НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ЭНЦИКЛОПЕДИЯ    ССЫЛКИ    КАРТА САЙТА    О САЙТЕ  







Народы мира    Растения    Лесоводство    Животные    Птицы    Рыбы    Беспозвоночные   

предыдущая главасодержаниеследующая глава

Коры выветривания и почвы

Коры выветривания

Кору выветривания изучают и географы и геологи. Действительно, это природное образование является одновременно и геологическим и географическим феноменом. Процесс разрушения горных пород и их дальнейшее преобразование имеют прямое отношение к обеим наукам, которые смыкаются на уровне геоморфологии. Кроме того, кора выветривания - явление зонально-климатическое, что относится к ведению географии. Наконец, учение о корах выветривания легло в основу геохимии ландшафта - самостоятельной географической дисциплины.

"Этот человек тверд как скала", "На него можно положиться как на каменную гору" - обычные ходячие выражения жителей равнин, не соприкасающихся близко ни со скалами, ни с каменными горами. Люди, живущие среди скал и гор, говорят иначе: "Раппа киви" - "гнилой камень" - так финны называют повсеместно распространенные в Финляндии и в Карелии граниты; жители Альп при характеристике ненадежных людей говорят: "Этот человек так же неверен, как скала". И действительно, как часто на горных дорогах встречаются предупреждающие знаки: "Осторожно, впереди возможен обвал!"; повсюду можно видеть на склонах осыпи из обломков камней, а особенно крупные глыбы, сорвавшиеся с окружающих вершин, достигают дна горных долин и своим присутствием напоминают людям о возможной опасности.

Поднимемся на вершины гор, и, если они сплошь не одеты снегом и льдом, мы окажемся в поясе "гольцов", в царстве "каменных морей", где вся поверхность покрыта крупными, беспорядочно нагроможденными остроугольными камнями - продуктами разрушения плотных каменных пород; лишь отдельные сохранившиеся от разрушения скалы -"свидетели" былого состояния вершинной поверхности возвышаются среди каменных россыпей.

Коры выветривания
Коры выветривания

Коры выветривания
Коры выветривания

Самые твердые камни в условиях поверхности Земли со временем разрушаются, превращаются в щебень и хрящ. Этот процесс изменения физического состояния горных пород называют физическим выветриванием, а образующийся и остающийся на месте материал - обломочной корой выветривания. Сам термин "выветривание" не совсем точен: можно подумать, что в разрушении пород повинен только ветер.

Действительно, местами его роль велика. В пустынях, где ветром поднимаются и несутся мелкие песчинки, они, с силой ударяясь о поверхность скал, высверливают в камне маленькие, а затем все более расширяющиеся ячейки; стенки ячеек постепенно истончаются и разрушаются, идет так называемый процесс корразии.

Ленские столбы
Ленские столбы

Вместе с ветром повсюду действуют и другие мощные агенты физического выветривания. Первый из них заложен в свойствах самой породы и проявляется при колебаниях температуры, происходящих при смене дня и ночи и сезонов года. Наибольшие амплитуды температур создаются на поверхности породы, с глубиной они уменьшаются: суточные колебания сказываются до глубины нескольких дециметров, а годичные - до глубины 10 и даже 20 м. В местностях с морским климатом суточные и сезонные колебания температур невелики, в местностях, лежащих внутри континентов, вдали от моря, они самые большие и достигают десятков градусов.

Горные породы, как и все тела, при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются; теплопроводность горных пород невелика, поэтому верхние слои прогреваются, а следовательно, и расширяются сильнее, чем более глубокие, в результате создаются механические напряжения, появляются трещины между поверхностными и более глубокими слоями, скалы начинают "шелушиться". Кроме того, действует и еще один фактор: горные породы состоят из зерен различных минералов. Гранит, например, состоит из прочно скрепленных друг с другом кристаллов кварца, полевого шпата, слюды и других минеральных зерен. При нагревании различные минералы расширяются неодинаково, так, например, коэффициент теплового расширения ортоклаза почти в 3 раза больше, чем кварца. Кристаллы многих минералов и в различных направлениях расширяются неодинаково. Если минеральные зерна с неодинаковыми коэффициентами теплового расширения и сжатия оказываются рядом, это приводит к возникновению напряжений между ними, частое повторение которых при колебаниях температур также приводит к расшатыванию целостности породы и появлению сети тонких трещин.

