифференциации продуктов выветривания при их переотложении.

Денудация кор выветривания прерывает, но не прекращает процессы гипергенеза. Продукты выветривания, перемещенные и вошедшие в состав континентальных отложений, вновь подвергаются гипергенному воздействию. Это может происходить в географических условиях, совсем не похожих на те, в которых они образовались. Например, продукты нивально-тундрового выветривания в результате ледниковых явлений и работы поверхностных вод были переотложены и сейчас подвергаются гипергенному преобразованию в условиях таежных, степных и пустынных ландшафтов.

Следует различать результаты выветривания, совершающегося до переотложения материала, в прогенетическую стадию(от греч.pro-перед)гипергинеза, и результаты выветривания после отложения рыхлых продуктов в эпигенетическую стадию(от греч. Epi - после).

В эпигенетическую стадию последнего этапа гипергинеза вследствие ее кратковременности не могли образоваться коры выветривания с ясно выраженными горизонтами, а возникли лишь отдельные скопления гипергенных минералов, только намечающие эти горизонты. Для эпигенетической стадии типичны различные стяжения и конкреции. В лесных ландшафтах умеренного пояса возникают новообразования гидрогетита и псиломелана; в степных- кальцита; в пустынных- гипса. Для новообразований эпигенотической стадии гипергинеза, так же как и для образований прогенетической стадии, характерны явления гипергенного метасоматоза - замещение минералов, слагающих рыхлые наносы, новообразованными гипергенными минералами без изменения объема наносных отложений.[9]

выветривание горный минерал кора



Вывод по второй главе

Кора выветривания - это совокупность различных элювиальных образований верхней части литосферы. Выделяют два типа коры выветривания: автоморфную и вторичную (гидроморфную).

Кора выветривания есть та верхняя часть литосферы, которая слагается рыхлыми продуктами раздробления изверженных и метаморфических пород.

Стадии процессов выветривания:

1) Обломочная - на этой стадии преобладает физическое выветривание, на этой стадии выветривание останавливается в тундре, на большой высоте в горах.

2) Обызвесткованная сиаллитная - соответствует начальной стадии химического выветривания, процесс протекает в щелочной среде в условиях сухого континентального климата.

3) Кислая сиаллитная - стадия химического выветривания, характеризуется образованием каолинита, в умеренном гумидном климате, характеризуется выносом карбонатов.

4) Аллитная стадия (конечная латеритная) - характеризуется полным разложением силикатов. Развивается в условиях влажных тропиков и субтропиков. На месте остаются только окислы алюминия и кремния.



Заключение

Выветривание - это изменение горных пород любого состава и структуры, которое происходит в поверхностных условиях под совокупным действием физических, химических и биохимических процессов. Под действием этих процессов горные породы и слагающие их минералы в приповерхностной части земной коры преобразовываются. Минералы и горные породы физически и главным образом химически изменяются также под воздействием жизнедеятельности организмов и органического вещества, образующегося при их разложении. Этот процесс рассматривают как третью форму выветривания - органическое, или биохимическое, выветривание. Проявление всех типов выветривания происходит одновременно, но напряженность и преобладание того или другого типа всецело зависят от климатических условий данной местности. В едином и сложном процессе выветривания условно выделяются две основные взаимосвязанные формы:

1) физическое выветривание;

2) химическое выветривание.

Иногда выделяют еще биологическое 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. Физическое выветривание происходит, в основном, под действием изменения температуры, замерзания-оттаивания воды, действия сверлящих (роющих) животных, животных, корневой системы растений, кристаллизации содержащихся в капиллярной воде солей. Существенных изменений состава обломков при этом не происходит. Химическое выветривание разрушает породу посредством реакций, в которых участвуют химические элементы породы и комплексы минералов. Они изменяют химический состав и форму породы. Это более медленный процесс, чем физическое выветривание.

Химическое выветривание происходило многие миллионы лет, но с добавлением антропогенных промышленных выбросов в атмосферу и гидросферу Земли некоторые формы химического выветривания усилились.

