Общая геология Лекция № 7 Часть1 Выветривание горных

Общая геология Лекция № 7 Часть1 Выветривание горных пород 1/31/2018 1

Геологические процессы n n Эндогенные Экзогенные Три вида деятельности: 1) Разрушение горных пород; 2) Транспортировка материала; 3) Аккумуляция материала

Выветривание Столбчатая отдельность при выветривании базальтов План лекции: n Типы выветривания n Формы выветривания n Выветривание и опасные геологические процесссы n Природные факторы n Техногенные факторы n Анализ и прогноз n Меры защиты

Выветривание – это измененеие горной породы, ее текстуры, структуры и минерального состава, происходящее под совокупным действием физических, химических и биологических процессов в условиях земной поверхности под влиянием механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и организмов (в зоне гипергенеза). Изменение горных пород в поверхностной зоне земной коры под влиянием различных факторов выветривания называется также гипергенезом. Термин «гипергенез» ввел академик А. Е. Ферсман в 1922 г. Под гипергенезом понимается комплекс физических, химических, биохимических процессов преобразования минералов и их ассоциаций (горных пород) на поверхности Земли под влиянием различных факторов природной среды. Типы выветривания: - физическое - химическое - биологическое

Типы выветривания n n n Физическое выветривание - ведет только к механическому распаду породы на обломки. Химическое выветривание - при котором изменяется химический состав горной породы с образованием минералов, более стойких в условиях земной поверхности. Биологическое выветривание - сводится к механическому раздроблению или химическому изменению породы в результате жизнедеятельности организмов.

Физическое выветривание 1. Температурное 2. Морозобойное 3. Механическое 4. Рост кристаллов в полостях и трещинах пород

Физическое выветривание n n n Существует два вида температурного выветривания — собственно температурное и морозное. Температурное выветривание протекает под влиянием колебаний температуры, вследствие чего минералы испытывают попеременно то сжатие, то расширение. Морозное выветривание наиболее интенсивно протекает при частых переходах температуры через ноль. Вода, попадающая в трещины горных пород, замерзает и увеличивает свой объём, что влечёт за собой расширение трещин и дальнейшее разрушение породы.

Химическое выветривание К процессам химического выветривания относятся n окисление, n гидратация, n растворение, n гидролиз n карбонатизация и др. Окисление особенно интенсивно происходит в минералах, содержащих Fe. Наример, окисление магнетита до более устойчивых форм - гематита и лимонита.

Биологическое выветривание n n n В природе распространены гетеротрофные микроорганизмы, которые воздействуют на минералы и горные породы Разрушение самородной серы и сульфидных руд, выщелачивание оксидных руд Механическое воздействие Возникновение и воздействие на породы органических веществ - гумусовых кислот и т. п. Разрушение и уменьшение сохранности памятников

Механическое воздействие выветривание (Карелия, Валаам)

Биохимическое воздействие

Кора выветривания Если горные породы длительное время находятся на поверхности, то в результате их преобразований образуется кора выветривания. Коры выветривания, формирующиеся в различных климатических условиях значительно отличаются друг от друга.

Коры выветривания Красноцветная кора выветривания, формируется в тропических районах при активном увлажнении (гумидный климат) Тонкодисперсная глинистая кора выветривания, формируется в умеренном континентальном климате

Кора выветривания (Гоа, Индия)

Формы выветривания

Большой Каньон, США, Колорадо

Останцы выветривания

Разнообразные формы выветривания на г. Южная Демерджи, Крым

Карнизо-нишевые формы выветривания Урочище Жеты-Огуз, Киргизия, Тянь-Шань

Результат совместного воздействия выветривания и работы ветра. Бастионные формы выветривания, Крым.

