Гипергенез и кора выветривания. Геологическая деятельность ветра

План:

1.Физическое выветривание.

2.Химическое выветривание.

3.Кора выветривания.

4.Геологическая деятельность ветра.

Г.п., выходящие на поверхности Земли, подвергаются постоянному химическому, физическому воздействию, воздействию температур и т.д., т.е. претерпевают выветривание (гипергенез), постепенно превращаются в обломочный или растворенный материал.

Гипергенез - процесс химического и физического преобразования, изменения минералов и г.п. в верхних частях земной коры и на ее поверхности под воздействием атмосферы, гидросферы и живых организмов при низких температурах.

Известны 2 типа выветривания – физическое и химическое. Оба типа обычно проявляются совместно (зависит от климатических условий).

I. Физическое выветривание.

Происходит там, где природные химические реакции ограничены недостатком влаги или тепла (пустыни и холодные области). Основную роль здесь играют температурные колебания атмосферы (температурное выветривание).

В теплых областях (в пустынях) суточные перепады температур достигают 40°C. Днем поверхность земли (минералы) нагреваются и => расширяются, но в различной степени => в породах создается внутренние ослабляющие их напряжения. Ночью – охлаждение => неравномерное сжатие минералов. А если есть небольшое количество воды (например, утренняя роса), то это ведет к выносу из них растворимых солей. Тяжелые, трудно растворимые соли железа, наоборот, накапливаются на поверхности пород в виде своеобразной корочки.

В холодных областях (в горах и тундре), сильные колебания низких температур – идет чередование замерзания и таяния поверхностных. Вода, накопившаяся в порах, трещинах и расщелинах пород, ночью превращается в лед (объем льда на 9% больше воды) => лед давит на вмещающие породы, разрывая их изнутри => породы распадаются на частицы или крупные обломки – щебень. Если процесс происходит в горах, то обломки под влиянием силы тяжести перемещаются вниз по уклону (образуются осыпи, обвалы). Эти скопления обломков г.п., образованные в результате физического выветривания, у подножия склонов названы коллювием (лат. „коллювио” – скопление). Примером результатов физического выветривания является причудливый облик скал и утесов в Альпах.

Физическому выветриванию нередко способствует разрушение их корнями растений (особенно деревьев), сверлящими животными и даже поражение вершин скал молниями.

II. Химическое выветривание.

Химическое выветривание - это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественное изменение их хим. состава с образованием новых минералов и соединений.

Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода — энергичный растворитель г.п. и минералов.

Интенсивное разложение г.п. идет в теплых и влажных областях (тропических), т.к. здесь высокая активность химических и биохимических реакций. Природные химические реакции очень сложны: Дождевые воды, при выпадении поглощают из атмосферы некоторые газы (О₂, СО₂) и соли. Достигнув земли, эти воды вступают в реакции с г.п. => минералы постепенно разлагаются или растворяются.

К процессам химического выветривания относятся окисление, гидратация, растворение и гидролиз.

Окисление - взаимодействия с кислородом. Особенно интенсивно происходит в минералах, содержащих Fe. Пример – окисление магнетита до устойчивой формы гематита.

Окисление, часто происходит одновременно с гидратацией (поглощение воды).

Пример: выветривание пирита (FeSO₂) => бурого железняка (лимонит).

FeS₂+mO₂+nH₂O=>FeSO₄=>Fe₂(SO₄)₃=>Fe₂O3×H₂O.

Гидратация. Процесс присоединения воды к минералам: Пример: ангидрит=>гипс CaSO₄+2H₂O=>CaSO₄₂×H₂O

Гидролиз – это процесс разрушения кристаллической структуры под действием воды и растворенных в ней ионов. В результате образуется новая структура, существенно отличающаяся от первоначальной. Характерен для силикатов и алюмосиликатов. При этом каркасная структура превращается в слоистую, характерную для вторичных (гипергенных) глинистых минералов. (сложный процесс преобразования: ортоклаз - каолинит)

Растворение. Связано с водой и растворимыми в ней элементами. По г.п. стекает вода, проникает в поры и трещины =>происходит растворение некоторых минералов. Этот процесс ускоряется за счет высокой концентрации ионов H2, а также содержания О₂, СО₂ и органических кислот.

Растворимы: галоиды (галит) сульфаты (ангидрид, гипс); карбонаты (известняки, доломиты).