Вода, попадающая из атмосферы на поверхность горной породы, капиллярно всасывается в образовавшиеся трещины и оказывает расклинивающее действие. При понижении температуры ниже 0° вода в трещинах замерзает, лед занимает больший объем, чем жидкая влага, он давит на стенки трещин и еще более расширяет их. В трещины проникают корни растений, которые при росте также давят на стенки трещин, а корневые выделения растворяют минералы.

Мощные красноцветные ферраллитные коры типичны для влажных субтропиков и тропиков
Мощные красноцветные ферраллитные коры типичны для влажных субтропиков и тропиков

Если во влажных субтропиках Аджарии проехать или еще лучше пройти пешком по шоссе от Чаквы до Зеленого Мыса и далее до Батуми, то в местах, где дорога проходит в глубоких выемках, высокие, 10-20-метровые, вертикальные стенки имеют красный, оранжевый, охристый цвета. Если смотреть издали, кажется, что это массивные, пестро окрашенные горные породы. Хорошо видна свойственная массивным породам текстура (общее строение), отчетливо выступают диаклазы - плоскости скольжения блоков массивной породы относительно друг друга при тектонических движениях. Но если подойти поближе, легко можно убедиться, что это не каменный, а глинистый материал. Хотя он и сохранил структуру исходной породы, но легко режется ножом.

Лишайники, растущие на поверхности скал, при периодических увлажнениях и высушиваниях то расширяются, то сжимаются и отрывают кусочки породы, к которой они прикреплены; лишайники, так же как и высшие растения, выделяют при жизни различные кислоты, разрушающие минералы. Таким образом, наряду с физическим выветриванием начинается выветривание химическое, или, вернее, биохимическое. Химическое действие оказывают на породы вода и растворенные в ней углекислота и кислород.

Даже начальные стадии химического выветривания легко заметить невооруженным глазом: цвет породы на поверхности и вдоль трещин изменяется, в одних случаях порода осветляется, в других - поверхность ее становится охристой, ожелезненной или покрывается иссиня-черной блестящей пленкой, так называемым пустынным загаром, представляющим смесь маловодных оксидов железа и марганца.

В теплых и влажных областях Земли при слаборасчлененном рельефе химическое выветривание опережает физическое разрушение пород и снос рыхлого материала; в этих условиях поверхность горных пород одевается мощной глинистой корой выветривания.

Время образования подобной глинистой коры выветривания очень велико и составляет сотни тысяч и миллионы лет, в течение которых вода и растворенные в ней углекислота, кислород и органические кислоты - продукты жизни и разложения организмов - коренным образом изменяют минералогический, химический состав и физические свойства исходной породы.

Из коры выветривания в процессе распада первичных минералов и образования вторичных вымываются легкорастворимые продукты выветривания, в первую очередь выносятся различные простые соли: хлориды, сульфаты и карбонаты натрия, затем сульфаты и карбонаты кальция и магния, вслед за ними и некоторая часть кремнезема. На месте остаются малоподвижные окислы железа (кроваво-красный гематит, охристый лимонит и др.)? окислы алюминия, широко известный боксит, а также часть кремнезема, связанного с алюминием во вторичный, очень устойчивый глинистый минерал - каолинит.

Разрез ферраллитной коры выветривания
Разрез ферраллитной коры выветривания

В местах распространения ферраллитных кор поверхность почв и дороги - кирпично-красные
В местах распространения ферраллитных кор поверхность почв и дороги - кирпично-красные

Древние ферраллитные и ферсиаллитные коры можно встретить не только во влажных тропиках и субтропиках. Так, например, в СССР мощные древние коры выветривания распространены вдоль всего восточного подножия Урала, на равнинах Центрального Казахстана, в Забайкалье, на Дальнем Востоке и в других местах, где сохранились древние денудационные равнины, не покрывавшиеся в последние геологические эпохи морем и потому сохранившие на своей поверхности эти реликты влажного и жаркого климата, господствовавшего здесь в далекие геологические времена около 180 млн. лет назад.

