Выветривание — совокупность процессов разрушения, разрыхления горной породы

Выветривание - совокупность процессов разрушения, разрыхления горной породы и физико -химического изменения под действием атмосферных, гидросферных и биосферных процессов.

Физическое выветривание растрескивание и дробление горной породы на обломки разной формы и размера от крупных глыб до песка. Физическое выветривание является следствием физических процессов – колебаний температуры (температурное выветривание), замерзания и оттаивания воды (морозное выветривание), попадания соли в поры и трещины (солевое выветривание). Горные породы разрушают также роющие животные и корни растений Физическое выветривание не приводит к изменению химического состава горных пород и минералов.

Растрескивание горной породы

Дробление горной породы

В процессе выветривания образуются часто причудливые формы рельефа, потому что горные породы имеют разный состав и разную устойчивость к различным видам выветривания

Столбчатая отдельность базальта

Базальтовые столбы

Плитчатая отдельность гранитов

Матрацевидная отдельность гранитов

Шаровая диабазов

«Дьявольские камни» в Австралии

Выветривание морозное. Останцы гранитов

Температурное выветривание. Иордания

Температурное выветривание

Физическое выветривание песчаников

Вулканические туфы и базальты на Анатолийском плоскогорье

Каппадокия – область в центре Анатолийского плоскогорья. Эти останцы, напоминающие грибы сморчки или зонтики местные жители называют дымовыми трубами фей. Их высота около 30 м

Выветривание меловых пород

Корни деревьев буквально разрывают скалы

Химическое выветривание разрушение минералов и горных пород под воздействием воды и растворенных в ней кислорода, углекислоты и органических кислот. В результате химических процессов (растворения, окисления, гидратации и гидролиза) коренным образом меняется минералогический и химический состав, а также физические свойства исходной породы. Появляются различные новообразования гипса, марганца, извести.

Гипсовая роза в Сахаре

Налет марганца «пустынный загар»

Физическое и химическое выветривание взаимосвязаны. Чем мельче будет раздроблена порода, тем быстрее протекает химическое выветривание. Все же там, где сухо или нет влаги в жидкой фазе распространено физическое выветривание (сухие субтропики и тропики, высокогорья и полярные области). Во влажных условиях преобладает химическое выветривание.

В результате физического и химического выветривания образуются две основные группы продуктов выветривания: - подвижные растворимые соединения (сода, щелочи и др. ), которые выносятся за пределы зоны выветривания; - остаточные, остающиеся на месте разрушения горной породы, устойчивые в данных условиях. Остаточные продукты выветривания называют элювием, или корой выветривания.

Элювий это особый генетический тип континентальных отложений, состоящий из обломков исходных пород и минералов, а также новых минералов, устойчивых в данном климате. Это в основном глинистые образования и даже коллоидные соединения. Элювий имеет несколько характерных признаков: залегает на месте распада материнской породы; имеет неровную нижнюю границу, так как заполняет трещины в материнской породе; не имеет слоистости; чем глубже, тем меньше изменена материнская порода.

Состав, мощность и другие особенности коры выветривания зависят от состава исходной породы, климата, морфологии и возраста рельефа, тектонических движений, стадии выветривания. В теплых и влажных климатах при слаборасчлененном рельефе формируется мощная глинистая кора выветривания. Для образования такой глинистой коры нужны миллионы лет, в течение которых постепенно меняются все свойства исходной породы.

Из коры выветривания в процессе распада первичных минералов и образования вторичных вымываются легкорастворимые продукты выветривания, в первую очередь различные простые соли: хлориды, сульфаты и карбонаты натрия; затем сульфаты и карбонаты кальция и магния, вслед за ними и некоторая часть кремнезема. На месте остаются малоподвижные оксиды железа (кроваво-красный гематит, охристый лимонит и др. ), оксиды алюминия (боксит), а также часть кремнезема, связанного с алюминием во вторичный, очень устойчивый глинистый минерал каолинит

Б. Б. Полынов (основатель геохимии ландшафта) выделил четыре стадии развития коры выветривания

Стадия обломочной коры выветривания. На этой стадии сохраняются все химические элементы исходной породы. Вторичных минералов нет.

Стадия обызвесткованной коры • На этой стадии начинается химическое выветривание. Породы расщепляются, выносятся хлориды и сульфаты, создаются щелочные условия. Образуются промежуточные глинистые минералы (бейделлит, монтмориллонит). Элювий в эту стадию обогащен известью. Кремний и алюминий присутствуют в составе мусковита (белая слюда) и его разновидности серицита. • На поверхности щебня прослеживаются белые прожилки, конкреции, корочки кальцита.

Стадия кислой сиаллитной (каолиновой) коры выветривания • На этой стадии происходит смена щелочных условий на кислые. Выносятся все легкорастворимые соединения, а также кальций и частично оксид кремния. Образуется каолинит (на кислых и средних магматических породах) или нонтронит (на ультраосновных породах)

Стадия аллитной коры • Названа так из-за накопления алюминия. В этой коре нет первичных минералов. Они замещены соединениями наиболее устойчивыми в поверхностных условиях земной коры - каолинитом (метагаллуазит – продукт дегидратации галлуазита – минерала из группы каолинита) и гидроокислами железа, алюминия и кремния, входящими в состав бокситов, бурого железняка, опала.

Коры выветривания формировались в разные геологические эпохи. Местами они сохранились до настоящего времени и в отличие от современных называются древними (ископаемыми). • Различают несколько типов древней коры выветривания: латеритная, каолиновая, нонтронитовая, гидрослюдистомонтмориллонитовобейделлитовая, обломочная и др.

Латеритная кора выветривания названа из-за кирпично-красного цвета (лат. латер - кирпич) • Встречается в районах с влажным тропическим климатом на равнинах Африки, Ю. Америки, Юго-Восточной Азии и Австралии. Развита на основных и ультраосновных магматических горных породах архея и протерозоя. • Латеритная кора имеет разновидности: аллитная (ферралитная) и охристая.

Латеритная кора

Коры выветривания, обогащенные оксидами железа и алюминия, называются ферралитными. Если рельеф плоский, а осадков много, то просачивающаяся в толщу вода периодически застаивается, аэрация (насыщение воздухом) ухудшается и в нижней переувлажненной части коры создается восстановительный режим: окисное железо переходит в закисное, красный цвет исчезает, появляется сизовато-голубой. Этот процесс называется оглеением. Соединения закисного железа в отличие от соединений окисного хорошо растворимы и выносятся из оглеенного горизонта. На месте остается белый каолинит. Такие отбеленные горизонты достигают большой мощности и только у поверхности, где аэрация улучшается, сменяются пестроокрашенной, а затем кирпично-красной, хорошо окисленной зоной.

Поток грунтовых вод, обогащенных закисным железом, оказывается в понижениях рельефа, в речных долинах, где грунтовые воды ближе к поверхности, и попадает в условия хорошей аэрации. • Закисное железо переходит в окисное, теряет подвижность и выпадает в осадок, образуются ожелезненные прослои мощностью до 1, 5 м. Эти образования называют латериты (лат. кирпич). • Если в результате смыва верхних горизонтов почв эти прослои оказываются на поверхности, то высыхают и превращаются в непробиваемый железистый панцирь, предохраняющий поверхность от размыва. Поэтому часто латеритные панцири, бронирующие рельеф, оказываются не в понижениях, где они первоначально образовались, а на плоских вершинах останцов, уцелевших от размыва. • Латеритные панцири и ферралитные коры выветривания с отбеленными каолинитовыми горизонтами широко распространены на равнинах Тропической Африки, Австралии, Юго-Восточной Азии и Ю. Америки

Разрез ферралитной коры выветривания

Ферралитная кора выветривания

Каолиновая (сиаллитная) кора выветривания формировалась (сейчас формируется) в таежноподзолистой природной зоне на кислых и средних магматических горных породах. Вертикальный профиль такой коры выветривания: - материнская порода неизмененная; - материнская порода трещиноватая; - обломки материнской породы слабо каолинизированные, переходящие выше в глинистую массу, состоящую из каолинита и гидрослюд; - каолин с зернами кварца и с неразложившимися зернами полевых шпатов и слюд.

Каолиновая кора выветривания

Каолиновая кора выветривания гранитов

Нонтронитовая кора выветривания встречается тоже в таежно-подзолистой зоне, но на ультраосновных магматических горных породах. Гидрослюдисто-монтмориллонитовобейделлитовая кора выветривания распространена в степной зоне умеренного пояса, где почти нет гидролиза из-за малого количества осадков. Этот горизонт подстилается обломочным материалом, переходящим в материнскую породу.

Обломочная кора выветривания характерна для пустынь и полупустынь, высокогорий и приполярных областей. С поверхности такие коры перекрыты пылеватым материалом, под ним дресва, еще ниже находится мелкая щебенка, увеличивающаяся до размера глыб и дальше в глубь исходная порода.

Обломочная кора выветривания

Скорость выветривания и конечная стадия зависят от многих факторов, в том числе от физико-географических условий. Н. М. Страхов

Погребенная кора выветривания

Михайловское месторождение железной руды Курской магнитной аномалии

Погребенная кора выветривания

Склоны и склоновые процессы • Склоны (грани) – поверхности, на которых определяющую роль в перемещении вещества играет составляющая силы тяжести, ориентированная вниз по склону. • Склоновые процессы – это процессы, развивающиеся на склонах.

На склоны приходится почти 80% суши • • Склоны классифицируются: По крутизне По длине По форме продольного профиля По типу движения обломочного материала и особенностям экзогенных склоновых процессов

Склоны собственно гравитационные. Движение обломков происходит путем падения и скатывания под действием силы тяжести: • обвальные • осыпные • лавинные

Обвальный склон

Обвальный склон

Небольшие обвалы называют камнепадами

Камнепад

Осыпной склон

Лавинный склон

Коллювий (лат. коллювио – скопление, беспорядочная груда) склоновые отложения, образующиеся в результате обваливания и осыпания.

Коллювиальные отложения

Склоны блоковых движений. Формируются при движении вниз по склону массы горной породы в форме единого тела. Оползневые склоны • Оползание – процесс смещения горных пород сверху вниз в виде скользящего движения без потери контакта между движущимися и неподвижными породами. Поверхностью скольжения служит водоупорный горизонт.

Рельеф и строение оползня

Оползневой процесс

Оползень многоблоковый

Оползание

Оползень-поток

Деформация дороги вследствие схода оползня

Склоны массового смещения рыхлого чехла покровных отложений Солифлюкционные склоны Солифлюкция (лат. солюм-почва, флюксус – течение) – течение переувлажненного грунта, происходящее вследствие сезонного оттаивания грунтов в областях распространения вечной мерзлоты.

Солифлюкционный склон

Солифлюкционный склон

Склоны делювиальные (плоскостного смыва) • Материал по ним перемещается склоновым стоком, называемым мелкоструйчатым, плащевым, поверхностным. • Склоновый сток смывает почву при отсутствии растительности, в таком случае говорят об эрозии почв. • В результате развития склонового смыва образуется особый тип континентальных отложений – делювий.

Строение делювиального склона

Мелкоструйчатый смыв

Эрозия почв