Древняя кора выветривания и ее полезные ископаемые

Изучение строения кор выветривания имеет большое теоретическое значение. Оно позволяет восстанавливать палеогеографическую обстановку времени их формирования. С корами выветривания различного возраста связано много разнообразных и ценных полезных ископаемых — бокситов, железных руд, марганца, руд никеля, кобальта и др. При этом в отдельных случаях в древних корах выветривания металлы накапливаются в значительно большем количестве, чем в исходной породе, и приобретают промышленное значение. Так образовались месторождения никеля, кобальта и других металлов в древней коре выветривания ультраосновных пород Урала. Сюда следует также отнести различные виды глинистых образований кор выветривания, многие из которых являются керамическим и огнеупорным сырьем, обладают отбеливающими и другими свойствами. При этом большое значение имеет изучение и глин, возникших за счет переноса и переотложения глинистых образований автоморфных кор выветривания.

В элювиальных образованиях нередко заключены некоторые россыпные месторождения, такие, как золото, платина, алмазы, касситерит и др., находящиеся в исходных (материнских) породах в рассеянном состоянии. Во время формирования коры выветривания они как химически и механически стойкие вещества высвобождались и обогащали элювиальные образования.

Почвы и почвообразование

Значительные пространства поверхности суши в настоящее время покрыты разнообразными по составу и строению почвами, образующими в совокупности тонкую, но энергетически и геохимически очень активную оболочку, называемую педосферой. Знание свойств и происхождения почв является основой науки почвоведения, находящейся на стыке геологических и биологических наук, основателем которой был великий русский ученый В.В.Докучаев (1846–1903). Широкое развитие учения о почвах проведено за последнее тридцатилетие известными советскими учеными (К. Д. Глинка, В. А. Ковда, М. А. Глазовская, Г. В. Добровольский, Б. Г. Розанов и др.). Этот период отличается быстрым накоплением новых данных применения экспериментальных методов исследования, расширением области практического применения научных достижений и рекомендаций. По данным Г.В.Добровольского приводится новое расширенное понимание почвы: где говорится, что «почва возникла и развивается в результате совокупного воздействия на горные породы воды, воздуха, солнечной энергии, растительных и животных организмов». Перечисленные факторы свидетельствуют о единстве процессов выветривания и почвообразования.

В формировании почв особенно велика роль органического мира, развитие которого тесным образом связано с климатом. Поэтому почвообразование и сложные биохимические процессы наиболее интенсивно протекают в зоне воздействия корневых систем растений, роющих животных, микроорганизмов и во всем круговороте веществ. В условиях неполного разложения органических остатков образуется относительно устойчивый комплекс органических соединений, называемый перегноем или гумусом (лат. «гумус» – земля). Именно гумус является главным элементом плодородия почв.

В нормальном почвенном профиле выделяется несколько горизонтов сверху вниз: 1) перегнойно-аккумулятивный (Al), в котором, хотя и происходит вымывание, ведущим процессом является накопление гумуса. Мощность его в различных генетических типах почв колеблется от нескольких сантиметров до 1,5м; 2) элювиальный, или горизонт внутрипочвенного выветривания (А2), который характеризуется преимущественно выносом веществ; 3) иллювиальный (В), в котором имеет место вмывание и накопление вынесенных веществ из других горизонтов почвы; 4) материнские породы (С). Если материнская порода быстро сменяется с глубиной другой породой, то последняя обозначается индексом D. В зависимости от стадии развития процесса и характера почв эти горизонты выражены неодинаково и изменяются в различных климатических зонах.

В основе закона о зональности распределения почв, который был сформулирован в конце XIX в. В.В. Докучаевым, выдвинуто положение о широтной, или горизонтальной, зональности на равнинах и вертикальной – в горных районах. Эти общие закономерности принимаются всеми. Вместе с тем последующие широкоплощадные исследования почв показывают, что в пределах одной и той же климатической зоны при неоднородном составе горных пород и рельефа формируются различные почвы, что отражено на новых картах почвенно-географического районирования. Г.В. Добровольский, признавая зональность почвенного покрова, приводит следующее уточнение: «Под почвенной зоной понимается крупный биоклиматогенный ареал преобладания одного автоморфного типа почв с сопутствующими ему другими автоморфными и генетически подчиненными почвами».

В 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).

Как видно из приведенных данных, скорость почвообразования и характер почв существенно отличаются друг от друга, что определяется биоклиматическими условиями.

Разрушение горных пород в результате выветривания происходит под влиянием различных физических, химических и биохимических факторов: колебания температур, роста кристаллов солей, расклинивающего действия замерзающей воды в трещинах, корневой системы деревьев; под воздействием воды, кислорода, углекислого газа. Имеют место процессы окисления, гидратации, растворения и гидролиза. Коры выветривания формировались в различные этапы геологической истории, и с ними связаны важнейшие полезные ископаемые: железо, алюминий, никель и др.

-?-

1. Дайте определение термина «выветривание».

2. Каковы главные агенты физического выветривания и связанные с ними продукты разрушения?

3. Какие главные процессы происходят при химическом выветривании горных пород и какие условия для них наиболее благоприятны?

4. Каковы простейшие примеры окисления и гидратации минералов?

5. Как протекает гидролиз алюмосиликатов и силикатов?

6. Как понимается элювий и кора выветривания?

7. Назовите древние коры выветривания и их примеры.

8. Полный профиль коры выветривания латеритного типа.

9. Неполные и сокращенные профили выветривания влажных тропиков и субтропиков.

10. В чем заключается закон зональности распределения почв?

Литература

· Бушинский Г.П., Теняков В.А. Выветривание — процессы, породы и руды// Литология и полезные ископаемые. 1977. N 5.

· Поверхности выравнивания и коры выветривания на территории РФ// Под ред. И.П. Герасимова и А.В. Сидоренко. М., 1974.

· Разумова В.Н. Древние коры выветривания и гидротермальный процесс. М., 1977.

Глава 5.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Горные породы, выходящие на поверхность земли, постоянно контактируют с атмосферой, биосферой, гидросферой. Под воздействием негативных факторов окружающей среды скалы начинают преобразовываться и разрушаться. Происходить этот процесс может сотни и тысячи лет. В результате на поверхности земли образуется кора выветривания.

Определение и основные виды

Кора выветривания — это, таким образом, слой вторичных, в большинстве случаев рыхлых осадочных пород, расположенный в верхних слоях литосферы и образовавшийся в результате разрушения горных массивов под действием внешних факторов. Основных видов элювиев существует всего три, образовавшиеся в результате процессов:

• физических;
• химических;
• биологических.

Вам будет интересно:Организатор — это? Толкование слова

Конечно же, такое подразделение является несколько условным. В подавляющем большинстве случаев кора выветривания образуется под влиянием сразу всех трех этих факторов в комплексе. В данном случае можно говорить лишь о преобладании условий формирования осадочного слоя.

Немного истории

Впервые термин «кора выветривания» в обиход ввел швейцарский ученый А. Гейм в 1879 г. Систематическое же изучение таких геологических слоев в последующем началось в России. Большой вклад в такие исследования в конце XIX в, к примеру, был сделан выдающимися отечественными учеными Н. А. Богословским, К. Д. Глинкой, П. А. Земятченским. Изначально геологи не отличали кору выветривания от почвы. Четко разделил эти понятия отечественный ученый В. В. Докучаев.

Вам будет интересно:Эмиль Морис: биография, личная жизнь, интересные факты, фото

В качестве самостоятельного раздела геологии наука о корах выветривания сформировалась лишь в начале XX в. Основоположниками нового направления при этом также стали русские ученые — И. И. Гинзбург, Б. Б. Полынов. Конечно же, значительный вклад в развитие этого раздела геологии внесли и некоторые зарубежные исследователи и энтузиасты — швед О. Тамм, американец У. Келлер, немец Г. Гаррассовец и многие другие.

Физические силы выветривания

В данном случае кора выветривания — это слой, образовавшийся из материнской породы, раздробленной и дезинтегрированной без существенного изменения минерального состава. Такие коры очень часто встречаются в Арктике и Антарктике, в горах, пустынях и полупустынях. Происходит физическое выветривание в основном в результате:

• многочисленных циклов оттаивания и замерзания воды;
• изменений температуры;
• действия корневой системы растений;
• рытья нор животными;
• кристаллизации солей, содержащихся в капиллярной воде.

Вам будет интересно:Воздыхатель — это… Толкование слова

Крупные обломки в корах выветривания этой разновидности обычно располагаются у подножья гор или в понижениях рельефа. Мелкие же при этом уносятся водой и ветром иногда на сотни километров.

Ученые различают пять основных видов физического выветривания:

• снежное;
• морозное;
• инсоляционное (в пустынях);
• ледовое;
• биологическое.

Химические процессы разрушение

Преобразовываться выходящие на поверхность земли горные породы, конечно же, могут не только под действием физических факторов. Бывает, что выветривание происходит и из-за сложных химических процессов, протекающих в материнском массиве. Таким образом, породы разрушаются также достаточно часто. Основными факторами химического образования коры выветривания являются:

• сильные органические кислоты;
• вода;
• сероводород;
• углекислота;
• кислород;
• аммиак;
• биологическая деятельность микроорганизмов.

В толще материнской породы могут происходить процессы выщелачивания, окисления, растворения, гидролиза и пр., приводящие к нарушению ее структуры.

Биологическое выветривание

Такой тип разрушения представляет собой комбинацию физических и химических процессов. К примеру, корни деревьев и кустарников могут прорастать в материнскую породу, чтобы достать воду и питательные вещества. По мере развития они все больше и больше раскалывают массив. То же самое делают и животные, роя норы. Конечно, один суслик или, к примеру, дуб разрушить целую скалу не смогут. Но в образовавшиеся из-за их жизнедеятельности полости в последующем обязательно попадет вода. В результате этого и формируется кора выветривания. Разрушение материнской породы в данном случае может происходить как под воздействием физических факторов, так и химических реакций.

Строение

Кора выветривания — это массив, располагающийся непосредственно под почвой. От последней она отличается прежде всего тем, что в ней не происходит процессов гумусообразования. Строение кора выветривания в большинстве случаев имеет не слишком сложное. При достаточно длительных процессах преобразования в ней различают четко выраженные горизонты. К примеру, слои в элювии снизу вверх могут располагаться следующим образом:

• щебенчатый или обломочный — слабо измененный, слегка растрескавшийся, гранит;
• гидрослюдистый — обычно имеет серый цвет, легко разламывется руками;
• каолиновый — минеральная глинистая масса с отдельными участками рыхлого щебенчатого материала.

Вам будет интересно:Понятие о внутренней энергии идеального газа: формулы и пример задачи

Такое строение коры выветривания обычно наблюдается на гранитных участках.

Стадии развития

Самыми благоприятными условиями для формирования элювия являются выровненный рельеф и жаркий климат. Стадий развития коры выветривания при этом различают четыре:

• с преобладанием физического выветривания;
• удаление легкорастворимых элементов — серы, хлора, извести;
• образование каолинов с выносом кальция, калия и магния;
• образование латеритов.

Латеритная кора выветривания на породах, обогащенных титаном, железом и алюминием хорошо развивается в условиях тропиков.

Типы по месту и условиям образования

Различаться коры выветривания могут, конечно же, не только по способу образования. Также такие массивы классифицируются и по составу. В этом плане различают следующие типы коры выветривания:

• скальные — образующиеся в основном в горах;
• обломочные — также чаще всего образующиеся в гористой местности, представленные неокатанными обломками;
• мелкоземлистые карбонатные — образующиеся на изверженных породах, или лессовидные суглинки (Армения, Крым, Монголия);
• мелкозернистые сиаллитные — коры с комплексом сиаллитных материалов (север Русской равнины);
• оглиненные — образовавшиеся в основном в сухом климате;
• оглиненные железистые — образовавшиеся в тропической и субтропической зонах;
• ферритные;
• бокситовые — содержащие большое количество гидроокиси алюминия.

Морфогенетические виды

В этом плане различают следующие типы коры выветривания:

• площадные;
• линейные.

Первый тип образований покрывает очень большие площади в несколько сотен и тысяч квадратных километров. Линейные коры выветривания при этом развиваются по тектонически ослабленным зонам. Поэтому они образуют лишь небольшие локальные зоны в соответствии с простиранием участков разной активности.

Расчленение рельефа может очень сильно затруднять формирование коры выветривания. Вздымание участков часто превышает скорость образования элювия. В результате кора выветривания подвергается денудации до полного формирования. В этом случае огромные массы грубодисперсного материала выносятся в конечные водоемы стока. Например, р. Обь ежегодно пополняет океан на 394 км3 разного рода пород.

