Зональність процесів вивітрювання і склад грунтоутворюючих порід

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

скачати

Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне агентство з освіти
Сибірський федеральний університет
Інститут природничих та гуманітарних наук
Біологічний факультет
С.В. Кулагіна
Зональність процесів вивітрювання і склад
грунтоутворюючих порід
(Реферат)
Перевірив:
Красноярськ 2007

Зміст:
Введення.
1. Основні поняття.
2. Глобальні перетворення.
3. Властивості і особливості кори вивітрювання.
3.1 Сірка на земній поверхні.
3.2 Процеси утворення збагачених енергією активних ендотермічних з'єднань і систем.
3.3 Геологічна роль біосфери і живої речовини в земній корі.
3.4 Структура кори вивітрювання.
3.5 Кора вивітрювання і грунтоутворення.
3.6 Елементарні процеси вивітрювання мінералів і порід.
3.7 Механічне роздроблення і зростання дисперсності гірських порід.
3.8 Розчинення речовин.
4. Гірські породи та їх роль у грунтоутворенні.
4.1 Магматичні породи.
4.2 Метаморфічні породи.
4.3 Осадові почвообразующіе породи.
4.4 Походження і хімізм осадових порід.
Висновок.
Список літератури.

Введення
Найважливішою ланкою геологічного кругообігу речовин на Землі є процес вивітрювання гірських порід і формування кори вивітрювання. Відповідно протікають в зоні вивітрювання поглинанню та розсіювання енергії, всі процеси і реакції, що відбуваються в її межах, можна розділити на дві категорії: виділяють енергію - екзоенергетіческіе і поглинають енергію - ендоенергетіческіе. Ці екзо-і ендоенергетіческіе взаємодії, тісно переплітаючись один до одного, і створюють ті приватні цикли і ті частини загальних циклів перетворення матерії, які властиві корі вивітрювання.

1. Основні поняття.
Вивітрювання - то руйнування і ті перетворення мінералів та гірських порід, які відбуваються під впливом дії сонця, агентів атмосфери, організмів і розчинів, що утворюються при випаданні атмосферної води та її циркуляції у верхній оболонці літосфери. Відомий географ А. Пенк обмежує процес вивітрювання лише тими ефектами дії зазначених факторів, які відбуваються на місці і не супроводжуються переміщенням матеріалу. Проте більшість інших авторів не дотримуються цього обмежувального тлумачення і підпорядковують вивітрюванню, мало не всі процеси денудації. В усякому разі, очевидно, що сутність процесів вивітрювання аж ніяк не визначається дією вітру, як це можна вважати при буквальному розумінні російського терміну.
Кора вивітрювання - це верхня частина літосфери, потрапляючи в яку, твердий масивний, матеріал більш глибоких зон земної кори перетворюється в пухке пластичний стан і збільшує поверхню свого зіткнення з газоподібної, пароподібної і рідким середовищем більше зовнішніх оболонок земної кори.
Зона вивітрювання - та верхня частина літосфери, яка в окремих частинах і в окремі геологічні моменти може складатися з різного матеріалу, як вивержених і метаморфічних масивних, так і пухких осадових порід, але в межах якої процеси спрямовані в бік руйнування і роздроблення порід і освіти кори вивітрювання.

2. Глобальні перетворення.
На дні океанів і морів переважає процес відкладення опадів і там температура, і тиск є відносно постійними. Але не обриси морів і материків протягом часу існування нашої планети різко змінювалися і змінюються нині, і там, де тепер ми спостерігаємо море, раніше могла бути і в майбутньому може бути суша. І, розглядаючи цей процес руйнування гірських порід в історико-геологічному масштабі, ми повинні визнати його найбільшим чинником перетворення матерії, характерним для поверхневої частини літосфери.
Перехід гірських порід з масивного в кластіческое стан або, як кажуть, вивітрювання масивних порід, не обмежується зміною лише тільки форми їх, але пов'язується з цілою низкою процесів руху і перетворення матерії. У самому справі, всяке роздроблення масиву, моноліту гірської породи або взагалі брили твердого тіла тягне за собою, перш за все, збільшення вільної поверхні цього тіла, тобто поверхні розділу між ним і навколишнім його середовищем. Але нам добре відомо, що будь-яка поверхня розділу, тобто межа між твердим і рідким чи твердим і газоподібним станом матерії має абсолютно особливими фізико-динамічними властивостями, і ці властивості проявляють себе кількісно тим більше і якісно тим яскравіше, чим більше відношення поверхні розділу до обмежуваний нею масі, тобто, іншими словами, чим більше питома поверхня. Колосальне зростання загальної і питомої поверхні в міру роздрібнення твердого тіла загальновідомо. Величезна кількість молекулярних сил, які до роздроблення твердого тіла врівноважувалися між собою всередині його, після роздроблення вступають у взаємодію з новим середовищем, і, природно, чим більше поверхня зіткнення з цією новою матеріальним середовищем, тим успішніше протікають ці взаємодії. Нам відомі численні приклади цих впливів і проявів поверхневих сил. Сюди відноситься поглинання поверхнею газів, парів і її зчеплення з рідкими тілами, але самим чудовим і суттєвим моментом у перетворенні матерії є та обставина, що, досягаючи відомих розмірів питомої поверхні, тверді тіла, залишаючись такими, тобто не розчиняючись і не переходячи в рідкий стан, набувають здатність вступати своєю поверхнею у взаємодії з диссоційованними іонами розчинів - інакше кажучи, починають брати участь у реакціях хімічного характеру. З іншого боку, добре відомо також, що в прямому зв'язку зі збільшенням питомої поверхні знаходяться процеси розпилення і розчинення твердих тіл. Як би не був великий питома вага якого-небудь твердого тіла, наприклад, заліза або міді, але шляхом роздрібнення шматка такого металу його можна перетворити в такий тонкий порошок, який не буде тонути у воді. Ставлення поверхні окремої крупинки такого порошку до маси цієї ж крупинки досягає настільки великих розмірів, що сукупність поверхневих сил зчеплення, що виникають між крупинкою і зодягну її водою, значно переважає над вагою її (силою тяжіння). І крупинка або залишається у воді у зваженому стані або ж падіння її відбувається зі швидкістю нескінченно малої величини і практично не вловлюється спостереженням.
Так відбувається розпорошення твердої матерії не тільки в рідкій, але і в газоподібному середовищі. І так як взаємодія між поверхнею розпорошеною твердої частинки і рідиною у міру зменшення частки зростає, то не дивно, що цей стан фізичного розпилення поступово переходить в дисоціацію, тобто розпад молекул на іони, інакше кажучи, у хімічне розчинення. Все це робить очевидним, що будь-яка класична тверда маса при інших рівних умовах є більш активною і діяльною, ніж те ж кількість маси, що складається з, того ж матеріалу, але представлене у формі суцільний щільною брили.