Коры выветривания, обогащенные окислами железа и алюминия, называются ферраллитными, менее обогащенные алюминием - ферсиаллитными. Если рельеф расчленен слабо, а осадков выпадает много, просачивающиеся сверху в выветрелую толщу воды периодически застаиваются, аэрация (насыщение воздухом) ухудшается и в нижней переувлажненной части коры выветривания создается восстановительный режим: окисное железо переходит в закисное, красный цвет исчезает, появляется сизовато-голубой; этот процесс и его внешнее проявление называется оглеением. Соединения закисного железа в отличие от окисного хорошо растворимы и поэтому с общим потоком воды выносятся из оглеенного горизонта, на месте остается белый каолинит. Подобные отбеленные горизонты достигают большой мощности и лишь у поверхности, где аэрация улучшается, сменяются пестро окрашенной, а затем кир-пично-красной, хорошо окисленной зоной.

Поток грунтовых вод, обогащенных закисным железом, в понижениях рельефа, в речных долинах приближается к поверхности и попадает в условия хорошей аэрации. При наличии кислорода закисное железо снова переходит в окисное, теряет подвижность и выпадает в осадок. Вблизи поверхности в почвах и рыхлых наносах образуются ожелезненные прослои, часто состоящие из слившихся плотных округлых железистых конкреций. Мощность таких ожелезненных прослоев достигает одного-полутора метров. Эти образования получили название латеритов (от латинского слова "латер" - "кирпич"). Если в результате эрозии (смыва) верхних горизонтов почв подобные латеритные прослои оказываются на поверхности и просыхают, они превращаются в массивный непробиваемый железистый панцирь, предохраняющий поверхность от дальнейшего размыва. Поэтому часто латеритные панцири, бронирующие рельеф, оказываются не в депрессиях (понижениях), где они первоначально образовались, а на плоских вершинах останцов, уцелевших от размывающей деятельности вод. Латеритные панцири, так же как и ферраллитные коры выветривания с отбеленными каолинитовыми горизонтами, широко распространены на равнинах Тропической Африки, Австралии, Юго-Восточной Азии и Южной Америки.

Геохимическая аномалия содержания металлов в коре выветривания, почвах и водах - индикатор наличия рудного тела
Геохимическая аномалия содержания металлов в коре выветривания, почвах и водах - индикатор наличия рудного тела

Разработка методики геохимических поисков применительно к различным географическим и геологическим условиям и сами поисковые работы проводятся при активном участии географов - специалистов в области геохимии ландшафта. Геохимия ландшафта - это отрасль географии, изучающая историю и закономерности рассеяния и концентрации химических элементов в ландшафтах различных географических зон (в тундре, тайге, степях, пустынях) и в различных геоморфологических областях: молодые горы, древние горные сооружения, денудационные и аккумулятивные равнины.

При геохимических поисках на древних денудационных равнинах с сохранившимися древними площадными и линейными корами выветривания особое значение приобретает анализ геохимической истории ландшафта - основы для выбора самых эффективных и экономически выгодных методов поиска.

Древние коры выветривания изучаются геологами и географами, так как с ними связан ряд полезных ископаемых, и главным образом месторождения бокситов - ценного сырья для алюминиевой промышленности. Отбеленные древние коры выветривания, обогащенные каолинитом, служат сырьем для фарфоровой промышленности.

Наряду с корами выветривания, имеющими широкое площадное распространение, встречаются так называемые линейные коры выветривания. Они тянутся вдоль тектонических разломов, нарушений земной коры, по которым из глубин земли поднимаются горячие растворы, часто обогащенные тяжелыми металлами: медью, свинцом, никелем, кобальтом, цинком, железом и многими другими. При понижении температуры и давления сульфиды тяжелых металлов осаждаются и образуются гидротермальные месторождения. Породы вдоль разломов раздроблены при тектонических сдвигах - под воздействием термальных вод они изменены: первичные минералы, например полевые шпаты, замещаются вторичными - серицитом, гидрослюдами. Все это облегчает и ускоряет их дальнейшее выветривание и образование линейной коры.

Кроме того, если в пределах данного разлома имеются сульфидные месторождения и они вследствие тектоники или эрозии оказываются в зоне, куда проникают кислород и атмосферная влага, начинается процесс окисления, сопровождающийся образованием серной кислоты. Особенно много ее образуется при окислении пирита - сульфида железа. Серная кислота - очень сильный реагент и производит исключительное разрушающее действие на окружающие породы. Идет сернокислое выветривание. Многие рудные металлы: железо, цинк, медь, кадмий и др. - хорошо растворяются в серной кислоте и вместе с потоком кислых вод "рассеиваются" в зоне окисления сульфидных месторождений. Вокруг месторождения, находящегося часто глубоко от поверхности (на 50-100 м и более), создается ореол рассеяния рудных металлов; в пределах ореола кора выветривания, почвы, воды и растения обогащены рудными элементами по сравнению с обычным "фоновым" содержанием.

Геохимические поиски полезных ископаемых, широко применяющиеся в нашей стране и во всем мире, основаны на выявлении подобных геохимических аномалий.

Б. Б. Полынов (1877 - 1952)
Б. Б. Полынов (1877 - 1952)

Крупнейший советский ученый, основатель геохимии ландшафта академик Борис Борисович Полынов теоретически обосновал и показал на ряде географических примеров стадийный характер развития коры выветривания, связанный с неравномерностью вымывания из нее растворимых продуктов выветривания.

Дифференциация продуктов выветривания в континентальных рыхлых отложениях при вымывании из коры выветривания
Дифференциация продуктов выветривания в континентальных рыхлых отложениях при вымывании из коры выветривания

Мы рассмотрели особенности кор выветривания, образующихся во влажных субтропиках и тропиках и вблизи сульфидных месторождений. Коры выветривания образуются и в других климатических обстановках, но состав их и мощность совсем иные.

Б. Б. Полынов выделил четыре фазы развития коры выветривания: обломочную, обызвесткованную, кислую сиаллитную и аллитную. В обломочной коре выветривания еще сохраняются все химические элементы, присутствующие в исходной горной породе, вторичных минералов практически нет.

Из обызвесткованной коры выветривания вынесены освобождающиеся при выветривании хлориды и сульфаты, но сохраняются карбонаты кальция. Для этого типа коры, широко распространенного в степях и пустынях, уже характерно образование ряда глинистых минералов, а главное, присутствие кальцита - карбоната кальция, скопления которого в виде белых мучнистых конкреций, прожилок, корочек на поверхности щебня - характерный признак обызвесткованной коры выветривания. В СССР обызвесткованные коры широко распространены в степях Забайкалья, в степях и пустынях Казахстана и Средней Азии, в Армении и многих других местах.

Кислая сиаллитная кора выветривания в отличие от обызвесткованной распространена во влажном климате умеренных широт, преимущественно в лесной зоне, она сильно оглинена, но содержит еще много первичных минералов. Все легкорастворимые соли и карбонаты кальция из нее вымыты, поэтому она обеднена по сравнению с исходными породами не только хлором и натрием, но и кальцием.

И наконец, аллитная (или ферраллитная) кора выветривания, о которой шла речь выше, представляет самую зрелую стадию, в ней не сохранилось первичных минералов, они замещены каолинитом и гидроокислами железа и алюминия. До такой стадии выветривания породы доходят только во влажном климате субтропических и тропических поясов, где в тектонически спокойных областях процессы выветривания обгоняют денудацию.

Однако процессы размыва, сноса и переотложения рыхлых продуктов выветривания действуют повсюду, хотя и с различной скоростью. Верхние горизонты коры выветривания и сформировавшихся на ней почв смываются, а в понижениях рельефа накапливаются различные континентальные отложения (делювий, аллювий и др.). В этих отложениях аккумулируется часть растворенных и вынесенных из коры выветривания химических соединений. Изучение геохимических сопряжений, остаточных кор выветривания и коррелятивных рыхлых отложений имеет большое практическое значение, в частности при мелиоративном проектировании и прогнозе геохимического солевого баланса крупных территорий.

предыдущая главасодержаниеследующая глава







© GEOMAN.RU, 2001-2021
При использовании материалов проекта обязательна установка активной ссылки:
http://geoman.ru/ 'Физическая география'

Рейтинг@Mail.ru

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь