Лекции по "Геоморфологии"

ЛЕКЦИЯ 3 

Тема 3. РЕЛЬЕФООБРАЗУЮЩЕЕ  ЗНАЧЕНИЕ ВЫВЕТРИВАНИЯ И МЕРЗЛОТНЫХ ПРОЦЕССОВ

3.1. Краткий обзор  процессов выветривания

3.2. Элювий

3.3. Почвы

3.4. Криогенные  формы рельефа 

3. РЕЛЬЕФООБРАЗУЮЩЕЕ  ЗНАЧЕНИЕ ВЫВЕТРИВАНИЯ И

МЕРЗЛОТНЫХ  ПРОЦЕССОВ 

3.1. Краткий обзор процессов выветривания 

     Агентами  выветривания являются солнечная инсоляция, составные части атмосферы, вода, кислоты, растительные и животные организмы.

     Физическое  выветривание - растрескивание и дробление горной породы на обломки различного размера под влиянием физико-механических воздействий:

     а) температурное выветривание - резкие суточные колебания температуры, в результате которых происходит попеременное нагревание (расширение) и охлаждение (сжатие), неравномерные на поверхности и внутри породы, возникают напряжения, порода растрескивается и шелушится (десквамация);

     б) морозное выветривание - в условиях полярного климата, раздробление горных пород происходит в следствии механического воздействия увеличивающейся в объёме при замерзании в трещинах и порах горных пород воды;

     в) солевое выветривание - в жарком сухом климате пустынь, воздействие кристаллов солей, растущих в трещинах и порах горных пород, куда соль попадает с водой, поднимающейся по капиллярам из более глубоких горизонтов и испаряющейся днём.

     Химическое  выветривание - приводит к изменению первичного состава минералов и горных пород, к образованию новых вторичных минералов. Связано с климатом и происходит под действием воды, свободного кислорода, углекислого газа и органических кислот. Основные реакции при химическом выветривании:

     окисление - переход закисных низковалентных соединений в окисные высоковалентные.  Примеры: магнетит переходит в гематит, пирит переходит в лимонит;

     гидратация - поглощение кристаллизационной воды. Пример: гематит переходит в лимонит, ангидрит - в гипс;

     растворение и гидролиз - под действием воды и углекислоты. Наиболее легко растворимы хлориды - NaCl, KCl, сульфаты и карбонаты. При гидролизе силикатов и алюмосиликатов происходит разложение минералов с разрушением и перестройкой их кристаллических решёток, образуются новые глинистые минералы.

     При выветривании основных и ультраосновных пород образуются такие минералы, как монтмориллонит, нонтронит и  бейделлит. При выветривании кислых пород, содержащих полевые шпаты и слюды, образуются гидрослюды и каолинит.

     При формировании продуктов выветривания различают хемогенное и механогенное перемещение вещества. Первое осуществляется в растворах, взвесях и коллоидах, а второе связано с гравитационным снижением (пучение, разбухание, высушивание), гравитационно-диффузным и морозно-нивационным смещениями, обуславливающими частичную сортировку элювия и концентрацию в нём полезных компонентов. При выделении и рассмотрении элювиальных образований следует постоянно учитывать влияние перемещений части вещества на изменённый, но практически оставшийся на месте каркас, что особенно важно для диагностики образований. 

3.2. Элювий

     Оставшиеся  на месте своего образования продукты выветривания различных горных пород образуют элювий. Признаки элювия:

     - тесная связь состава (химического,  иногда минерального) с подстилающими  материнскими горными породами;

     - отсутствуют привнесённые извне  минеральные примеси, посторонние обломки;

     - присутствующие обломки не окатаны,  не сортированы;

     - слоистость не характерна, в химически  преобразованном элювии может  сохраниться  слоистость  исходной  породы  (реликтовая слоистость)  или  может наблюдаться ложная  слоистость (зональное строение  элювия).

     Собственно  кора выветривания - закономерно построенный элювиальный профиль, длительно развивающийся на исходных породах путем гипергенного преобразования их вещества.

     Необходимые условия образования мощных кор  выветривания:

     - длительное существование влажного  и жаркого климата;

     - стабильность земной коры с очень слабыми поднятиями.

     В различных климатических условиях элювиальный покров формируется с существенными отличиями.

     1. Аридный (сухой) климат пустынь - из-за недостатка воды миграция активных веществ очень ограничена, элювиальный покров формируется в основном вследствие физического выветривания. Представлен обломочным материалом из глыб, щебня, дресвы разрушенных материнских пород. Химическое выветривание проявляется локально, в виде корок пустынного загара, гипсовых корок, солончаков.

     2. Полузасушливый (семиаридный) климат - физическое выветривание может привести к образованию пылеватых частиц, возникает кора выветривания, обогащённая карбонатами. Карбонаты и другие соли остаются в коре выветривания невыщелоченными из-за недостатка воды. Мощность коры выветривания небольшая, окраска светлая, желтовато-серая.

     3. Гумидный (влажный и тёплый) климат - полное развитие коры выветривания. Происходит интенсивный вынос подвижных продуктов выветривания, способствующий гидролизу силикатов, превращению их в глинистые минералы с выщелачиванием оснований и установлением кислой реакции среды (кислый сиалитный элювий). Возникающий при выветривании богатых алюмосиликатами магматических и метаморфических пород каолинит может образовывать месторождения.

     4. Жаркий и влажный климат - происходит дальнейшее разложение достаточно устойчивых алюмосиликатов на гидраты окиси Al и Fe, которые образуют латеритную кору выветривания (аллитный элювий). Образовавшиеся при этом бокситы могут достигать промышленных скоплений. Кора выветривания окрашена в яркие красные и оранжевые тона.

     Вертикальная  зональность сложного элювиального профиля мощных кор выветривания тропиков и субтропиков по Н.М. Страхову дана на рис. 3.1. 

3.3. Почвы 

     Почвы образуются в верхней части коры выветривания за счет биохимических  преобразований и обогащения органическим веществом.

     Основные  типы почв:

     1. Элювиальные (автоморфные) - формируются в условиях глубокого залегания грунтовых вод, когда атмосферные осадки в аэробной среде, проникая глубоко, обеспечивают активный вынос продуктов выветривания и органического разложения. В профиле автоморфных почв выделяются два основных генетических горизонта (сверху вниз):

     а) элювиальный (или горизонт вымывания) - отличается преимущественным выносом веществ в нижние горизонты. Верхняя часть его выделяется как перегнойно-аккумулятивный подгоризонт, где идёт основной процесс накопления гумуса;

     б) иллювиальный (или горизонт вмывания), где происходит накопление веществ, вынесенных из других частей почвы. Ниже располагается слабо изменённая материнская порода или глубокая часть коры выветривания (подпочва).

     Подзолистые почвы (характерны для лесной зоны умеренного климата) - формируются в лесах в условиях достаточного количества осадков, которые, просачиваясь глубоко вниз, интенсивно выщелачивают верхние горизонты. Типовая колонка подзолистых почв представлена на рис. 3.2.

 

Рис. 3.2 

     Чернозёмные почвы (степная зона умеренного пояса) - формируются в зоне травянистых степей, где количество осадков приблизительно равно испарению. Происходит просачивание на глубину 1-2 м, а затем летом высыхание. Типовая колонка чернозёмных почв представлена на рис. 3.3.

 

Рис. 3.3. 

     2. Гидроморфные почвы развиваются в условиях избыточного переувлажнения вследствие неглубокого залегания грунтовых вод, когда просачивание вниз и промывка атмосферными осадками исключается. Среда анаэробная. 

     Полезные  ископаемые, связанные с корами выветривания: бокситы, Fe, Ni, Co, элювиальные россыпи золота и цветных металлов в зонах окисления месторождений. В качестве строительных материалов промышленный интерес могут представлять: сырьё для производства щебня, высокоглинозёмистое сырьё и минеральные краски. 

3.4. Криогенные  формы рельефа 

     1. Пучение - внедрение подземных вод между многомерзлотной толщей и промерзшей частью сезонно-талого слоя (гидролакколиты).

     2. Наледи - замерзание выходящих на поверхность грунтовых вод или постепенное промерзание реки и сужение живого сечения русла.

     3. Каменные россыпи - плащеобразные скопления глыбового и щебнистого материала.

     4. Останцы выветривания  - столбообразные скалы (влияние литологии).

     5. Солифлюкционные  формы - прослеживаются в местах развития рыхлых отложений.

     6. Нагорные террасы,  курумы (на склонах гор) - развиты на склонах гор, сложенных скальными породами.

     7. Трещинные полигоны - морозобойное растрескивание, рост ледяных клиньев и, как следствие, выжимание грунта в стороны и вверх по контакту с ледяными клиньями.

     8. Термокарст - явление неравномерного проседания или провала почвы и подстилающих её дисперсных горных пород в результате вытаивания подземного льда. Размеры термокарста варьируют от десятков метров до нескольких километров в диаметре, глубина достигает 30 метров. Существуют специфичные озёрно-термокарстовые ландшафты, рытвины и овраги.