Гіпергенезу і літогенезу земної оболонки

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Гіпергенезу

(Від грец. Hyper - над, понад, поверх і genesis - походження, освіта * a. hypergenesis; н. Hypergenese; ф. Hypergenese; і. Hipergenesis) - процеси хім. і фіз. перетворення мінералів та м. п. в гору. частинах земної кори і на її поверхні під впливом атмосфери, гідросфери і живих організмів при темп-pax, характерних для поверхні Землі. Нек-риє дослідники поділяють Р. на 2 етапи і, відповідно, виділяють 2 зони Г.: кріптогіпергенез, що протікає в анаеробній обстановці, і власне Г., пов'язаний з аеробними умовами. При такому тлумаченні до Г. слід відносити і процеси, що протікають при перетворенні сульфідних родовищ, включаючи як зону їх окислення, так і зону цементації (вторинного збагачення) у нижчих горизонтах. Згідно сов. вченому М. Б. Вассоевичу (1962), Г. - важлива стадія літогенезу. Їм запропоновано розрізняти 3 зони Г.; поверхневу зону супрагіпергенеза, зони мезогіпергенеза і протогіпергенеза. Головну роль у Г. грають хім. розкладання, розчинення, гідроліз, гідратація, окиснення і карбонатизація. Широко розвинені колоїдно-хім. процеси, зокрема сорбція, раскрісталлізація гелів, переосажденіе і явища іонного обміну. Велике значення мають біогеохім. процеси. У зоні Г. під впливом разл. факторів відбуваються утворення кори вивітрювання, зон окислення родовищ, грунтоутворення, формування складу підземних вод, вод річок, озер, морів і океанів, хемогенние і биогенное осадкообразованіе, ранній діагенез опадів. Серед продуктів Г. - глинисті мінерали, які утворюються при вивітрюванні силікатних порід, багато сполук типу оксидів, гідрооксидів, солей кисневих к-т (карбонати, сульфати, нітрати, фосфати та ін), хлоридів. У зонах окиснення рудних родовищ утворюються сполуки заліза, міді, свинцю, цинку (малахіт, церуссіт, англезіт та ін), До числа найважливіших факторів, що визначають Г., відносять клімат. Так, при вивітрюванні силікатних порід в умовах помірного клімату виникають глинисті мінерали преим. гідрослюдистої типу, а при вивітрюванні цих же порід у тропіках утворюються каолінові глини і боксити. У результаті Г. формуються родов; залишкові (руди нікелю, заліза, марганцю, магнезит, боксити, каолініт); інфільтраційні (руди урану, міді, самородна сірка); розсипні (золото, платина, мінерали титану, вольфраму, олова); осадові (вугілля, горючі сланці, солі, фосфорити, руди заліза, марганцю, алюмінію, урану, міді, ванадію, гравій, піски, глини, вапняки, гіпс, яшма, трепел). Термін "Г." введений А. Є. Ферсманом (1922).

Гіпергенезу і кора вивітрювання

Гірські породи, що сформувалися в надрах Землі, можуть досягати її поверхні. У цьому випадку вони потрапляють в умови, які відрізняються від тих, в яких вони сформувалися. У нових умовах масивні гірські породи втрачають початкову фізичну і хімічну устойчивост ь-починається процес їх руйнування. Весь комплекс фізико-хімічних явищ, що відбуваються на поверхні Землі, А. Є. Ферсман назвав гіпергенезу. У геологічній літературі часто зустрічається стара назва цього процесу - вивітрювання. Але вивітрювання це лише частина комплексу явищ, пов'язана з діяльністю вітру, і його вживання правомірно тільки в цьому вузькому розумінні. Поняття ж гіпергенезу охоплює все різноманіття процесів, яке можна розділити на фізичний і хімічний руйнування. Обидва ці типи виявляються спільно, хоча в різних умовах один з них може переважати над іншим. Розглянемо кожен із цих процесів.

Фізичне руйнування або дезінтеграція - відбувається в силу ряду причин.

1. Дилатація-означає розширення, розтягнення - під цим терміном розуміють руйнування гірських порід, що з їх розширенням. Це відбувається, коли гірські породи сформувалися в умовах високих тисків, потрапляють на поверхню Землі. Тут величина тиску різко падає до нормального атмосферного. Стислі і ущільнені під високим тиском гірські породи, не відчуваючи зовнішнього тиску починають розширюватися і при цьому утворюються тріщини.

2. Температурне руйнування - викликано добовими і сезонними коливаннями температури. Припускають:

- Що різні породообразующие мінерали володіють різними швидкостями нагрівання й охолодження. Ця різниця призводить до ослаблення сил зчеплення між зернами мінералів і розтріскування гірських порід;

- В гірських породах у різній кількості завжди є мікротрешіни і пори. В умовах низьких температур, що потрапила в них вода замерзаючи, збільшується в об'ємі і тим самим чинить тиск, за рахунок якого мікротріщини збільшуються і це спричиняє розтріскування порід. В умовах сухого і жаркого клімату, вода по тріщинах спрямовується до поверхні і випаровується. При цьому можуть кристалізуватися солі, що містяться у воді, які також чинять тиск на тріщини і призводять до руйнування.

3. Механічне руйнування порід рослинами - коренева система проникає по тріщинах, розширюючи і збільшуючи їх, що і призводить до руйнування порід.

4. Хімічне руйнування - в ​​поверхневих умовах відбуваються хімічні реакції, які призводять до утворення нових мінералів, стійких у цих умовах. Хімічними реагентами є поверхневі і підземні води, часто мінералізовані і містять О 2, СО 2 і т.п. Основні типи хімічного руйнування я-розчинення, окислення, гідратація і гідроліз. Розглянемо їх.

Розчинення відбувається під дією води мінералів та гірських порід. Найбільш розчинний и-карбонати, галоїди, сульфати. Утворені при цьому порожнечі в масиві гірських порід призводять до обвалів і руйнації. Встановлено, що хімічні елементи, що входять до складу гірських порід, володіють різною здатністю розчинятися і виноситися, тобто рухливістю.

За цією ознакою вони групуються на:


Елементи

енергійно виносяться

Cl, Br, J, S

легко виносяться

Ca, Na, K

рухливі

інертні

SiO2, Mn, P, Cu, Ni, Co

Al, Fe, Ti

Окислення відбувається під дією кисню і води на мінерали, в формулу яких входять Fe, Cu, Mn, Al. Найбільш інтенсивно окислення спостерігається в сульфіду. Так для мінералу піриту реакція проходить:

FeS2 + mO2 + nH2O → Fe2O3. nH2O (лимоніт),

велика кількість якого над сульфідними родовищами називають "залізна капелюх".

CuFeS2 + H2O + O2 + CO2 → Cu2O + Cu2 (CO3) (OH) 2 + Fe2O3 nH2O

халькопірит Купрій малахіт лимоніт

Гідратація - процес входження в кристалічну решітку мінералів молекули води. Типовий приклад-перетворення ангідриту в гіпс:

CaSO4 +2 H2 O → CaSO4 H2O

ангідрит гіпс

Гідроліз - процес руйнування кристалічної решітки під дією води та іонів у силікатах і алюмосилікатах. Наприклад, у польових шпатів:

  • каркасна структура перетворюється на шарів,

  • з кристалічною грати виносяться розчинні сполуки К, Na, Ca;

Процес гідролізу проходить у кілька стадій, кількість яких як і кінцевий продукт залежать від кліматичних умов. Так при помірному кліматі ортоклаз перетворюється на каолініт, і на цьому процес завершується. Але якщо ця реакція відбувається при спекотному і вологому кліматі, то процес гідролізу продовжується і каолініт переходить в боксит (оксиди і гідроксиди Al).

В останні десятиліття геологи велике значення стали надавати процесам гіпергенезу, що відбуваються під водою, з загальною назвою гальміроліза. У результаті утворюються Fe-Mn-Si руди, глауконіт і глини.

Розглянуті різні процеси гіпергенезу, як правило, протікають спільно. Але інтенсивність кожного з них не однакова і, залежить насамперед від клімату, тобто від кількості опадів і температури. М. М. Страхов (плакат) показав як в різних кліматичних зонах змінюється співвідношення між хімічним і фізичним процесами руйнування.

Продукти гіпергенезу а - мінерали і гірські породи. Вони можуть залишатися на місці або переміщатися в умовах розчленованого рельєфу.

Елювій - це продукти фізичного руйнування, що залишилися на місці після свого утворення. Вони являють собою уламковий матеріал різного розміру - від глиб (Куруме) до елювіальних пісків і глин.

Коллюві й - ті ж продукти фізичного руйнування, але зміщені до підніжжя схилу гори (осипи, обвали). Причому їх переміщення швидкі.

Формування кори вивітрювання

Кора вивітрювання - це специфічний продукт фізичного і хімічного процесів гіпергенезу. Її формування проходить у декілька стадій:

1. Уламковий я - переважає фізичне руйнування гірських порід (дезінтеграція).

2. Сіаллітная - переважає гідроліз з утворенням глинистих мінералів (каолініт, нонтроніт).

3. Аллітная - переважає окислення глинистих мінералів до оксидів і гідрооксидів Fe, Al, Mn, Si. Утворюються мінерали - лімоніт, гематит, боксит, піролюзит, опал, халцедон. Продукти цієї стадії пофарбовані в червоно-бурий колір і схожі на обпалений цегла, тому їх ще називають латеритом (later-висушений цегла).

Розвиток усіх стадій залежить від клімату, рельєфу, складу материнських порід і т.д. У свою чергу мінеральний склад кори вивітрювання залежить від того, скільки стадій гіпергенезу протікало в масиві гірських порід і яким був первинний хімічний склад цих вихідних (або материнських) порід. Кора вивітрювання ультраосновних порід відрізняється мінеральним складом від кори, утвореної за породам кислого складу.

Кори вивітрювання по часу свого утворення поділяються на сучасні і древні.

До сучасних відноситься грунт - являє собою продукт біохімічного процесу, в якому провідну роль грають продукти біохімічних реакцій залишків рослинності.

Стародавні кори вивітрювання (див. приклад) формувалися на різних геологічних етапах розвитку земної кори і їх вік сягає млн. і млрд. років.

За формою і умовами залягання кори вивітрювання діляться на майданні і лінійні.

Корисні копалини - продукти гіпергенезу

1. Уламкові МП ​​І-елювіальні розсипи Au, Pt, Sn, алмазів. Утворюються завдяки стійкості мінералів до руйнування і накопичення їх у елювії.

2. Залишкові кори вивітрювання (тобто після формування кори вивітрювання новоутворені мінерали залишаються на місці). З ними пов'язані МПІ Ni, Co, Cr, Fe, каолінових глин, бокситів.

3. Інфільтраційні - утворюються за рахунок розчинення корисних компонентів при гіпергенезу з одних порід і перенесення їх водними розчинами і осадження в інших породах. Такий спосіб утворення деяких родовищ урану, ванадію, заліза та інших корисних копалин.

Літогенезу

(Від літо ... і ... генез), сукупність природних процесів утворення і подальших змін осадових гірських порід. Гол. фактори літогенезу - тектонічні рухи і клімат. Поняття про літогенезу вперше було введено в 1893-94 І. Вальтером, який виділив у процесі утворення осадових порід 5 основних фаз: вивітрювання гірських порід, денудація (включаючи перенесення вихідного матеріалу опадів), відкладення, діагенез і метаморфізм. У циклі літогенезу розрізняють такі стадії літогенезу: 1) освіта та мобілізація вихідної речовини опадів у процесі фізичного і хімічного руйнування материнських порід і його перенесення до місця поховання - поверхневий гіпергенезу; 2) надходження опадів в кінцеві водойми стоку і закінчать. осадження - седиментогенез; 3) фізико-хімічне урівноваження насиченого водою осаду, що завершується перетворенням його в осадову породу - діагенез; 4) подальші зміни породи в міру збільшення глибини її поховання під впливом зростаючих температури і тиску, а в деяких випадках і впливу водних розчинів і газів - катагенез (іноді цю стадію неточно називають Епігенез), 5) подальше перетворення складу порід, особливо глинистих, при подальшому їх зануренні - метагенез, чи власне метаморфізм; найчастіше проявляється у геосинкліналях.

