Процессы выветривания горных пород (стр. 3 из 4)
Гидролиз. Сложный процесс гидролиза особенно большое значение имеет при выветривании силикатов и алюмосиликатов. Онзаключается в разложении минералов, выносе отдельных элементов, а также в присоединении гидроксильных ионов и гидратации. В ходе гидролиза первичная кристаллическая структура минерала нарушается и перестраивается и может оказаться полностью разрушенной и заменена новой, существенно отличной от первоначальной и соответствующей вновь образованным гипергенным минералам. В ряде случаев гипергенное преобразование силикатов и алюмосиликатов под влиянием воды, углекислоты и органических кислот протекает стадийно с образованием различных глинистых минералов. В качестве примера можно привести схему разложения полевых шпатов (полевой шпат®промежуточный минерал®каолинит):
K[AlSi3O8] ® (К, Н2О) А12 (ОН)2[A1Si3O10]·nH20 ®A14 (ОН)8[A1Si3O10] ортоклаз гидрослюда каолинит
| каолинит |
При образовании из полевых шпатов каолинита происходит несколько превращений и реакций:
1. Все катионы К, Na,Са при взаимодействии с углекислотой образуют истинные растворы карбонатов (СаСО3,Na2CО3, К2СОз) и бикарбонатов. В условиях влажного и теплого климата карбонаты выносятся за пределы; места их образования. В условиях сухого климата и недостатка влаги карбонаты остаются на месте, образуя твердую корку, или выпадают из раствора на некоторой глубине от поверхности. Такой процесс образования карбонатов называется карбонатизацией.
2. Каркасная структура полевых шпатов превращается в слоевую, свойственную каолиниту и другим глинистым минералам.
3. Часть растворенного кремнезема выносится водой, что подтверждается наличием в твердом стоке речных вод в среднею около 11% SiO2. Значительная часть выносимого кремнезема быстро переходит в коллоидальное состояние и выпадает в виде аморфного гидратированного осадка SiO2·nН2O, который при высыхании и частичной потере воды превращается в опал. Часть SiO2 остается прочно связанной в каолините.
4. Присоединение гидроксильных ионов в каолините. В результате выветривания магматических и метаморфических горных .пород, богатых алюмосиликатами (гранитов, гранодиоритов, гнейсов и др.), образуются месторождения каолина. Каолинит в условиях земной поверхности достаточно устойчивый минерал. Но при благоприятных условиях — высокой температуре, большом количестве атмосферных осадков и огромном растительном отпаде—происходит дальнейшее разложение и образуются наиболее устойчивые соединения — гидроокислы алюминия, такие, как гиббсит, или гидраргиллят, А10(ОН)з—один из рудоносных минералов основной алюминиевой руды — боксита. Иногда гидроокислы алюминия распространены в виде пятен в каолинитах.
При выветривании полиминеральных горных пород наряду с гидроокислами алюминия на конечных стадиях образуются гидроокислы железа, иногда марганца, титана. Наибольшая интенсивность химического выветривания проявляется в железисто-магнезиальных минералах (оливин, пироксены, амфиболы) и основных плагиоклазах. [1, стр.17-23]
Следы химического выветривания
физический химический биогенный выветривание
3. Биогенное выветривание
Биогенное выветривание, или биологическое связано с активным воздействием на горные породы растительных и животных организмов. В сложных процессах химического разложения минералов и горных пород велика роль биосферы. Биогеохимическое воздействие на горные породы начинается уже с первых поселенцев на скальных поверхностях горных пород — различных микроорганизмов, лишайников и мхов. В результате такого воздействия на скальной поверхности породы после их отмирания появляются углубления, заполненные сухим органическим веществом (биомасса микробных и других тел). Все это подготавливает условия для последующего заселения скал высшими растениями и сопутствующей им фауной. Роль организмов в химическом выветривании определяется тем, что они поглощают из разрушаемой породы химические элементы в соответствии со своими биологическими потребностями (как питательные вещества). К числу таких элементов относятся Р,S, С1, К, Са,Mg,Na,Sr, В, в меньшей степени Si и Al,Fe и др.