Важную роль в биологическом выветривании играют микроорганизмы (бактерии, грибы), лишайники, землерои (земляные черви, личинки насекомых, кроты, суслики и др.). После отмирания растений их органические остатки частично превращаются в новые органические соединения и накапливаются в виде гумуса в верхнем слое земной поверхности, частично - минерализуются и становятся вновь доступными для новых поколений растений.

Процессы выветривания происходят не только на суше, но и на дне морей и океанов. Здесь под воздействием минерализованной морской воды, ее температур, давления и газового режима идет разложение горных пород, минералов и создаются элювиальные новообразования, химические, метасоматические и биологические продукты. Главные факторы подводного разложения - вода, биос, газовый режим, соленость, давление, температура, а слой придонной воды содержит взвешенные частицы и микроорганизмы.

Формирование коры выветривания, состав слагающих её образований и мощность изменяются в зависимости от климатических условий - сочетания температуры и влажности, поступления органического вещества, а также от рельефа. Наиболее благоприятным для формирования мощных кор выветривания является относительно выровненный рельеф и сочетание высокой температуры, большой влажности и обилие органических веществ.

Разрушение и раздробление массивных горных пород есть, таким образом, процесс перехода материи в более активное состояние. При этом процессе меняется форма материи и энергии. И такой трансформации подвергается как поглощаемая горными породами космическая и в особенности солнечная энергия, так и внутренняя энергия частичных сил, присущая твердому состоянию материи и как бы освобождаемая при его раздроблении.

Обручев говорил:

«Так, потихоньку, из-за дня в день, из года в год, из века в век, работают незаметные силы над разрушением горных пород, над их выветриванием. Как они работают, мы не замечаем, но плоды их трудов видны везде: сплошная твердая скала, которая первоначально была рассечена только тонкими трещинами, оказывается, благодаря выветриванию, более или менее сильно разрушенной; первые трещины расширены, появились новые в еще большем числе; от всех углов и краев отвалились мелкие и крупные куски и лежат тут же кучками у подножия скалы или скатились вниз по склону, образуя осыпи. Гладкая поверхность скалы стала шероховатой, изъеденной; на ней местами видны лишаи, местами выбоины и щели, местами черные или ржавые подтеки».



Список литературы

1. Виды выветривания [электронный ресурс]: URL: http://umeda.ru/chemical_weathering (дата обращения 17.05.2015)

2. Выветривание - [электронный ресурс]: URL: http://www.geolib.net/lithology/vyvetrivanie.html (дата обращения 15.05. 2015)

3. Выветривание - [электронный ресурс]:URL: http://ru-ecology.info/term/21840/ (дата обращения 20.05.2015)

4. Выветривание, его виды - [электронный ресурс]: URL: http://studopedia.net/10_143303_vivetrivanie-ego-vidi.html (дата обращения 20.05.2015)

5. Географическая оболочка. Кора выветривания - [электронный ресурс]:URL: http://www.pppa.ru/additional/12zem/geographic-shell-6917.php (дата обращения 20.05.2015)

6. Геология: Выветривание - [электронный ресурс]: URL:http://www.e-ng.ru/geologiya/vyvetrivanie.html (дата обращения 15.05.2015)

7. Геология. Выветривание - [электронный ресурс]: URL: http://www.ref.by/refs/19/24852/1.html ( дата обращения 17.05.2015)

8. Геологическая энциклопедия. Кора выветривания.- [электронный ресурс]:URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/2545/Кора (дата обращения 20.05.2015)

9. Горная энциклопедия - [электронный ресурс]:URL: http://enc-dic.com/enc_rock/Kora-vvetrivanija-3809/ (дата обращения 20.05.2015)

10. Кора выветривания - [электронный ресурс] : URL: http://www.mining-enc.ru/k/kora-vyvetrivaniya (дата обращения 20.05.2015)

11. Короновский Н.В. , Геология, - М.: Академия , 2006. - 142-156 с.

12. Роль почв в жизни природы. Кора выветривания- [электронный ресурс]:URL: http://www.proks.info/kora-vyvetrivaniya/ (дата обращения 20.05.2015)

13. Физическая география - [электронный ресурс]: URL: http://geographyofrussia.com/vyvetrivanie/ (дата обращения 15.05.2015)

Размещено на Allbest.ru