Столбообразные формы выветривания, Долина Привидений, Крым

Ленские Столбы Столбообразные формы

Столообразные поверхности выветривания, Крым

Грибообразные формы выветривания, Ливийская пустыня Турция, Кападокия

Красноярские Столбы, Манская баба, качающаяся скала

Красноярские Столбы. Бастионные формы выветривания

Матрацевидные формы выветривания

Дед

Перья

Жаба и Цыпа

Колокольня

Грифы

Факторы выветривания Природные: Климат Минеральный и химический состав пород Трещиноватость пород Техногенные: Искусственное обнажение пород Повышение дезинтегрированности пород

Влияние процессов выветривание на развитие опасных геологический процессов

Активизируют склоновые процессы n Во время изысканий Кругобайкальской дороги инженеры отмечали сильную выветрелость пород и обширное распространение осыпей. Выветривание играло роль инициатора формирования осыпей, а следовательно, и обвалов.

Активизируют склоновые процессы

Активизируют эоловые процессы Бастионные и ячеистые формы выветривания

Активизируют процессы в ММП n n В высокогорье талые воды снежников пропитывают рыхлые продукты выветривания и способствуют развитию солифлюкционных процессов. В горах Севера, как и в высокогорье, интенсивно идет морозное выветривание. Вследствие криогенной сортировки обломков скал на склонах и водоразделах образуются каменные потоки, моря и тонкодисперсные грунты. Солифлюкция Курумы

Экологические последствия выветривания n n n Перемещения продуктов выветривания могут носить солифлюкционный характер движения, но могут проявляться и в виде более энергичных массовых перемещений. Во время землетрясения 1949 г. в Гиссаро-Алае при хаитской катастрофе оползни срыва и обвалы-оплывины промоченной ливнем коры выветривания похоронили кишлаки Ясманской долины. В горных тропических районах промоченная дождями красноцветная глинистая кора выветривания очень подвижна и происходит смещение переувлажненных грунтов по склонам.

Примеры Великие пирамиды в Гизе, недалеко от Каира (Египет), сложенные из глыб желтоватых песчаников, ежегодно теряют 0, 2 мм своего наружного слоя, что приводит к накоплению осыпей (например, у подножия пирамиды Хуфу образуются осыпи объёмом 50 м 3 в год)

Растворение и разрушение памятников архитектуры

Рост кристаллов солей в поровом пространстве карбонатной породы памятника “Палаты ХV-XVII вв. в Зарядье”

Рост кристаллов солей на поверхности каменной кладки Белокаменного подвала

Выщелачивание блоков известняков каменной кладки в подвальных этажах ГЗ МГУ

Ангкор-Ват. Средневековый индуистский храм в Камбодже (12 век. )

Сернокислое выветривание n Раздольское месторождение n Колчеданные месторождения Урала и Алтая Предкарпатские месторождения n Месторождение Шор-Су n

Месторождение серы Шор-Су (Узбекистан)

Техногенное выветроивание (по Иванову, Тржцинскому, 2001)

Защитные мероприятия n n n 1. Ограничение доступа к горным породам для главных агентов выветривания: отвод атмосферных, поверхностных и подземных вод, покрытие обнажений, изолирующее их от внешних воздействий. 2. Повышение устойчивости горных пород тампонажем трещин и карстовых пустот, укреплением методами технической мелиорации и т. п. 3. Ограничение масштабов формирования техногенных обнажений с обязательной рекультивацией осваиваемых территорий. 4. Управление процессом перемещения современного элювия на склонах и откосах. 5. Организация геодинамических мониторингов разного уровня на территориях интенсивного выветривания на искусственных обнажениях.

Заключение Отрицательный аспект: n Процессы выветривания подготавливают материал, который легко эродирируется и переносится, активируя этим другие ЭГП– эоловые, склоновые, эрозию, абразию и др. n Возможны катастрофические проявления спровоцированные действием физического и химического выветривания - обвалы, камнепады, осыпи, оползни, оплывины, курумы, солифлюкция. n Окисление различных месторождений полезных ископаемых микроорганизмами в результате биохимического выветривания – серное заражение, кислотные дожди. n Разрушение памятников и сооружений; Положительный аспект: n Процесс выветривания подготавливает материал для последующего процесса почвообразования. n Формирование новых минералов или месторождений полезных ископаемых ( бокситы, медные руды и т. д. )

Спасибо за внимание!