Слайд 3Под выветриванием понимается совокупность физических, химических и биохимических процессов преобразования
горных пород и слагающих их минералов в приповерхностной части земной
коры.
Слайд 4Часть земной коры, в которой происходит преобразование минерального вещества, называется
зоной выветривания или зоной гипергенеза (от греч. "гипер" - над,
сверху).
Слайд 5Факторы:
- колебание температуры;
- химическое воздействие воды и газов
– углекислоты и кислорода (находящихся в атмосфере и в растворенном
состоянии в воде);
- воздействие органических веществ, образующихся при жизни растений и животных и при их отмирании и разложении.
Слайд 6
Процесс выветривания зависит от
климата,
рельефа,
органического мира,
времени.
наибольшее
значение имеют
температура и
степень увлажнения (водный режим).
Слайд 7
В зависимости от преобладания тех или иных факторов условно выделяются
два взаимосвязанных типа:
физическое выветривание
химическое выветривание
Слайд 8В процессе физического выветривания наибольшее значение имеет температурное выветривание –
суточные и сезонные колебания температуры
В породе возникают определенные напряжения
вследствие резкого различия у разных минералов
теплопроводности,
коэффициентов теплового расширения и сжатия,
анизотропии тепловых свойств,
Слайд 9
Особенно ярко это выражено в многоминеральных магматических и метаморфических породах,
образовавшихся в глубинах Земли в специфической термодинамической обстановке, в условиях
высоких температур и давлений.
Например, гранит (ортоклаз, альбит и кварц).
Коэффициент объемного расширения ортоклаза, например, в три раза меньше, чем у альбита, и в два раза меньше, чем у кварца.
Слайд 10
Кроме того, коэффициент расширения даже у одного и того же
минерала неодинаков по разным кристаллооптическим осям
Слайд 11длительное воздействие колебаний температуры приводят к тому, что взаимное сцепление
отдельных минеральных зерен нарушается,
Дезинтеграции горных пород способствуют также конденсация
и адсорбция водяных паров и пленок на стенках возникающих трещин.
Слайд 12Происходит распад горных пород на отдельные обломки различной размерности.
Слайд 13Процесс температурного выветривания особенно характерен для аридных и нивальных ландшафтов
с континентальным климатом и непромывным типом режима увлажнения.
Слайд 14В областях пустынь количество атмосферных осадков находится в пределах 0
0 - 2 5 мм/год
резкая амплитуда
суточных температур на незащищенной растительностью поверхности горных пород.
минералы, особенно темноцветные, нагреваются до температур, превышающих температуру воздуха.
Слайд 15В пустынях наблюдается шелушение, или десквамация (лат. "десквамаре" - снимать
чешую), когда от гладкой поверхности горных пород при значительных колебаниях
температур отслаиваются чешуи или толстые пластины, параллельные поверхности.
Слайд 16В пустынях механическая дезинтеграция горных пород осуществляются также ростом кристаллов
солей, образующихся из вод, которые попадают в капиллярные трещины.
Слайд 17Температурное выветривание весьма активно протекает также на вершинах и склонах
гор не покрытых снегом и льдом, где воздух прозрачный.
выровненные
поверхности гор нередко бывают покрыты глыбово-щебнистыми продуктами выветривания.
Слайд 18В этих условиях выветривание связано главным образом с расклинивающим действием
замерзающей воды в трещинах, образовавшихся в результате температурных колебаний
вода при
замерзании увеличивается в объеме более чем на 9%.
Такое выветривание называют морозным.
Слайд 19Интенсивное физическое выветривание происходит и в районах в полярных и
субполярных странах.
Слайд 20Скала Труба дьявола в Великобритании – сочетание морозного и ветрового
воздействия.
Слайд 21корневая система растущих деревьев.
Механическую работу производят и разнообразные роющие
животные.
Слайд 22Чисто физическое выветривание приводит к механическому разрушению горных пород без
изменения минералогического и химического состава.
Слайд 24процессы химического изменения с образованием новых минералов – в областях
с промывным типом режима увлажнения.
степень увлажненности обусловливают миграцию подвижных
химических компонентов.
Микротрещины способствует проникновению воды и газа, увеличивает реакционную поверхность выветривающихся пород, создаются условия для активизации химических и биогеохимических реакций.
Слайд 25Тропические зоны – высокая увлажненность, высокая температура и богатая лесная
растительность.
Масса отмирающего органического вещества перерабатывается микроорганизмами, возникают агрессивные органические
кислоты (растворы).
Кислые растворы способствуют химическому преобразованию горных пород, извлечению из кристаллических решеток минералов катионов и вовлечению их в миграцию.
Слайд 26
Разрушительную работу начинают бактерии.
Слайд 30Организмы поглощают химические элементы как питательные вещества,
органические кислоты и
CO2, образующиеся при разложении органического вещества, способствуют процессам растворения и
гидролиза.
Слайд 31окисление,
гидратация,
Растворение
гидролиз.
Слайд 32Окисление особенно интенсивно протекает в минералах, содержащих железо, серу, марганец.
Магнетит (Fe304) гематит
(Fе203).
Интенсивному окислению (часто совместно с гидратацией) подвергаются сульфиды железа:
FeS2 + mO2 + nН2О FeS04 Fе2(SО4)
Fе2O3.nН2О
Слайд 34На некоторых месторождениях сульфидных и других железных руд наблюдаются "бурожелезняковые
шляпы"
Воздух и вода разрушают железистые силикаты и превращают двухвалентное железо
в трехвалентное.
Слайд 35Гидратация
происходит закрепление молекул воды на поверхности отдельных участков кристаллической структуры
минерала.
Например, переход ангидрита в гипс:
CaSO4+2H2O
CaSO4.2H20
FeOOH + nH2O FeOH.nH2O.
Процесс гидратации наблюдается и в силикатах
Слайд 36Растворение.
происходит под действием воды, стекающей по поверхности горных пород и
просачивающейся через трещины и поры в глубину.
Ускорению процессов растворения
способствуют высокая концентрация водородных ионов и содержание в воде О2, СО2 и органических кислот.
Слайд 37Наилучшей растворимостью обладают хлориды – галит, сильвин и др.
На
втором месте – сульфаты – ангидрит и гипс.
На третьем
месте карбонаты – известняки и доломиты.
Образование различных карстовых форм на поверхности и в глубине.
Слайд 38Гидролиз.
Кристаллическая структура минералов разрушается благодаря действию воды и растворенных в
ней ионов и заменяется новой (существенно отличной от первоначальной) структурой,
присущей вновь образованным минералам.
Слайд 391) каркасная структура полевых шпатов превращается в слоевую, свойственную глинистым
минералам;
2) вынос из кристаллической решетки полевых шпатов растворимых соединений
сильных оснований (К, Na, Ca)
взаимодействуя с СО2 они образуют истинные растворы бикарбонатов и карбонатов (К2СО3, Na2СО3, СаСО3).
Слайд 40В условиях промывного режима карбонаты и бикарбонаты выносятся за пределы
места их образования.
В условиях сухого климата карбонаты и бикарбонаты
остаются на месте, образуют местами пленки различной толщины, или выпадают на небольшой глубине от поверхности (происходит карбонатизация);
Слайд 433) частичный вынос кремнезема;
4) присоединение гидроксильных ионов.
Слайд 44
Процесс гидролиза протекает стадийно с последовательным возникновением нескольких минералов.
K[AlSi3O8]
(К,Н3О)Аl2(ОН)2[АlSi3О10]. Н2O
ортоклаз
гидрослюда
(К,Н3О)Аl2(ОН)2[АlSi3О10]. Н2O Аl4(ОН)8[Si4O10]
гидрослюда каолинит
Слайд 46В умеренных климатических зонах каолинит устойчив, образуются месторождения каолина.
В
условиях влажного тропического климата может происходить дальнейшее разложение каолинита до
свободных окислов и гидроокислов:
Al4(OH)8[Si4O10] Al(OH)3+SiO2. nH2O
гидраргиллит
окислы и гидроокислы алюминия являются составной частью бокситов
Слайд 48При выветривании основных пород и особенно вулканических туфов, наряду с
гидрослюдами широко развиты монтмориллониты
(Al2Mg3) [Si4O10](OH)2*nH2O
и его высокоглиноземистый аналог
бейделлит Аl2(ОН)2[АlSi3О10]nН2O.
При выветривании ультраосновных пород образуются железистые монтмориллониты (нонтрониты) (FeAl2)[Si4O10](OH)2. nН2О.
Слайд 50КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ
В результате единого взаимосвязанного процесса физического, химического и хемобиогенного
разрушения горных пород образуются и накапливаются различные продукты выветривания.
Слайд 51Элювий - продукты выветривания, остающиеся на месте разрушения коренных горных
пород.
Кора выветривания объединяет всю совокупность различных элювиальных образований.
Слайд 53Остаточная кора выветривания называется первичной или автоморфной (греч. "аутос" -
сам).
гидроморфная (вторичная) кора выветривания, образуется в результате выноса почвенными
и грунтовыми водами химических элементов в виде истинных и коллоидных растворов из первичной автоморфной коры.
Элементы, выносимые растворами, выпадают в виде минералов в пониженных участках рельефа.
Слайд 54В общем виде четыре стадии:
1) обломочная – механическое разрушение
породы до обломочного материала;
2) сиаллитная – извлечение щелочных и
щелочноземельных элементов, главным образом Са и Na, которые образуют пленки и конкреции кальцита, накапливается Al, Si.
3) кислая сиаллитная – глубокие изменения структуры силикатов с образованием глинистых минералов (монтмориллонита, нонтронита, каолинита);
4) аллитная – кора выветривания обогащается окислами железа, а при наличии определенного состава исходных пород – окислами алюминия.
Слайд 57Значительная мощность и наиболее полный профиль автоморфной коры выветривания формируется
в тропической лесной области, где выделяются следующие зоны:
Слайд 58гиббсит-гематит-гётитовая зона
каолинитовая зона
гидрослюдисто-монтмориллонит-бейделлитовая зона
Зона дезинтеграции
Неизмененная
порода
Слайд 59
Зоны коры выветривания имеют свои текстурно-структурные особенности и сложены минералами,
отражающими последовательные стадии развития.
Слайд 60Конкретные климатические условия и состав горных пород могли задерживать или,
наоборот, ускорять этот процесс, в результате чего формировались сокращенные и
неполные профили вплоть до образования однозонального профиля коры выветривания.
В пустынях и полупустынях элювий состоит преимущественно из продуктов физического выветривания, местами с карбонатными пленками.
Аналогичный обломочный профиль характерен для тундры.
Слайд 61Не все породы и не все части одной породы выветриваются
равномерно.
В трещиноватых участках пород выветривание происходит значительно легче, вдоль
трещин образуются карманы продуктов выветривания.
Слайд 62В слоистых, различных по составу породах наблюдается избирательное выветривание. В
результате местами возникают останцы более устойчивых слоев на фоне продуктов
выветривания разрушенных слоев.
Слайд 63два основных морфогенетических типа:
Площадные коры выветривания
Линейные коры выветривания – приурочены
к зонам повышенной трещиноватости, к разломам и контактам различных по
составу и генезису горных пород.
Слайд 64Схема строения древней коры выветривания на гранитах Урала
1 -
граниты, 2- жилы пегматита, 3- сланцы, 4- тектонические разрывы, 5-
зона дресвы, 6- гидрослюдистая зона, 7- каолинитовая зона
Линейная кора выветривания (мощностью около 200 м ), по контакту гранита со сланцами и характеризующаяся и отсутствием дресвянистой зоны.
Слайд 65В геологической истории Земли неоднократно возникали условия для образования мощных
кор выветривания:
- сочетания высоких температур и влажности,
- относительно
выровненный рельеф,
- обилие растительности и
- продолжительность периода выветривания.
Самые древние протерозойские коры выветривания отмечены в Карелии и на Украинском кристаллическом щите Русской платформы.
Слайд 67Полный профиль коры выветривания на серпентинитах Урала
1 – неизмененные породы
2
– дезинтегрированные
3 – выщелоченные
4 – монтмориллонитизированные
5 - Нонтронитизированные
6 – охры
Слайд 68С корами выветривания связаны бокситы, железные руды, руды марганца, никеля,
кобальта и др.
Иногда в корах выветривания металлы накапливаются в
значительно большем количестве, чем в исходной породе.
Многие глинистые образования: керамическое и огнеупорное сырье, обладают отбеливающими свойствами.
россыпные месторождения: золото, платина, алмазы, касситерит и др.
Слайд 70Почвы образуют тонкую, но энергетически и геохимически активную оболочку.
Основатель
почвоведения – В.В.Докучаев (1846-1903).
Почва возникла и развивается в результате
совокупного воздействия на горные породы воды, воздуха, солнечной энергии, растительных и животных организмов.
Слайд 71особенно велика роль органического мира, развитие которого тесным образом связано
с климатом.
Перегной или гумус (лат. "гумус" - земля).
Именно гумус
является главным элементом плодородия почв.
Слайд 72В нормальном почвенном профиле выделяется несколько горизонтов сверху вниз:
1)
перегнойно-аккумулятивный (Al) – ведущий процесс – накопление гумуса.
2) элювиальный, или
горизонт внутрипочвенного выветривания (А2) – преимущественный вынос веществ;
3) иллювиальный (В) – вмывание и накопление вынесенных веществ из других горизонтов почвы;
4) материнские породы (С).
Слайд 73В зависимости от климата и растительности выделяются следующие типы почв:
1) аркто-тундровые почвы (арктические тундры);
2) тундровые почвы (кустарниковые тундры);
3)
подзолистые почвы (хвойные леса);
4) серые лесные почвы (широколиственные леса);
5) черноземные почвы (луговые степи);
6) каштановые и бурые почвы (сухие степи);
7) сероземные почвы (пустыни);
8) саванны, коричневые и красные ферритные почвы (влажные субтропические леса);
9) красно-желтые ферралитовые почвы (влажные тропические леса).