Даже на самой гладкой скале селятся лишайники. Ветер заносит их мельчайшие споры в самые тонкие трещины или прилепляет к мокрой от дождя поверхности, и они прорастают, плотно прикрепляясь к камню, вытягивают из него вместе с влагой соли, нужные им для жизни, и постепенно разъедают поверхность камня и расширяют трещины. К разъеденному камню легче пристают, а в расширенные трещины больше набиваются мелкие песчинки и пылинки, которые приносит ветер или смывает вода с вышележащего склона. Эти песчинки и пылинки мало-помалу образуют почву для высших растений (трав, цветов). Их семена приносятся ветром, попадают в трещины и в пыль, набившуюся между слоевищами лишайников и прилипшую к разъеденному им утёсу, и прорастают. Корни растений углубляются в трещины, расталкивают в стороны куски породы. Трещины расширяются, в них набивается ещё больше пыли и перегноя от отживших трав и их корней, - и вот подготовлено место для больших кустов и деревьев, семена которых тоже заносятся ветром, водой или насекомыми. У кустов и деревьев корни многолетние и толстые; проникая в трещины и утолщаясь с годами, по мере роста, действуют словно клинья, расширяя трещину всё больше и больше.
Разрушению пород способствуют разнообразные животные. Грызуны роют огромное количество нор, рогатый скот вытаптывает растительность; даже черви и муравьи разрушают поверхностный слой почвы.
Выделяющиеся при разложении органических остатков углекислый газ и гуминовые кислоты попадают в воду, которая в результате этого резко увеличивает свою разрушающую способность. Растительный покров способствует накоплению влаги и органических веществ в почве, благодаря чему увеличивается время воздействия химического выветривания. Под покровом почвы выветривание происходит интенсивнее, т.к. горную породу растворяют также и органические кислоты, содержащиеся в почве. Бактерии, которые распространены повсеместно, образуют такие вещества как азотная кислота, углекислый газ, аммиак и другие, способствующие скорейшему растворению минералов, содержащихся в горных породах. [2,стр.83-91]
4. Продукты выветривания
Таким образом, процессы физического, химического, биогенного выветривания идут постоянно и повсеместно. Под их влиянием медленно, но неотвратимо разрушаются даже самые прочные горные породы, постепенно превращаясь в дресву, песок и глину, которые водными потоками переносятся на огромные расстояния и, в конце концов, вновь отлагаются в озёрах, океанах и морях.
В процессе выветривания возникают две группы продуктов выветривания: подвижные, которые уносятся на то или иное расстояние, и остаточные, которые остаются на месте своего образования. Остаточные, несмещенные продукты выветривания представляют собой один из важнейших генетических типов континентальных образований и называются элювий.
Совокупность продуктов выветривания различных по составу элювиальных образований верхней части литосферы называется корой выветривания. Формирование коры выветривания, состав слагающих её образований и мощность изменяются в зависимости от климатических условий – сочетания температуры и влажности, поступления органического вещества, а также от рельефа. Наиболее благоприятным для формирования мощных кор выветривания является относительно выровненный рельеф и сочетание высокой температуры, большой влажности и обилие органических веществ.
Элювий может состоять из крупных обломков и из мелких, образующихся при дальнейшем разрушении, в котором главную роль играют химические агенты. Под действием воды, содержащей кислород и углекислый газ, все породы, в конце концов, превращаются в песок, или в супесь, или в суглинок, или в глину; в зависимости от своего состава кварцит превратится в чистый песок, белый или желтоватый, песчаник даст глинистый песок, гранит – сначала дресву из отдельных зёрен, а затем суглинок, глинистый сланец – глину. Известняк, обычно нечистый, теряет известь, которую растворяет и уносит вода, оставляя примеси в виде глины, чистой или песчаной. Эти конечные продукты выветривания в элювии смешаны с большим или меньшим количеством щебня и обломков, находящихся в разных стадиях своего изменения.
С элювием связаны месторождения бокситов, из которых получают алюминий, каолинов, бурого железняка и других полезных ископаемых. При разрушении коренных горных пород высвобождаются содержащиеся в них стойкие минералы. Они могут образовывать ценные минеральные скопления – россыпи. Например, элювиальные россыпи алмазов над кимберлитовыми трубками, россыпи золота над золотоносными жилами. [4,стр.41-48]