Деякі дослідники (радянські геологи М. М. Страхов, М. В. Логвиненко та ін) відносять до літогенезу тільки гіпергенезу, седиментогенез і діагенез, а метагенез розглядають як самостійну стадію між катагенез і метаморфізмом.

Зміна занурення даної ділянки земної кори його піднесенням перериває прогресивний літогенезу на одній з його стадій і обумовлює настання регресивного літогенезу, що завершується гіпергенезу, спочатку прихованим, або підземним (протікає в анаеробних умовах), а потім - поверхневим, коли породи підлягають денудації, що замикає один цикл літогенезу і молодої новий.

Радянський геолог Н.М. Страхов вперше (1956) виділив основні типи літогенезу: льодовий, гумідної, арідниій і вулканогенно-осадовий, що існували, мабуть, починаючи з послеріфейского часу. При льодовому літогенезу процеси осадкообразованія відбуваються на ділянках материків, покритих льодом; літогенезу протікає у формі механічного породоутворення з невираженою диференціацією речовини. Гумідної літогенезу типовий для породоутворення на суші і в морях в умовах вологого клімату. При аридної літогенезу породоутворення відбувається на материках і в морях в умовах посушливого клімату. Вулканогенно-осадовий літогенезу характеризується породоутворення на ділянках з наземним і підводним вулканізмом і на прилеглих до них територіях (див. Вулканогенно-осадові породи). Перші три типи літогенезу обумовлені кліматом, і тому вони поширені на поверхні Землі зонально, причому найбільш чітко вони виражені на платформах. Вулканогенно-осадовий літогенезу не залежить від клімату і виявляється інтразональних, головним чином в геосинклінальних областях, тобто на площах, найбільш тектонічно активних. Кожен тип літогенезу володіє характерним поєднанням осадових порід, що виражають специфічний хід механічної та хімічної осадової диференціації, а також біогенних процесів і вулканізму.

З літогенезу як процесом осадового породоутворення пов'язане формування дуже багатьох самих різних корисних копалин, у тому числі вугілля копалин, нафти, природних горючих газів, залізних і марганцевих руд, бокситів, фосфоритів, розсипів і мн. ін

Літогенезу і осадові гірські породи

Осадові гірські породи - це породи сформувалися на поверхні або в приповерхневій частині Земної кори за рахунок осадження продуктів екзогенних процесів. Самі екзогенні процеси за спрямованістю і результатами можна умовно розділити на 3 групи:

Руйнівні - проміжні - творчі

До першої групи належать:

  • гіпергенезу

  • геологічна діяльність вітру, водних потоків, льодовиків, озер і боліт, підземних вод, морів.

У результаті цих процесів утворюються:

  • пухкий уламковий матеріал,

  • нові мінерали і мінералізовані розчини.

Новоутворений пухкий матеріал і мінерали можуть залишатися на місці свого формування (кора вивітрювання) або переміщатися. При переміщенні або транспортуванні і відбуваються проміжні процеси. У залежності від відстані, швидкості переміщення, обсягу й розмірів стерпного матеріалу і ряду інших факторів можуть продовжуватися подальше руйнування і початися часткова акумуляція (або осадження) стерпного матеріалу.

Руйнування при транспортуванні - це:

  • перетворення великих уламків в дрібні,

  • перетворення кутастих уламків в окатанниє,

  • сортування уламкового матеріалу за розмірами (вертикальна і латеральна).

Часткова акумуляція відбувається зазвичай при транспортуванні матеріалу на великі відстані або при різкій зміні умов транспортування. Відбувається поділ пухкого матеріалу. Одна його частина переміщується далі, а інша осідає. При цьому може відбуватися укрупнення розмірів уламків. Так, при руйнуванні гірських порід можуть вивільнятися дрібні частинки самородного золота, платини та інших елементів. При частковому осадженні за рахунок магкості і гнучкості дрібні золотини злипаються й утворюють грудку золотин або самородок.

Творчі процеси включають:

  • опадонакопичення або седиментогенез;

  • перетворення пухких опадів у тверду гірську породу - діагенез.

Основними факторами опадонакопичення є рельєф, геохімічна обстановка і середовище (водна або повітряна). Відкладення частинок може бути тимчасовим і постійним.

Почнемо розгляд з середи осадконакопичення. Вона може бути водної та повітряної.

Водне середовище - озера, річки і головним чином моря. Тут формуються опади трьох типів-уламкові, біогенні та хемогенние.

Повітряне середовище - ділянки суші поза водного середовища. Опади тут представлені уламковими і хемогенних типами.

Геохімічна обстановка визначає хімічну осадову диференціацію речовини, яка за Л. В. Пустовалова - послідовне осадження мінеральних речовин в річкових, морських і прибережних водоймах внаслідок різних хімічних процесів.

Основними причинами хімічної диференціації є:

  • зміна pH в природних водах,

  • розбіжність у ЕН-тобто окислювально-відновного потенціалу в зоні осадкообразованія.

Так встановлено, що послідовність осадження гідрооксидів металів з ​​природних вод відбувається при зміні рН середовища життє:

гідрооксид рН

Fe (OH) 3 2.0

Al (OH) 3 4.0

Fe (OH) 2 5.5

Mn (OH) 2 8.5

Mg (OH) 2 ~ 10.0

Окислювально-відновний потенціал визначає форму мінеральних сполук-окисну, силікатну або карбонатну. Ці переходи, тобто диференціація також має спрямованість:

Суша - узбережжя - море

оксиди - сульфати і - карбонати і

галоїди силікати Fe, Ca, Mg

Вплив рельєфу на опадонакопичення полягає:

1. У загальному плані всі знижені ділянки рельєфу є потенційними областями акумуляції опадів.

2. Вплив рельєфу на потужність опадів.

3. На зональний розподіл уламкового матеріалу. Розглянемо це явище на прикладі рельєфу ложа Світового океану (плакат).

У ньому виділяють кілька областей - прибережна, мілководна, Батіальні (глибоководна) і Абісальна. Вступник з континенту уламковий, пухкий матеріал в умовах нерівностей рельєфу починає розділятися за розміром і вагою уламків. Легкі і дрібні уламки несуться в більш глибокі знижені області, а великі осідають в прибережних, мілководних зонах. Таким чином відбувається диференціація за розмірами уламків (або ще називають це сортуванням) тобто:

великі  → середні → дрібні (глинисті) → мули

Таким чином, на стадії седиментогенезу закладаються основні властивості опадів - це мінеральний склад, розмір і форма уламкових часток і умови їх залягання.

Щойно сформованих опади утворюють пухкі шари, обводнені і насичені хімічно активними сполуками. Для такого осаду характерна відсутність фізико-хімічної рівноваги між твердими, рідкими і газоподібними компонентами. Починається нова стадія, звана діагенез, в яку пухкі опади під дією сукупності процесів переходять у тверду зцементовану осадову породу. Розглянемо основні з цих процесів, послідовність їх прояви і результати.

1. Змінюється склад води в осаді і басейні седиментації. Вода опадів збагачується вуглекислим газом, сірководнем, метаном, але втрачає кисень і сульфати. Змінюється її рН. Це дає поштовх новим процесам:

-Починається фізико-хімічна взаємодія вод осаду і вод басейну. Надлишок газів надходить у води басейну, а з них в осад надходять О 2 і іони SO 4 -2 і Са +2 і Mg +2.

- В осаді починається утворення нових мінералів.

У ході цих процесів в осаді відбувається вирівнювання геохімічної обстановки. Одночасно відбувається витіснення води з осаду і його ущільнення. Ущільнення відбувається за рахунок тиску нових порцій опадів, а також за рахунок цементуючого дії новостворених мінералів. Осад переходить в осадову гірську породу.

Таким чином, ми розглянули гіпергенезу, седиментогенез і діагенез, які є частиною (або стадіями) єдиного процесу освіти осадової гірської породи-літогенезу.

У різних кліматичних зонах літогенезу протікає по-різному. Н.М. Страхов виділяє 3 типи літогенезу: льодовий (нівальний), гумідної і арідний. Коротко розглянемо їх.

