Выветривание горных пород и их сущность

Горные породы на земной поверхности испытывают колебания температур, химическое воздействие воды, газов  — кислорода и углекислоты (находящихся в атмосфере и растворенных в воде), биохимическое воздействие живых организмов и продуктов их разложения. Совокупность этих процессов приводит к разрушению (выветриванию) горных пород. Золу, в которой протекают процессы выветривания, называют зоной выветривания. Ее нижняя граница находится на глубине в несколько десятков метров, а иногда достигает 500 м.

Типы выветривания.

В зависимости от факторов, воздействующих на горные породы, выделяют следующие типы выветривания:

  • физическое;
  • химическое;
  • органическое.

Все они тесно связаны друг с другом, действуют совместно, одновременно, и только в зависимости от природных условий один тип выветривания может преобладать над другим.

Физическое, или механическое, выветривание происходит в результате разрушения горных пород под воздействием колебаний температуры. Оно проявляется сильнее всего в областях с резким различием температур дня и ночи. В результате объем минеральных зерен увеличивается нагреваясь днем, и уменьшается, охлаждаясь ночью. В зависимости от физических свойств одни минералы расширяются больше, другие меньше.

Это вызывает ослабление сил сцепления между отдельными минеральными зернами. Возникающие трещины способствуют растрескиванию и разламыванию пород на отдельные обломки и глыбы. Разрушению горных пород способствуют также заключенная в их порах вода, корни растений, роющие животные и т.д. Особенно велика роль воды. При замерзании ее объем увеличивается и она раздвигает частицы породы, вызывая появление трещин и постепенное разрыхление пород (морозное выветривание).

Химическое выветривание — изменение первичного химического состава горных пород под влиянием кислорода воздуха, углекислоты, воды и особенно газов и солей, растворенных в ней. Наиболее интенсивно око проявляется в условиях влажного и теплого климата. Основными химическими реакциями, протекающими при выветривании, являются окисление, гидратация, растворение и гидролиз.

В природных условиях очень активно протекают процессы окисления (присоединение кислорода) и гидратации (присоединение воды). В результате окисления могут образовываться новые минералы. Так, пирит (FeS2) и сидерит (FeC03) переходят в гематит (Р.е20з), а если к ним присоединится вода, то образуется лимонит, или бурый железняк (2Fe203 — ЗН2О).

Растворение и гидролиз протекают при совместном воздействии воды, углекислоты и органических кислот. Растворение особенно интенсивно проявляется в карбонатных породах и. приводит к специфическим формам рельефа — образуются воронки, котловины, пещеры. Этот процесс называется карстом. Гидролиз сопровождается гидратацией и заключается в разложении минералов группы силикатов и алюмосиликатов с частичным выносом образующихся продуктов. Он приводит к образованию каолинита и других минеральных соединений.

Органическое выветривание — это процесс разрушения горных пород под действием организмов и растений. Различают механическое и химическое разрушение пород организмами. Роющие животные, черви, корни растений разрыхляют горные породы. В то же время корни растений и животные организмы выделяют органические кислоты, которые способствуют химическому разложению горных пород.

Кора выветривания и стадийность процессов выветривания. В результате совокупности процессов разрушения горных пород образуются подвижные продукты выветривания, которые уносятся под влиянием силы тяжести, смыва и т.д. и продукты, которые остаются на месте разрушения материнских горных пород. Эти остаточные продукты выветривания называются элювием.

Часть зоны выветривания, в которой породы и минералы сильно изменены, называются корой выветривания. Наиболее благоприятными условиями для образования мощной коры выветривания являются более или менее выравненный рельеф, влажный, жаркий климат и большое количество органических веществ.

В условиях высоких температур, большой влажности тропических и субтропических зон формируется наиболее мощная кора выветривания (до 100 м и более).

В разрезе коры выветривания по преобладающему минеральному составу выделяют отдельные горизонты или зоны. Самый верхний горизонт коры выветривания характеризуется наибольшей степенью разложения. За счет присутствия свободных окислов алюминия и гидроокислов железа элювий этого горизонта в сухом состоянии напоминает обожженный кирпич (красного цвета). Коры выветривания такого типа называются латеритными (по латыни later — кирпич).

Вниз по разрезу латериты постепенно сменяются каолинитов ым пятнистым горизонтом (пятнистость за счет присутствия локальных скоплений гидроокислов железа). Еще глубже располагается гидрослюдисто-монтмориллонит-бей-деллитовый горизонт, в котором встречаются обломки выветрелых первичных горных пород. Это начальный этап химического выветривания силикатов. В основании коры выветривания залегают раздробленные коренные породы, переходящие вниз в не выветренные горные породы. Нижняя граница коры выветривания неровная, карманообразная.

В зонах умеренного пояса мощность коры выветривания меньше. Латеритный горизонт, характерный для влажного жаркого климата, здесь отсутствует. В районах сухих саванн, по мере приближения к пустыням, мощность коры выветривания также резко сокращается и в ее верхней части образуются минералы гидрослюдисто-монтмориллонит-бейделлитового горизонта.

Коры выветривания и особенно древние, погребенные под более молодыми осадочными породами, имеют большое практическое значение. С ними часто связаны крупные промышленные скопления некоторых рудных минералов, например никель-содержащих.

Почвообразование.

Самый верхний слой современной коры выветривания вместе с продуктами жизнедеятельности растений и животных называется почвой, или почвенным слоем. Важнейшим фактором почвообразования является растительность, которая пронизывает почву корневой системой, извлекая, из нее питательные вещества и воздействуя на нее выделяющимися органическими кислотами.

Огромные массы органического вещества отмерших растений создают горизонт, в котором образуется перегной, или гумус. Отсюда гумус дождевыми водами переносится ниже. Кроме органических веществ в почве имеется и минеральная часть, образовавшаяся при выветривании материнской породы. Мощность почвенного слоя колеблется от двух-трех десятков сантиметров (в тундре и пустыне) до 1—1,5 м (тропики, субтропики).

В вертикальном разрезе почвы выделяют два горизонта. Верхний — горизонт вымывания, обогащенный гумусом. Здесь происходит наиболее интенсивное выветривание минералов почвы и вынос продуктов разложения в нижнюю часть почвы. Нижний — горизонт вымывания содержит меньше гумуса, процессы выветривания в нем замедлены и здесь накапливаются вымытые сверху вещества.

В зависимости от растительно-климатических зон различают следующие типы почв:

  • подзолистые (в условиях влажного умеренного и холодного климата);
  • степные (в условиях недостаточного увлажнения);
  • болотные (при высоком стоянии грунтовых вод);
  • солончаковые (в условиях сильного испарения);
  • латеритные (в условиях влажного теплого климата).

Роль выветривания в образовании осадочных горных пород.

Выветривание является основным поставщиком обломочного материала и растворенных веществ, участвующих в образовании осадочных горных пород. Огромна роль выветривания и в формировании месторождений полезных ископаемых. В результате физического выветривания из коренных горных пород высвобождаются многие стойкие минералы, образующие нередко богатые россыпные месторождения полезных ископаемых (золото, платина, касситерит, алмазы и др.).

Иногда химическому выветриванию подвергаются первичные месторождения полезных ископаемых, например медно-сульфидные руды. Возникающие при этом остаточные образования косят название шляп (железных, марганцевых и т.д.), С корами выветривания также связаны многие месторождения полезных ископаемых: руды железа, марганца, алюминия, никеля и т. д.

Вернуть