В обычных условиях окружающего нас мира физическое и химическое выветривание действуют «сообща», создавая самые удивительные формы рельефа!

III. Кора выветривания.

В процессе физического и химического выветривания формируется Кора выветривания – это совокупность остаточных или несмещенных продуктов выветривания, остающихся на месте разрушения коренных г.п. (а эти продукты называются элювием).

Процесс формирования коры выветривания включает:

– Разрушение и химическое разложение г.п. с образованием продуктов выветривания.

– Частичный вынос и перераспределение продуктов выветривания.

– Образование новых минералов в результате взаимодействия продуктов выветривания в ходе их миграции.

Различают генетические типы коры выветривания.

а) автоморфная – остаточные или несмещенные продукты выветривания, остающиеся на месте разрушения коренных пород (элювий).

б) гидроморфная (вторичная) – образующаяся в результате выноса почвенными и грунтовыми химических элементов в виде и коллоидных растворов при формировании автоморфной коры.

Условия образования коры выветривания: повышение температуры и влажности, атмосферного давления, выровненный рельеф, обилие растительности и длительность процесса выветривания.

Два морфологических типа коры выветривания:

– площадная, распространяется в виде покрова или пласта на площади до десятков и сотен кв. км. Они приурочены к тектонически-спокойным формам рельефа;

– линейная, распространение линейное и приурочена к зонам повышенной трещеноватости, разломам и т. д

Древние коры выветривания прослеживаются с докембрия. Самые древние протерозойские: в Карелии и на Украинском щите. MZ и MZ - KZ не древние коры выветривания – Казахстан, Алтай, Урал и т. д.

Полезные ископаемые: бокситы, железные руды и марганцевые руды образуют крупные скопления, кроме того, руды никеля, кобальта и др.

IV. Геологическая деятельность ветра.

Одним из главных экзогенных процессов является ветер. Особенно интенсивно его деятельность проявляется в пустынях и полупустынях, занимающих около 20% поверхности континентов.

Все процессы, обусловленные деятельностью ветра, называются эоловыми. Деятельность ветра состоит из процессов дефляции, корразии, переноса и аккумуляции.

Дефляция (лат. «дефляцио» – выдувание) – это выдувание ветром тонкого песчаного материала. (В пустынных областях ветер проникает во все трещины и щели твердых горных пород и выдувает из них все рыхлые продукты выветривания).

Корразия – (корразио – обтачивание) механическая обработка горных пород песчаными частицами, переносимыми ветром. В результате они обтачиваются, шлифуются, выветриваются и т. д. Формы: грибообразные, столбы, обелиски.

Ветер переносит песчаные и пылеватых частиц на различные расстояния скачкообразно, перекатыванием, во взвешенном состоянии. Перенос до 160 км, в Африки более 2-2.5 тыс. км на высоте 5-10 см. до 3-4 км.

Аккумуляция (лат.«аккумуляцио»-накопление) дает два вида отложений:

а) эоловые пески – обычно кварцевые, размером 0,25-0,1 мм., светло- желтые, хорошо отсортированные.

б) эоловый лесс – пылеватые частицы размером 0,05-0,005 мм., разнообразный минеральный состав: кварц, слюда и др.; мощность до 100м. (Китай, река Хуанхэ).

Различают формы эолового песчаного рельефа: барханы (серповидные асимметричные перпендикулярные господствующему направлению ветра); h = 2 – 3 до 15 м, 20 – 30 м в Ливийской пустыне (см.рис.).

Одиночные барханы встречаются редко. При большом количестве оголенного песка в пустынях барханы в большинстве случаев сливаются друг с другом, образуя крупные барханные цепи, напоминающие морские волны. Их высота может достигать 60-70 м и более.

Продольные песчаные гряды – узкие симметричные гряды, разделенные межгрядными понижениями.

Продольные песчаные гряды распространены во всех пустынях мира, всюду, где господствуют ветры одного или близких направлений и где им нет никаких тормозящих препятствий. В этих условиях горизонтальное движение сочетается с восходящими и нисходящими потоками, связанными с сильным, но неодинаковым нагревом неровной поверхности песков. В результате образуются относительно узкие симметричные гряды, разделенные межгрядовыми понижениями различной ширины

Песчаные формы внепустынных областей распространены в прибрежных зонах океанов и морей.