1. Нівальний тип - переважає фізичне руйнування, освіта великоуламкових порід типу морен, відкладень озер (при таненні льоду), а в морях утворюються кременисті мули за рахунок діатомових водоростей.

2. Гумідної тип-різноманітність процесів при гіпергенезу і діагенез призводить до утворення різноманітних осадових порід.

3. Аридний тип-переважає температурне руйнування в повітряному середовищі і освіта мелкообломочних порід типу пісків і лесів. У мілководних озерах і мирських затоках при підвищеній концентрації солей у воді утворюються поклади солей, гіпсу та ін порід, які об'єднуються загальною назвою евапоритів.

Особливе положення займає еффузівно-осадовий літогенезу. Цей процес розвивається в областях вулканізму, коли тверді продукти виверження - від бомб до попелу осідають і накопичуються у водному або повітряному середовищі, змішуючись при цьому з нормально-осадовими продуктами.

В умовах, коли осадові породи продовжуючи перебувати у верхніх горизонтах земної кори, то в них протікає сукупність процесів з загальною назвою катагенез. Це процес зміни осадової породи при якому зберігається її будова і мінеральний склад. Процеси катагенезу протікають в умовах повільного і тривалого опускання осадових порід або їх підйому. Масштаб зміни глибин незначний ~ 3-7 км. Тим не менш, починають змінюватися температура, тиск і вплив підземних вод, які є основними чинниками катагенезу. Відбувається ущільнення і зневоднення порід, розчинення одних мінералів і утворення інших, перекристалізація мінералів. У процесі катагенезу можуть утворитися скупчення піриту, марказіта, халцедону та інших мінералів. У випадках, коли осадові породи містять органічні сполуки-в зоні катагенезу відбувається їх перетворення. При температурі = 60-150 о С і до глибини 5км утворюються рідкі та газоподібні вуглеводні. Глибше 5 км і> 150 про відбувається розкладання нафти та освіта газу метану.

При переході порід із зони катагенезу на глибини> 5км і температури> 150-300 про процеси перетворення можуть змінити структуру і мінеральний склад порід. У цьому випадку говорять про метагенезе або початковій стадії метаморфізму.

У результаті всіх цих процесів утворюються осадові гірські породи. Вже по продуктах, що утворюються на різних стадіях літогенезу можна уявити собі речовий склад осадових порід. Серед головних породоутворюючих компонентів виділимо:

1-реліктові мінерали й уламки порід - теригенний матеріал;

2-мінерали осадового генезису (опал, оксиди та гідрооксиди заліза, сульфати фосфати галоїди і т.д.)

3-органічні залишки,

4-вулканічний матеріал.

Будова осадових порід характеризують структура і текстура.

Структура - визначається розміром і формою уламків і мінералів, Т екстура - їх взаємним розташуванням і орієнтуванням у просторі.

Класифікація осадових порід

Основний принцип - за речовинним складом і генезисом зберігається. У цьому випадку всі породи діляться на 3 групи: уламкові, хемогенние і біогенні, глинисті. Такий поділ деталізував Страхов, який виділив 10 груп:

1-уламкові 5-марганцевистих 8-карбонатні

2-глинисті 6-фосфатні 9-солі

3-аллітние (глиноземисті) 7-кременисті 10-каустобиолитов

4-залізисті

Між цими групами порід існують перехідні різниці.

З осадовим процесом пов'язані різноманітні корисні копалини. Це боксити, залізні і марганцеві руди, солі, нафта і газ, вугілля і горючі сланці та ін

З пухкими уламковими породами пов'язані розсипи золота, платини, олова, вольфраму, алмазів та інших дорогоцінних каменів.

Самі породи використовуються як будівельний матеріал, глини як адсорбент.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Геологія, гідрологія та геодезія | Реферат
74кб. | скачати


Схожі роботи:
Планети земної групи 2
Планета земної групи
Планети Земної групи
Зональність земної поверхні
Планети земної групи
Оболонки операційних систем
Еволюція географічної оболонки
Будова оболонки клітини
Тектонічна мобільність земної кори
© Усі права захищені
написати до нас