Химическое выветривание, его основные факторы и процессы

Интенсивность и направленность химического выветривания главным образом связаны с химическим составом исходных пород, их строением, а также с климатическими условиями и обводненностью территории. Основным фактором химического разложения горных пород является вода, которая активно воздействует на горные породы и является мощным катализатором, стимулирующим активность растворенных в ней кислорода, углекислого газа и органических веществ.

1. Наиболее интенсивно в зоне выветривания разлагаются магматические и метаморфические породы. Магматические породы химически разлагаются в зоне выветривания быстрее метаморфических. При этом кислые по составу породы разлагаются значительно медленнее основных и ультраосновных пород. Осадочные породы более устойчивы к процессам химического выветривания, но и они со сменой химизма среды подвергаются разложению.

2. Скорость и сохранность продуктов химического выветривания в значительной мере зависят от климатических условий и рельефа местности. Во влажном и жарком климате интенсивность протекания процессов возрастает, а мощность отложения конечных продуктов при слабо расчлененном рельефе достигает 100 м и более. В холодном или аридном климате интенсивность химического разложения горных пород резко падает.

3. Немаловажную роль при химическом выветривании играет жизнедея­тельность органического мира. Чем больше органической массы находится в зоне выветривания, тем интенсивнее протекает химическое разложение горных пород. Особенно велика роль бесчисленных микроорганизмов — бактерий, дрожжей, микроскопических грибов и водорослей, вирусов, по способу питания относящихся к автотрофному (греч. "трофе" — пища) типу, то есть добывающие себе пищу из неорганических соединений. Большую часть из них называют литотрофами, что в буквальном переводе с греческого означает "питающиеся камнями" или просто "камнееды".

Процессы химического выветривания. Все химические реакции в зоне выветривания протекают по экзотермической схеме, т.е. с выделением тепла и подразделяются на четыре группы: окисление, гидратация, растворение и гидролиз. В природной обстановке эти группы химических реакций нередко протекают одновременно.

Окисление выражается в переходе закисных низковалентных соединений в окисные высоковалентные с присоединением кислорода. Химическая активность кислорода резко возрастает при его действии в водной среде.

Процессы окисления протекают как на земной поверхности, так и в зоне просачивания атмосферных осадков в глубь земной коры до определенной границы, ниже которой окислительные процессы полностью прекращаются. Глубина залегания этой границы зависит от вещественного состава и водопроницаемости горных пород, глубины залегания подземных вод, расчлененности рельефа местности и других условий. Обычно считают, что глубина зоны окисления на континентах определяется уровнем грунтовых вод.

Окислению подвержены в первую очередь минералы и горные породы, содержащие железо, серу, ванадий, марганец, никель, кобальт и другие легко соединяющиеся с кислородом химические элементы, а такжеорганические вещества.

В процессе окисления выветрелые породы значительно уменьшаются в объеме по сравнению с исходными за счет выноса из них легкорастворимых и летучих новообразованных соединений и развития за их счет пористости.

Окислению подвержены не только твердые породы, но и сами продукты выветривания, особенно те, которые располагаются в самой верхней части зоны выветривания и содержат значительное количество мертвого органического вещества.

Гидратация связана с воздействием на минералы и материнскую породу воды в жидком или газообразном состоянии. В процессе гидратации, который нередко сопровождает процесс окисления, происходит перестройка внутренней структуры минерала за счет присоединения к нему молекул воды.

Растворение или переход минерального вещества в раствор связано с комбинированным действием на материнскую породу воды и углекислоты, минеральных и органических кислот. Все минералы земной коры растворимы, но в разной степени. Интенсивность растворения горных пород зависит в первую очередь от химического состава самих пород и от химической активности растворителя.

Наиболее подвержены разложению в результате растворения осадочные горные породы, в значительно меньшей степени — метаморфические и магматические.

Растворение горных пород и минералов наиболее интенсивно осуществляется на континентах в условиях влажного и жаркого климата. Однако и в морских условиях также протекает химическое разложение горных пород, получившее название процесса гальмиролиза.

Гидролиз — это реакция разложения минералов под действием воды с разрушением и перестройкой их кристаллических решеток. Она характерна для соединений сильных оснований и слабых кислот. При этом осуществляется вынос хорошо растворимых соединений сильных оснований (щелочей и щелочных земель), с одной стороны, и присоединение гидроксильных ионов, — с другой, что приводит к образованию мало­растворимых в новых условиях продуктов разложения первичных минералов. С явлением гидролиза связано химическое разложение труднорастворимых минералов и в первую очередь силикатов и алюмосиликатов — наиболее распространенных минералов земной коры.

42. Геологическая деятельность ветра.

Ветер - один из важнейших экзогенных факторов, преобразующих рельеф Земли и формирующих специфические отложения. Наиболее ярко эта деятельность проявляется в пустынях, занимающих около 20% поверхности континентов, где сильные ветры сочетаются с малым количеством выпадающих атмосферных осадков (годовое количество не превышает 100-200 мм/год); резким колебанием температуры, иногда достигающим 50º и выше, что способствует интенсивным процессам выветривания; отсутствием или разреженностью растительного покрова. Особенно большие площади заняты пустынями в Азии, Африке, Австралии, меньше в Европе и Америке. Кроме того, активная деятельность ветра проявляется во внепустынных областях - на побережьях океанов, морей и в крупных речных долинах, не покрытых растительностью, а местами в полупустынях и даже в умеренном климате.

Геологическая работа ветра состоит из следующих видов: 1) дефляции (лат. "дефляцио" - выдувание и развевание); 2) корразии (лат. "корразио" - обтачивание, соскабливание); 3) переноса и 4) аккумуляции (лат. "аккумуляцио" - накопление). Все указанные стороны работы ветра в природных условиях тесно связаны друг с другом, проявляются одновременно и представляют единый сложный процесс. Можно говорить лишь о том, что в одних местах преобладают одни виды процесса, в других - иные. Все процессы, обусловленные деятельностью ветра, создаваемые ими формы рельефа и отложения называют эоловыми (Эол в древнегреческой мифологии - бог ветров).

Дефляция - выдувание и развевание ветром рыхлых частиц горных пород (главным образом песчаных и пылеватых.

Площадная дефляция наблюдается как в пределах коренных скальных пород, подверженных интенсивным процессам выветривания, так и особенно на поверхностях, сложенных речными, морскими, водноледниковыми песками и другими рыхлыми отложениями. В твердых трещиноватых скальных горных породах ветер проникает во все трещины и выдувает из них рыхлые продукты выветривания.

Поверхность пустынь в местах развития разнообразного обломочного материала в результате дефляции постепенно очищается от песчаных и более мелкоземистых частиц (выносимых ветром) и на месте остаются лишь грубые обломки - каменистый и щебнистый материал. Площадная дефляция иногда проявляется в засушливых степных областях различных стран, где периодически возникают сильные иссушающие ветры - "суховеи", которые выдувают распаханные почвы, перенося на далекие расстояния большое количество ее частиц.

Локальная дефляция проявляется в отдельных понижениях рельефа. Многие исследователи именно дефляцией объясняют происхождение некоторых крупных глубоких бессточных котловин в пустынях Средней Азии, Аравии и Северной Африки, дно которых местами опущено на многие десятки и даже первые сотни метров ниже уровня Мирового океана. Локальная дефляция проявляется также в отдельных щелях и бороздах в горных породах (бороздовая дефляция).

Корразия представляет механическую обработку обнаженных горных пород песчаными частицами, переносимыми ветром, выражающуюся в обтачивании, шлифовании, соскабливании, высверливании и т. п. Песчаные частицы поднимаются ветром на различную высоту, но наибольшая их концентрация в нижних приземных частях воздушного потока (до 1,0-2,0 м). Сильные длительно продолжающиеся удары песка о нижние части скальных выступов подтачивают и как бы подрезают их, и они утоняются в сравнении с вышележащими. Этому способствуют также процессы выветривания, нарушающие монолитность породы, что сопровождается быстрым удалением продуктов разрушения.

Перенос часциц ветром осуществляется двумя способами: 1) в взвешенном состоянии и 2.) волочением.

Способность ветра переносить песок зависит от его скорости и от размера песчинок. При скорости ветра до 6,5 м/с переносятся частицы до 0,25мм., при скорости 10м/с – до 1 мм., при скорости 20м/с – до 4-5мм.

Втечении 10 минут ветер способен перенести средний объем песка: при скорости 4-5м/с – 105 куб. см., при скорости 9-10 – 879 куб.см.и при скорости 14-15 – 2805 куб. см.

Аккумулятивная работа ветра (эоловые отложения). Переносимые ветром продукты дефляции (песок, глинистые частицы, пыль), а также элементы органического происхождения (вулканический пепел, космическая пыль), падая из воздушного потока, дают начало эоловым отложениям. В сложении толщ эоловых песков часто отмечается своеобразная косая слоистость как результат изменения направления ветра.

На окраинах пустынь и прилегающих к ним степных районов и горных склонах формируются лёссовые отложения. Лёсс — это неслоистая, пористая, светло-желтая порода, в составе которой преобладают частицы пыли размером от 0,05 до 0,1 мм (более 50 ٪).

Перевееваемые массы песка с пылевато-глинистыми частицами при благоприятных условиях формируют на земной поверхности эоловые скопления весьма разнообразной формы; песчаные бугры, дюны, барханы и гряды (рас, 14.3), Песчаные бугры образуются наподобие снежных сугробов при хаотическом движении ветра путем навевания материала возле разнообразных препятствий. Дюны -это удлиненные асимметричные холмы с округлыми вершинами, с более пологими наветренными склонами.

Барханы представляют собой холмы, имеющие полулунную форму, рога которой обращены по направлению движения ветра.

Передвигаясь, эоловые образования заносят поселения, железные дороги, ирригационные системы, плодородные почвы.