загрузка...
загрузка...
На головну

Процесі вивітрювання гірських порід І МІНЕРАЛІВ

  1. I Основні інформаційні процеси і їх реалізація за допомогою комп'ютерів
  2. I. Основні і допоміжні процеси
  3. Z1.2. КОМУНІКАТИВНІ ЯВИЩА І ПРОЦЕСИ В УПРАВЛІНСЬКОЇ ДІЯЛЬНОСТІ 437
  4. Автоколивальні БІОХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ
  5. Адаптаційні процеси, обумовлені тренуванням з обтяженнями
  6. Активні електричні процеси
  7. Аналіз ПДВ породного масиву, що вміщує незакріплену вироблення

Мінерали і гірські породи при виході на поверхню піддаються руйнуванню. Під впливом температури, води, льоду, повітря і різних живих організмів магматичні і метаморфічні породи перетворюються в пухкі осадові поро. Ди. ^ Сукупність усіх процесів фізичного подрібнення і хи- (


 мического зміни гірських порід та мінералів називається вивітрюванням ^ Залежно від переважаючих факторів і характеру зміни гірських порід розрізняють три види вивітрювання: фізичне, хімічне та біологічне.

2.1. ВИДИ вивітрювання

Фізичне вивітрювання - це механічне подрібнення гірських порід і мінералів на уламки різного розміру без зміни хімічного складу. При цьому діють такі головні чинники вивітрювання, як добові коливання температури, замерзання води, вітер і ін. При нагріванні гірських порід входять до їх складу мінерали розширюються. Оскільки різні мінерали мають різні коефіцієнти розширення, в місцях контактів мінералів виникає тиск, що руйнує породу.

Одні мінерали нагріваються швидше і здатні розширюватися більше, інші нагріваються повільніше і розширюються менше. При цьому зовнішні шари порід нагріваються сонцем більше, а глубжележащие - менше. Процеси нагрівання і охолодження чергуються протягом доби і сезонів, в результаті утворюються тріщини. В дрібні тріщини проникає вода і створює сильне капілярний тиск, що приводить до розширення тріщин і руйнування порід. Взимку вода в тріщинах замерзає і створює такий тиск, при якому руйнуються навіть найтвердіші породи. Це морозне вивітрювання інтенсивно протікає в областях з холодним кліматом і в високогір'ях.

Руйнування мінералів і гірських порід під дією вітру і текучих вод залежить від їх твердості. Геологічна діяльність вітру проявляється в руйнуванні гірських порід, транспортуванні (перенесення) і відкладення продуктів вивітрювання. Стерпний вітром пісок обточує і стирає виступи гірських порід. Вітер переміщує по земній поверхні величезні маси піску, при цьому утворюються еолові форми рельєфу - піщані гряди, пагорби і горби.

Текучі води переносять тверді мінерали, які шліфують уламки гірських порід, утворюючи окатанні форми.

В результаті фізичного вивітрювання породи подрібнюються і набувають здатність пропускати воду. При цьому сильно збільшується загальна поверхня частинок, з якої стикаються вода і гази. Таким чином, створюються умови для хімічного та біологічного вивітрювання.

Хімічне вивітрювання включає процеси розчинення, гідролізу, гідратації і окислення. В результаті хімічного вивітрювання утворюються вторинні мінерали, т. Е. Нові сполуки, що відрізняються за хімічним складом від первинних мінералів.


До факторів, що обумовлюють хімічне вивітрювання, відносяться вода, діоксид вуглецю і кисень повітря. Вода - найактивніший чинник хімічного вивітрювання. Розчиняє дію води посилюється в 2 ... 2,5 рази при підвищенні температури на кожні 10 "С. Якщо ж у воді міститься діоксид вуглецю, то розчинність мінералів, особливо карбонатів, різко посилюється.

Просочуючись по тріщинах, вода розчиняє гірські породи і

виносить з них хлориди, сульфати і карбонати. Розчинення карбонатних порід і винос їх водою називають карстових процесом. При цьому виникають специфічні - карстові форми ре-

тгьефа.

гідроліз - Це хімічна взаємодія магматичних мінералів і порід з водою. В результаті гідролізу катіони калію, натрію, кальцію і магнію в кристалічній решітці алюмосиликатов заміщуються на катіони водню.

Розглянемо приклад, коли в процесі гідролізу з твердого мінералу ортоклаза утворюється м'який глинистий мінерал каолініт:

К2А12516016 + 2Н20 + С02 = Н2А12$ 1208 ¦ Н20 + К2С03 + 45Ю2

ортоклаз каолинит поташ кварц

Таким чином, в результаті хімічного вивітрювання алюмосилікатів утворюються глинисті (каолініт) та інші вторинні мінерали. Процес перетворення польового шпату в каолинит називають каолінізаціей. ТТйдратація - процес приєднання молекул води до мінералів. Так, гематит в результаті приєднання води перетворюється в бурий залізняк (лимонит):

2Ре203 + ДТ20 = 2Ре203 - ДТ20
 гематит лимонит

При гідратації поверхню мінералів розпушується, посилюється вплив на них водних розчинів.

окислення - процес взаємодії мінералів з киснем повітря, що приводить до утворення нових мінералів. / Так, під впливом сильного окислювача - кисню повітря - магнетит перетворюється в червоний залізняк, або гематит:

4ре304 + 02 = 6Ре203

В результаті хімічного вивітрювання первинних мінералів утворюються оксиди, а також вторинні алюмоферросілікати, що формуються з гідроксидів заліза, алюмінію і кремнію. В гРуппі вторинних мінералів у вигляді простих солей входять кальцит, магнезит, доломіт, гіпс, кам'яна сіль, сильвин і ін.


 Продукти вивітрювання, що залишилися на місці їх утворення, називають елювії (родовища каолініту, бокситів, бурого залізняку і ін.).

До виникнення життя на Землі гірські породи піддавалися тільки фізичного і хімічного вивітрювання. З появою органічного життя на земній поверхні стали активно відбуватися процеси біологічного вивітрювання. ; <\ ^ биологическое вивітрювання це механічне раз-гТЗушеТше і хімічна зміна гірських порід і мінералів в результаті життєдіяльності рослинних і тваринних організовують ^ Рослинність впливає на гірські породи безпосередньо і побічно. Коріння рослин, проникаючи в тріщини порід, розклинюють їх, викликаючи механічне пошкодження. Крім того, коріння рослин виділяють органічні кислоти, які розчиняють мінерали, посилюючи процес хімічного вивітрювання. Так само діють на мінеральні сполуки та органічні кислоти, які утворюються при гнитті рослинних і тваринних залишків.

Важливу роль в біологічному вивітрюванні грають мікроорганізми (бактерії, гриби, актиноміцети), лишайники, зем-ЛЕРО (земляні хробаки, личинки комах, кроти, ховрахи та ін.). Численні мікроорганізми викликають біохімічні процеси в грунті. Так, нитрифицирующие бактерії утворюють азотну кислоту, а серобактерии - сірчану кислоту. Кислоти енергійно розкладають алюмосилікати і інші мінерали. Лишайники виділяють специфічні лишайникові кислоти, що діють на породи. Крім того, гіфи лишайників проникають в тонкі пори гірських порід, викликаючи їх фізичне руйнування.

Біологічне вивітрювання пов'язано з грунтоутворювального процесу. При фізичному і хімічному вивітрюванні відбувається тільки перетворення масивно-кристалічних порід в пухкі осадові породи, а при біологічному вивітрюванні в верхніх горизонтах накопичуються елементи живлення рослин і органічна речовина - це вже прояв грунтоутворювального процесу. Особливу роль в даному процесі відіграють зелені рослини. Коріння рослин взаємодіють з мінеральною частиною грунту, вибірково поглинають елементи харчування. Після відмирання рослин у верхніх шарах грунту накопичуються азот, фосфор, калій, кальцій, магній, сірка та інші біогенні елементи.

Вся сукупність фізичних, хімічних і біологічних процесів вивітрювання призводить до утворення пухких осадових порід, які збагачуються глинистими і колоїдними частинками. В результаті почвообразующие породи набувають здатність утримувати вологу, стають водо- і повітропроникними.


З накопиченням у верхніх земних шарах елементів живлення рослин і органічної речовини виникає нове тіло природи - грунт, що володіє родючістю.

2.2. ВЕЛИКИЙ (ГЕОЛОГІЧНИЙ) І МАЛИЙ (БИОЛОГИЧЕСКИЙ) кругообіг речовин

^ Продукти вивітрювання гірських порід під впливом атмосферних опадів і коливань земної кори залучаються до великої геологічний круговорот. Атмосферні опади, стікаючи по поверхні суші, розчиняють мінеральні речовини, елементи живлення і виносять їх з грунту в струмки, річки, моря, океани. Ці процеси відбуваються протягом тисячоліть, що викликає колосальні переміщення мінеральних речовин. В результаті на дні океанів утворюється товща осадових порід, які часто під впливом тиску і температури переходять у різні метаморфічні породи. Пройдуть цілі геологічні епохи, і під впливом тектонічних процесів море відступить, а накопичені на його дні породи вийдуть на поверхню, де вони знову будуть піддаватися впливу води, вітру та інших факторів, і тоді настане новий цикл великого геологічного кругообігу.

Великий геологічний кругообіг речовин обумовлює збіднення гірських порід і грунтів продуктами вивітрювання мінералів, що згодом призводить до погіршення агрономічних властивостей ґрунтів і збіднення їх елементами живлення. | Малий, або біологічний, круговорот протилежний великим геологічного кругообігу речовин. Біологічний круговорот елементів живлення рослин складається з наступних процесів:

рослини поглинають з ґрунту азот, водень, фосфор, калій, I кальцій, магній, сірку, залізо та інші елементи, а з атмосфери - вуглець і кисень;

з цих елементів формується біомаса рослинних організмів;

мікроорганізми розкладають відмерлі рослинні залишки, в грунт повертаються доступні рослинам елементи живлення, які залучаються наступними поколіннями рослин в новий біологічний кругообіг.

Таким чином, малий кругообіг речовин сприяє накопиченню в грунті біогенних елементів, які циркулюють в системі грунт - рослина - грунт. В результаті такої взаємодії організмів з породою і грунтом прогресуючими темпами збільшується природне грунтову родючість. У цьому полягає сутність грунтоутворювального процесу, так як чергування процесів синтезу і розкладання органічних речовин супроводжується концентрацією в верхніх земних горизонтах елементів живлення рослин.


 Для підвищення ґрунтової родючості необхідно прагнути до того, щоб в біологічному кругообігу утримувалося максимальну кількість поживних елементів, а їх надходження в геологічний круговорот було мінімальним. В умовах сільськогосподарського виробництва в біологічний круговорот речовин між грунтом і оброблюваних рослинами систематично повинні включатися поживні елементи. Для цього в грунт вносять органічні і мінеральні добрива.

Контрольні питання і завдання. 1. Що розуміють під вивітрюванням гірських порід і мінералів? 2. Назвіть види вивітрювання. Під впливом яких чинників вони протікають? 3. В чому полягає сутність фізичного, хімічного і біологічного вивітрювання? 4. Чим характеризуються продукти фізичного і хімічного вивітрювання? Яка різниця між ними? 5. Яка роль вивітрювання в грунтоутворенні? 6. Що таке геологічний і біологічний кругообіг речовин?

Глава 3 РЕЛЬЕФ

3.1. КЛАСИФІКАЦІЯ ФОРМ РЕЛЬЄФУ

рельєф - це сукупність всіх нерівностей земної поверхні. Форми рельєфу в різних природних умовах розрізняються за розмірами, походженням і зовнішнім виглядом.

Морфометрична класифікація поділяє всі форми рельєфу за розмірами.

Мегарельеф - Це найбільші форми рельєфу, до яких відносяться материки і їх складові частини.

макрорельеф - великі території з коливанням висот до декількох сотень і тисяч метрів. Це рівнини, височини, низовини (Російська рівнина, Західно-Сибірська, Прикаспійська низовини, Уральські і інші гори).

мезорельеф - Середні за розмірами нерівності земної поверхні з коливанням висот до декількох десятків метрів (яри, балки, вододіли, річкові долини, моренні і піщані гряди).

мікрорельєф - дрібні форми рельєфу з коливанням висот в межах 1 м. Горизонтальні розміри сягають кількох десятків метрів (невеликі пониження і підвищення, степові блюдця, горбки, улоговинки стоку).

Нанорельєф - найдрібніші форми рельєфу у вигляді нерівностей і шорсткостей поверхонь з різницею висот в декілька десятків сантиметрів (купини, борозни, невеликі промоїни, ямки, горбочки).

Генетична класифікація заснована на об'єднанні форм рельєфу за походженням і в залежності від провідного


рельефообразующих чинників. Розрізняють рельєф ендогенного і екзогенного походження.

ендогенні процеси - це прояв внутрішніх сил Землі, викликають тектонічний рух земної кори (літосфери) ', землетрусу, утворення складок, розломів.

Горотворні процеси відбувалися в областях максимального прояви внутрішніх сил Землі. Після припинення росту гірських хребтів вступали в дію екзогенні фактори.

екзогенні процеси обумовлені зовнішніми силами, до яких відносяться сили гравітації, діяльність поверхневих текучих вод, льоду, снігу, талих льодовикових вод, морських, озерних і підземних вод, а також діяльність вітру, тварин, людини.

Якщо ендогенні (внутрішні) сили Землі створюють нерівності земної поверхні, то екзогенні (зовнішні) сили нівелюють гірський рельєф до тих пір, поки не сформується полого-горбиста рівнина, що переходить в платформу.

3.2. РОЛЬ четвертинного зледеніння У ФОРМУВАННІ РЕЛЬЄФУ

У четвертинний період на великі території наступали потужні льодовики, залишаючи після себе форми рельєфу водно-льодовикового походження. Осередок трьох стародавніх оледенений знаходиться в Скандинавських горах. Льодовики покрили весь північ Європи і значну частину Сибіру. У період найдавнішого - Ліхвін-ського заледеніння південний кордон льодовика знаходилася між Москвою і Рязанню. Самим великим було Дніпровське зледеніння, мови якого доходили до Кременчука і гирла р. Ведмедиці. У період останнього - Валдайського заледеніння льодовик покривав тільки північні території, включаючи Валдайскую височина.

При русі льодовик згладжував, стирав нерівності, залишав шрами на скелях, захоплював величезні маси різних порід, які відклалися після відступу льодовика у вигляді моренних гряд і холм.ов різної потужності. Маси каменів і мелкозема захоплювалися краями льодовика, утворюючи дві бічні морени. При русі льодовика вони зближувалися, формуючи центральну мореНУ-Освіта донної морени пов'язано з рухом льоду, який відривав внизу тверді гірські породи і здрібнів їх.

Рух твердих гірських порід викликало абляціонная (руйнує) і абразійних (роздрібнюють) діяльність. Тверді гранітні породи, захоплені льодовиком на Скандинавському гс> Рном масиві, викликали льодовикову абляцию, полірування і стиранії гірських порід.

У певні періоди льодовик створював акумулятивні

Форми рельєфу. Льодовик захоплював і переносив величезні маси

РУпних брил, каменів різного розміру, хрящ, пісок і глину.


Весь цей матеріал пересувався з льодовиком на південь і південний схід. Після танення включений в товщу льоду матеріал або залишався на місці в несортірованом вигляді, або переміщався і сортувалося потоками льодовикових вод. Так формувався моренний рельєф, що характеризується наявністю моренних гряд, пагорбів, витягнутих льодовикових западин.

Морений рельєф утворився нагромадженням льодовикового матеріалу без його переміщення і сортування. У середній смузі Росії широко поширені рівнинні морени, які включають валуни, камені, хрящ, пісок і глину.

Одночасно з формуванням моренних ландшафтів під час танення льодовика створювалися форми рельєфу з відсортованих матеріалів. З настанням періоду потепління лід швидко танув, потужні потоки води, рухаючись на південь, захоплювали дрібні камені, хрящ, пісок і особливо глинистий матеріал. При русі льодовикових вод весь цей матеріал сортувалося в залежності від швидкості руху водних потоків. Найбільші фракції відкладалися по берегах річок і в пологих депресіях. Швидкоплинні льодовикові води переносили і відкладали грубий піщаний матеріал, часто містить окатанні валуни. Такі відкладення називаються флювіоглаціальними пісками. Для них характерний зандрову ландшафт. У середній смузі це Мещера і Полісся, а на півдні-Донські і Дніпровські піски. Серед зандрова рівнин, покритих лісом, багато витягнутих депресій, зайнятих озерами або заболоченими грунтами. Ось чому Мещерська низовина називають країною боліт, пісків і

лісів.

Для піщаних відкладень характерний також Озов рель-е ф. ози - відкладення піщано-галечникові матеріалу у вигляді витягнутих гряд, схожих на залізничні насипи. Ози бувають довжиною в кілька кілометрів, шириною 100 ... 200 м і висотою 5 ... 60 м. Вони часто перетинають важкопрохідні болота, де служать єдиною дорогою. Існує думка, що в льодовику текли талі води по промитим ними тунелях, в яких відкладався піщано-галечникові матеріал. Після танення льодовика ці відкладення лягли на земну поверхню у вигляді витягнутих гряд. Ози НЕ розорюють, їх використовують для прокладання доріг через заболочені території.

Стародавні заледеніння залишили після себе своєрідний д р у м -Лінії і Камов рельєф.

друмліни - Це пагорби м'яких обрисів, витягнуті в напрямку руху льодовика, що досягають довжини 2 км і ширини 0,5 км. Висота друмліни може становити кілька десятків метрів. Друмліни складені щільною глиною з валунами.

Ками - Пагорби з плоскою вершиною, висотою 5 ... 70 м, шириною 100 ... 200 м. Вони складені сортувати супіщаним і піщаним матеріалом з включенням гравію і валунів. Їх походження,


мабуть, пов'язано з відкладенням стерпного в надледніковие озера сортованого матеріалу, який при таненні льодовика опустився на земну поверхню і залишився на ній у вигляді камов.

3.3. Рельефообразующєє ДІЯЛЬНІСТЬ ПОВЕРХНЕВИХ текучих вод

Випадаючи на земну поверхню, атмосферні води змивають, переносять і сортують продукти вивітрювання. Великоуламковий матеріал найчастіше залишається на місці свого утворення або переноситься на невеликі відстані. Пісок може переноситися на більш, значні відстані, але при уповільненні течії швидко осідає, утворюючи піщані відкладення.

Глинисті частинки переносяться водою на великі відстані. Вони потрапляють в різні водні басейни, моря і океани, де повільно осідають.

'Процеси змиву, розмиву і перенесення мелкозема водою називаються водною ерозією. Водна ерозія буває площинний (поверхневої) і лінійної (яружної). Площинна ерозія проявляється на схилах при русі води суцільним потоком або невеликими цівками.

Талі та дощові води змивають верхні горизонти грунту. Утворені дрібні струменеві промоїни закладаються при обробці грунту. Потужність грунтового шару поступово зменшується. При черговій оранці верхній орний шар перемішується з нижчого горизонтами або материнської гірської породою.

Лінійна, або овражная, ерозія - це розмив грунту і порід в глибину з утворенням вибоїн, глибоких вимоїн і ярів. 1

Річки виконують величезну ерозійну і аккумулятивную роботу. Вони переносять масу взмученной і розчинених у воді речовин, які осідають на дні морів і океанів.

Гірські ріки мають швидку течію, великі ухили і мають величезну кінетичну енергію. Вони поглиблюють своє русло і виносять подрібнений матеріал до місця впадання. Рівнинні річки мають меншу транспортує силою, при впадінні вони утворюють дельти. Матеріал, відкладений річкою в її пониззі, називають депозитом.

Річка створює особливу форму рельєфу - долину. Форми і розміри долин залежать від маси і швидкості стікають вод, особливостей рельєфу та гірських порід, характеру паводків і ступеня обле-сенності території.

Гірські річки з бурхливою течією, що протікають по розломах твердих скельних порід, «пропілівают» вузькі долини, шириною 20 ... 30 м, зі стрімкими берегами, що досягають висоти 200 ... 300 м і більше. Така долина гірської річки називається тіснину.


В щодо пухких породах гірські річки виробляють каньйон - Долину з похилими схилами, що нагадують в розрізі букву V. Часто гірські річки утворюють глибокі скелясті ущелини з опуклими схилами. У всіх гірських річок відсутня заплава.

Долини рівнинних річок складаються з русла, заплави і надзаплавних терас. заплава є плоскою частина річкової долини, затоплюваних під час повені. Більшість рівнинних річок мають широкі заплави, утворені в результаті бічної ерозії річки і акумуляції алювію - річкових наносів.

У міру розвитку річкової долини в ній формуються тераси, які підносяться над заплавою у вигляді горизонтальних або злегка нахилених до річки майданчиків. Тераси витягнуті уздовж схилів долини. Їх походження пов'язане з бічної ерозією річки, яка виробляє корінні породи або пухкі річкові відкладення. Долини великих річок мають кілька надзаплавних терас різної ширини. Річкові тераси використовують під сільськогосподарські або лісові угіддя.

3.4. ДІЯ ПІДЗЕМНИХ ВОД

Під впливом підземних вод формуються карстові та зсувні форми рельєфу.

Карстові форми рельєфу виникають в місцях, де земна поверхня складена розчинними водою гірськими породами: вапняками, доломітом, гіпсом та ін. Вода, рухаючись по тріщинуватих породам, розчиняє їх і виносить продукти розчинення: галит N301, глауберову сіль N32804, соду N32003 і сульфат магнію М§504. Гірше розчиняється гіпс Са804 ¦ 2Н20, ще гірше - карбонати - кальцит СаС03 і магнезит М§С03, Що входять до складу вапняків, доломіту і мергелів.

До відкритих карстових форм рельєфу належать: Карри, блюдцеобразние западини, карстові воронки, колодязі, улоговини, полья.

Зсувні форми рельєфу утворюються на нерозчинних осадових породах. зсуви виникають на крутосхилах річкових долин, берегів, озер, морів - там, де на певній глибині залягають водотривкі глинисті горизонти. За цим глинам і «сповзають» складають схил маси пухких порід.

3.5. Еолові форми РЕЛЬЄФУ

Вітер володіє руйнівною, транспортує і акумулюючої здатністю. Під дією вітру відбуваються видування, виточування (корозія) і развевание (дефляція) гірських порід. Дефляційна діяльність вітру сильніше проявляється на рівнинних терріторіях- там, де відсутня лісова рослинність


ність (в пустелях, напівпустелях і сухих степах). У цих місцях вітер досягає величезної сили і переносить пилуватий і піщаний матеріал.

Продукти руйнування гірських порід, перенесені і відсортовані вітром, в місцях акумуляції утворюють еолові відкладення. Пісок пересувається вітром по земній поверхні на невеликі відстані, утворюючи піщані пагорби, гряди, дюни або бархани. Ці еолові форми широко поширені в піщаних пустелях.

купчасті піски у вигляді пагорбів, горбів і куп створюють грядово-Буг-Рісто форми рельєфу, часто зарослі чагарником і травою.

дюни - Піщані горби, витягнуті в напрямку вітру. бархани - Підковоподібні горби, висота яких становить кілька десятків метрів. З навітряного боку бархани мають похилі схили, а з підвітряного - круті. У пустелях зустрічаються грядовий рельєф на древніх розвіваються пісках і увало-останцових рельєф, утворений на повному обсязі зруйнованому старому рельєфі з додаванням нових еолових наносів.

Контрольні питання і завдання.1. Що таке рельєф? Які форми рельєфу виділяють за розміром? 2. Чим характеризуються ендогенні і екзогенні процеси? 3. Яка роль древніх зледенінь в формуванні рельєфу? 4. Дайте характеристику форм рельєфу льодовикового походження. 5. Які форми рельєфу створюють поверхневі текучі води? 6. Назвіть форми рельєфу, створені підземними водами. 7. Чим характеризуються еолові форми рельєфу?


 Розділ II ПОХОДЖЕННЯ, СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ ГРУНТІВ

-

глава 4

Грунтоутворювального процесу І ФОРМУВАННЯ грунтового профілю



Попередня   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   Наступна

Лабораторна робота 1 | факторагрунтоутворення | Органічне РЕЧОВИНА ГРУНТУ | ПЕРЕТВОРЕННЯ ОРГАНІЧНИХ ЗАЛИШКІВ У гумусу | склад гумусу | Хімічний склад гумінових кислот і фульвокислот | Запаси і якісний склад гумусу верхнього горизонту різних грунтів | Класифікація механічних елементів грунту | Результати визначення гранулометричного складу ґрунту | Глава 12 «Про (О2 / РОДЮЧІСТЬ ГРУНТУ |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати