Кора выветривания

| Категория реферата: Рефераты по геологии
| Теги реферата: сочинение капитанская, шпоры для студентов
| Добавил(а) на сайт: Лызлов.

Изменение биоклиматических условий преимущественно в зависимости от атмосферного увлажнения обуславливает возникновение двух основных типов выветривания – гумидного (от лат. Humidus - влажный) и аридного (от лат.
Aridus - сухой). Каждому типу выветривания соответствуют коры определённого состава и строения.

Гумидные ландшафты характеризуются значительным атмосферным увлажнением и лесной растительностью. Последняя обладает огромной биомассой, измеряемой тысячами центров сухого органического вещества на 1 га. Величина ежегодно отмирающего органического вещества в таёжных лесах составляет 35-55 ц/га, а во влажных тропических лесах достигает 250 ц/га. Эта масса отмирающего органического вещества перерабатывается в почве микроорганизмами в органические кислоты. Поэтому почвенные воды гумидных ландшафтов обладают, кислой реакцией и активно воздействует на минералы исходных горных пород.
Выветривание протекает под воздействием постоянного промывания выветривающихся толщи горных пород обильными кислыми растворами. Чем больше атмосферных осадков и поступающей солнечной энергии, тем более интенсивно выветриваются горные породы.

Иная картина наблюдается в аридных ландшафтах. Здесь распространена травянистая растительность. Её биомасса в десятки раз меньше биомассы лесов. Особенная почвенная микрофлора перерабатывает растительные остатки с образованием высокополимеризованных органических соединений, которые не обладают агрессивными свойствами по отношению к минералам. Почвенные воды имеют нейтральную или слабощелочную реакции. Полного промывания выветривающейся толщи не происходит, и в ней постепенно накапливаются относительно легкорастворимые соединения.

Роль и значение рельефа
Большая роль в процессах гипергенеза принадлежит рельефу. На положительных элементах рельефа гипергенные минералы образуются из химических элементов, которые входят в состав горных пород, слагающих этот элемент рельефа. В таких условиях формируется автоморфная (от греч. Avtos - сам; morphe - форма), или элювиальная кора выветривания. Характерная черта аморфных кор – образование их полностью за счёт ресурсов исходной породы, без существенного поступления химических элементов с соседних участков.

В том же время в процессе формирования автоморфной коры некоторые химические элементы вносятся из неё почвенно-грунтовыми водами в виде истинных и коллоидных растворов. Эти подвижные соединения переносятся с водами в понижения рельефа и выпадают в форме различных минералов, которые слагают гидроморфную кору. Следовательно, состав гидроморфной коры зависит от состава и процессов, протекающих при формировании автоморфной коры выветривания. Связь между составом автомофной и гидроморфной кор получила название геохимического сопряжения. Таким образом, в процессе выветривания рельеф контролирует перераспределение химических элементов по площади и определяет размещение в пространстве разных форм коры выветривания.

Наиболее интенсивные процессы гипергенного преобразования минералов в постоянно влажных тропических ландшафтах. Здесь происходит глубокое преобразование кристаллохимических структур силикатов, сопровождающееся выносом щелочных и щелочноземельных химических элементов, кремни, железа, алюминия и возникновения каолинита, галлуазита, нонтронита, аллофаноидов, гидрослюд, гидрогематита, псиломелана. В ряде случаев возникает минералы гидроксидов алюминия. Мощность афтоморфной коры при большой длительности выветривания достигает несколько десятков метров.

На относительно пониженных элементах рельефа за счёт выноса из автоморфных кор образуются мощные накопления оксидов железа, алюминия, иногда маргонца.

Интенсивность выветривания уменьшается в гумидных ландшафтах умеренного и холодного климата. В результате процессов выветривания происходит не столь интенсивное преобразование силикатов, как в гумидных тропиках. Здесь также возникают глинистые минералы, но среди них преобладают гидрослюды; минералы группы каолинита мало характерны. Мощность элювиальной коры выветривания низкотермических гумидных ландшафтов небольшая. Интенсивность выноса и гидрогенного накопления оксидов железа и особенно алюминия сильно уменьшается по сравнению с гумидными тропическими ландшафтами.

В аридных условиях разрушения структур силикатов очень ограничено.
Элювиальная кора выветривания характерезуется сильной дезинтеграцией исходных пород. Для гидроморфных образований типичны мощные гипсовые и карбонатные коры, а также аккумуляция разнообразных растворимых сульфатов и хлоридов (мирабилита, эпсомита, галита и т.д.)

Роль времени
Время является необходимым условием всякого природного процесса.
Определённое время требуется для преобразования первичных минералов и формирования коры выветривания. Б.Б.Полынов разроботал теорию единого процесса выветривания. Согласно этим представлениям, развитие процесса выветривания происходит в определённой последовательности. На самой первой стадии гипергенного преобразования магматической горной породы преобладают процессы её механического разрушения и возникают различные формы обломочного элювия. Во вторую стадию происходит извлечение из кристаллохимических структур силикатов щелочных и щелочноземельных элементов, главным образом кальция и натрия. При этом в выветривающейся породе образуются плёнки и конкреции кальцита (обызвесткованный элювий). В третью стадию совершаются глубокие изменения кристаллохимической структуры силикатов и возникают глинистые минералы. Образуется сиаллитный элювий, получивший название по преобладающим химическим элементам- кремнию(силицию) и алюминию. В четвёртую стадию происходит разложение некоторых силикатов и образование оксидов, при этом кора выветривания обогащается в первую очередь оксидами железа, а при наличии определённого состава исходных пород- оксидами алюминия. Поэтому эта кора выветривания была названа аллитной.
Изложенные представления следует понимать как идеальную схему, иллюстрирующую общую направленность процесса выветривания. Конкретные климатические условия в особенности состава исходных пород могут способствовать этому процессу или задерживать его на той или иной стадии.
Итогом гипергенного преобразования исходной породы является установление динамического равновесия между составом коры выветривания и физико- географическими условиями. Для этого требуется очень большое время.
Процесс выветривания может прерваться на любой стадии в связи с неблагоприятным изменением физико-географических условий(например, в связи с аридизацией климата) или под воздействием геологических событий(например, тектоническое поднятие территории, сопровождаемое эрозией коры выветривания, или наоборот, опусканием региона и захоронения коры выветривания под осадками). Следовательно, очень древняя кора выветривания может быть неполно развитой, а геологически более молодая кора, развивавшаяся на протяжении более длительного времени, может оказаться более хорошо сформированной. Поэтому необходимо различать время(длительность) формирования коры, с одной стороны, а с другой- её геологический возраст.
Выветривание происходило на протяжении всей геологической истории. Следы древних процессов гипергинеза сохранились в виде остатков древних кор выветривания, обычно погребенных под более молодыми отложениями. В качестве примера укажем, что в пределах Русской платформы под мощной толщей осадочных отложений на глубине 1,5-2 км сохранились остатки древней коры выветривания, образованной на поверхности кристаллического основания платформы. В западной части Закавказья в отдельных местах почти на поверхности находятся остатки кор выветривания, образовавшиеся в сравнительно недалёком геологическом прошлом, которые были в дальнейшем размыты и переотложены в виде рыхлых красноцветных наносов, на которых образованы современные почвы.
Древнейшая (протерозойская) кора выветривания на территории нашей страны известны в Карелии. Она образованна около 2 млрд лет назад и затем перекристаллизована. Более позднего возраста коры выветривания обнаружены во многих районах. Особенно широко распространена кора выветривания , образованная на протяжении мезозоя. Его остатки обнаружены от Западной
Украины до Дальнего Востока и от островов Северного Ледовитого океана до гор Средней Азии. Для этой коры выветривания характерна очень большая мощность.

Коры выветривания, их типы и строение
Продукты гипергенеза создаются за счёт преобразования тех или иных горных пород. Поэтому их состав имеет особо важное значение для формирования кор выветривания.
Состав автоморфной коры постепенно изменяется снизу вверх от свежей исходной породы до продуктов наиболее глубокого гипергенного преобразования. При достаточно продолжительном выветривании образуются хорошо выраженные горизонты, имеющие свои текстурно-структурные особенности и сложенные минералами, отражающими последовательные стадии гипергенного преобразования. В совокупности эти горизонты образуют профиль. Наиболее мощные элювиальные коры выветривания были образованы в мезозое. Они имеют профиль, четко дифференцированный на генетические горизонты. Например, элювиальная кора выветривания на гранитах имеет следующее строение профиля
(снизу вверх):
1- горизонт щебенчатой, или обломочной, коры выветривания..
Это слабо изменённый, дезинтегрированный гранит

2- гидрослюдистый горизонт. Цвет его светло-серый. Здесь структура исходной породы сохраняется, но значительная часть щелочей и щелочноземельных элементов вынесена, и большая часть полевых шпатов замещена агрегатом тонкочешуйчатых гидрослюд. Этот горизонт значительно менее прочен, чем предыдущий. Масса горизонта легко разламывается руками.

3- коалинитовый горизонт. Из этого горизонта полностью удалены все одно- и двухвалентные катионы, гидрослюды замещены белым коалинитом. Иногда на белом фоне заметны красно-бурые пятна от скопления гидрооксидов железа или обнаруживаются выделения бесцветного гидраргилита. Минеральная масса, слагающая горизонт, имеет глинистую консистенцию с отдельными участками рыхлого щебнистого материала.

При выветривании горных пород иного состава горизонты профиля слагаются другими минералами. Каждый тип горных пород характеризуется своими особенностями состава и строения коры выветривания.

При выветривании молодых геологических образований (вулканических лав, ледниковых морен, лессовидных отложений и д.р.) даже при благоприятных географических условиях горизонты, образующие профиль, плохо выражены по причине недостаточного для их формирования времени. В этом случае образуется неоднородная выветренная масса, содержащая небольшие участки слабо измененных и почти неизмененных пород.

Гидроморфная кора образуется в относительно пониженных участках рельефа за счёт химических элементов, которые выносятся из автоморфной
(элювиальной) коры. После поднятия территории или углубления эрозионно- гидрографической сети гидроморфные коры оказываются на приподнятых поверхностях. Характерный представитель древних гидроморфных кор – мощные оксидножелезные, иногда оксидноалюминиевые образования, так называемые латериты. Они возникают в гумидных тропических ландшафтах. Латериты представляют собой пласты и плиты мощностью от 0,1 до нескольких метров, залегающие на поверхности определённого возраста. Они имеют массивную шлакоподобную, ячеистую или конкреционную текстуру. Под микроскопом обнаруживаются следы коллоидного состояния новообразованной массы. Для засушливых районов тропической и субтропической территории в качестве гидроморфных кор типичны не латериты, а карбонатные и гипсовые коры.

Латеритные покровы в верхней части весьма прочны,, они как бы бронируют залегающие ниже породы, предохраняя их от денудации. Поэтому эти коры называются также латеритными панцирями, или кирасами.

Аналогичную роль играют плотные карбонатные коры (известковые панцири), гипсовые и кремнистые. Их образование происходило в условиях жарких аридных ландшафтов, вероятно, в переменно-влажном климате. Карбонатная кора наподобие бетонного покрытия облекает относительно приподнятые элементы рельефа (плато, высокие террасы).она имеет мощность от 0,1-0,2 до 2м и больше, массивную и конкреционную текстуру. Карбонатная кора сложена скрытокристаллическим кальцитом, масса которого плотно цементирует обломки окружающих пород. На отдельных участках эта кора представлена скоплениями конкреций, имеющих разную форму и размеры от нескольких сантиметров до
0,5м. карбонатные коры широко распространены в странах Ближнего Востока, в
Северной Африке, Мексике, местами встречаются Южной Европе. Реликты карбонатных кор имеются в Средней Азии, Южном Казахстане, Крыму.

Гипсовая кора сложена мелкокристаллическими или шестоватыми кристаллами гипса. Текстура её плотная или рыхлая, ноздреватая. Эта кора встречается во многих засушливых областях Азии и Северной Африки. Фрагменты гипсовой коры сохранились в некоторых районах Средней Азии и Казахстана. Особенно большую площадь она занимает на Устюрте.

Среди кор выветривания различают площадные и линейные. Первые распространены на больших площадях (с чем связано их название) и представляют собой остатки древних автоморфных кор. Вторые являются особой формой кор. Они приурочены к зонам разломов или контактам толщ разного состава. Линейные коры имеют мощность, значительно большую, чем площадные.
Это связано, в частности , с тем, что горные породы в этих более проницаемых зонах предварительно подверглись обработке гидротермальными растворами, а затем уже действию факторов выветривания.

На протяжении геологической истории биоклиматические условия не оставались постоянными. Изменялся и рельеф суши. Поэтому древние коры выветривания находятся между собой в сложном соотношении. На Урале, в
Казахстане и других местах нашей страны и за рубежом хорошо сохранились коры выветривания разного геологического возраста. В силу того что верхний горизонт автоморфых кор сложен глинистыми минералами, верхняя часть этих кор сравнительно легко разрушается. Сохранению древних глинистых кор способствует перекрытие их более поздними гидроморфными корами, особенно латеритными панцирями. Такие случаи широко распространены в Южной Америке,
Австралии, Индии, Африке, как это показано на рисунке.

Образование месторождений полезных ископаемых при выветривании

С корами выветривания связаны разнообразные месторождения полезных ископаемых, в том числе весьма крупных. Так, известное железнорудное месторождение Курской магнитной аномалии, по-видимому, представляет собой в верхней, наиболее богатой части древнюю, раннепалеозойскую кору выветривания магнетитсодержащих кварцитов. Предполагают, что в результате гипергенных процессов кремнезём был выщелочен, магнетит окислен и в верхнем горизонте образовались богатые гематитовые руды. В мезозойской коре выветривания Южного Урала имеются крупные залежи никелевых и железных легированных руд, а также каолинита. Во многих странах известны месторождения бокситов, образовавшихся при выветривании горных пород силикатного состава. Особенно благоприятны для этого нефелиновые сиениты.

Кора выветривания рудных месторождений
Для поверхностной части рудных месторождений, проработанной процессами гипергенеза, типична так называемая вторичная зональность. Её сущность заключается в том , что от исходных руд по направлению к поверхности происходит закономерное изменение минерального состава.

Это явление аналогично тому, которое наблюдается в автоморфной коре выветривания распространенных горных пород. Однако особенности минерального состава рудных месторождений, где важную роль играют сульфиды, обусловливают своеобразный характер этой коры выветривания.