Какой может быть мощность

Формирование коры выветривания на Земле происходило в течение многих тысяч лет. Конечно же, в разных местах планеты такие процессы занимали не одинаковые промежутки времени. Возникшие на этапе формирования планеты горные породы разрушались дольше, образовавшиеся в более поздние периоды — менее короткий срок. Поэтому все коры выветривания на земле можно условно разделить на современные и древние.

Первый тип элювиев обычно имеет не слишком большую мощность. Такие коры выветривания еще не сформировались до конца и зачастую даже не имеют четких горизонтов. Древние элювии обычно образуют очень толстые массивы с ярко выраженной слоистостью.

В разных местах планеты, в зависимости от длительности образования, кора выветривания может иметь толщину от нескольких метров до нескольких сотен метров. В большинстве же случаев толщина элювиального подпочвенного слоя составляет 30-40 м. Самую большую мощность кора выветривания имеет в тропических и субтропических регионах. Наиболее же тонкие элювии наблюдаются обычно в пустынях и степях.

Древние коры выветривания, в свою очередь, подразделяются на:

• докембрийскую;
• верхнепалиозойскую;
• триас-юрскую;
• мело-палеогеновую;
• плеотин-четвертичную.

Такие коры уже после образования зачастую подвергались повторным процессам обеления: шамотизации, каолинизации, пиритизации, оглеению, карбонатизации, засолению и пр. В настоящее время такие элювии на земле очень хорошо сохранились в основном там, где над ними залегают более молодые породы, сохраняющие их от разрушения.

Подводное выветривание

Накапливаться и образовывать целые геологические массивы продукты разрушения горных пород, конечно же, могут не только на поверхности суши. Кора выветривания имеется также и на дне морей и океанов. В данном случае разрушение горной породы (гальмиролиз) происходит в основном под действием:

• минерализованной морской воды;
• колебаний температуры воды;
• давления;
• изменений газового режима и пр.

Накапливаются осадки на дне морей и водоемов обычно быстрее, чем на суше. Иногда при гальмиролизе образуются подводные жесткие панцири разного состава: известковые, железо-марганцовые, доломитовые и пр. Мощность таких пластов обычно не превышает 1 м.

Какие полезные ископаемые могут залегать

Изучение коры выветривания имеет не только теоретическое (восстановление палеогеографической обстановки времени формирования), но и практическое значение. Дело в том, что такие геологические образования часто бывают богаты на разного рода ценные полезные ископаемые:

• железные руды;
• бокситы;
• марганец;
• никелевые руды;
• кобальты и пр.

В древних корах выветривания в некоторых случаях разного рода металлы могут накапливаться на отдельных участках в количествах больших, чем даже в материнской породе. К примеру, именно таким образом сформировались многие месторождения, разрабатываемые сегодня промышленным способом на Урале.

Также достаточно ценными с точки зрения хозяйственного использования человеком могут быть разного рода глинистые образования кор выветривания. Такой материал используется как керамическое или огнеупорное сырье, отличается отбеливающими и другими ценными свойствами. Конечно же, наиболее богатыми на разного рода полезные ископаемые являются древние коры.

Месторождения из разряда россыпных

Коры выветривания — это, таким образом, образования, представляющие собой в наше время огромное народохозяйственное значение в плане добычи металлов и глины. Кроме того, в таких пластах зачастую встречаются и рассыпные месторождения золота, платины, серебра, алмазов и пр. большой площади. На таких участках добыча драгоценных камней и благородных металлов ведется в том числе и промышленным способом. Такие месторождения могут встречаться как в древних, так и в современных корах выветривания. Золото, алмазы или платина в этом случае просто выносятся водными потоками из толщи разрушающейся материнской породы и накапливаются, к примеру, на отмелях или поворотах рек.

Что такое иллювий

Обычно кору выветривания геологи называют элювием. Но существует еще один тип массивов, образуемый обломками не материнской породы на данном конкретном участке, а принесенными извне. Такие коры выветривания называют инфильтрационными. Состав они могут иметь самый разный. К примеру, различают иллювии карбонатные, сульфатные, соляные, кремнистые. Разумеется, разного рода месторождения в корах выветривания этого типа также образуются довольно-таки часто.