3. Властивості і особливості кори вивітрювання.
Руйнування і роздроблення масивних гірських порід є, таким чином, процес переходу матерії в більш активний стан. При цьому процесі змінюється форма матерії і енергії. І такої трансформації піддається як поглинається гірськими породами космічна і особливо сонячна енергія, так і внутрішня енергія часткових сил, притаманна твердому станом матерії і як би звільняється при його роздробленні.
Цей процес, будучи надзвичайно знаменною і характерним для верхньої оболонки літосфери, природно відокремлює цю оболонку від решти її маси, і цю-то відокремлену оболонку ми і будемо називати корою вивітрювання.
Отже, кора вивітрювання є та верхня частина літосфери, яка складається пухкими продуктами роздроблення вивержених і метаморфічних порід.
Зіставляючи щільність цих вивержених і метаморфічних порід з рихлим станом кори вивітрювання, рідким станом гідросфери і газоподібним атмосфери, ми переконаємося, що по мірі пересування з глибин земної кори до її периферії, матерія прагне взяти все більш і більш розсіяне або, інакше кажучи, дисперсне стан . І можна сказати, що різниця між цими оболонками полягає, по перевазі, в ступені дисперсності матерії. Кількісний характер цієї відмінності виявляється особливо яскраво, якщо взяти до уваги, що мінерали вивержених і метаморфічних порід містять в собі розсіяні бульбашки рідин, парів і газів, що водні розчини, пари і гази циркулюють між твердими частинками пухкої кори вивітрювання, а атмосфері та гідросфері властиві , як відомо, розпорошені тверді тіла. Отже, кожна з цих оболонок представляє своєрідну складну дисперсну систему, і ці дисперсні системи відрізняються одна від одної не тільки за ступенем дисперсності матерії, але і за властивостями дисперсійного середовища і розсіяної в ній дисперсної фази.
У глибоких частинах літосфери дисперсійним середовищем є тверда маса, а дисперсна фаза представлена ​​розсіяними включеннями рідин і газів; гідросфера має своєї дисперсійним середовищем рідку воду, а дисперсними фазами тут є розчинені гази і тверді тіла; атмосфера - газоподібне середовище з розпорошеними парами і твердими тілами. У цих оболонок кордону між дисперсійним середовищем і дисперсними фазами ясні і досить визначені. Що ж стосується кори вивітрювання, то вона якраз характеризується невизначеністю цих кордонів, і в її межах переходи дисперсійного середовища в дисперсну фазу звичайні на порівняно невеликих просторах. Так, наприклад, у піску з порізно в 30-40 ° / о дисперсійним середовищем є, безсумнівно, тверда маса, але в наносах, у яких порозность досягає 60 ° / о і більше, тверда маса вже переходить в дисперсну фазу, а повітря або вода, укладені в порах, стають дисперсійним середовищем.
Всі ці властивості і особливості кори вивітрювання є, як ми це бачили, результатом її пухкого роздробленого стану. Але як не значно і ні характерно це стан для кори вивітрювання, все-таки ні цей стан саме по собі, ні ті наслідки, що безпосередньо з нього випливають, не є достатнім матеріалом не тільки для повної, але і для загальної характеристики цієї оболонки. І для того, щоб завершити цю характеристику, необхідно звернути увагу і на деякі інші категорії явищ.
3.1 Сірка на земній поверхні.
Уявімо собі, що ми знаходимося десь в області діючих вулканічних сил, хоча б, наприклад, в околицях Везувію, і спостерігаємо дію сольфатор - виділення в пароподібному стані ювенільної сірки. Ці пари сірки мало не на наших очах переходять спочатку в рідкий, а потім у твердий стан. Само собою зрозуміло, що цей процес відбувається при втраті тепла. Новоутворена тверда сірка не представляє на земній поверхні цілком стійкого стану. Рано чи пізно, прямим хімічним шляхом або за допомогою мікроорганізмів вона піддається окисленню, причому ця реакція окислення-з'єднання з киснем - має екзотермічний характер, тобто супроводжується виділенням тепла, і самий процес окислення сірки схематично можна виразити в такій формі: S + 3O-> SO 3-j-432kdg, 'тобто з'єднання 32.06 р сірки з 48 г кисню утворює 80.06 р сірчаного ангідриду і супроводжується виділенням 432 кілоджоулів теплової енергії. Але вийшов сірчаний ангідрид абсолютно нестійкий: він, перш за все, жадібно з'єднується з водою, переходячи в сірчану кислоту-також енергійний діяч на земній поверхні, що дає шляхом взаємодії з різними солями і їх підставами сірчанокислі солі, причому і ці перетворення також відзначаються виділенням тепла:
Утворені сірчанокислі солі (сульфати) більш стійкі, але і вони прагнуть перейти в найбільш стійкий стан.
Термохімічні рівняння, ілюструють відомий закон: сума матерії і енергії є величина постійна. Цей закон як би суперечить закону Лавуазьє. У дійсності, однак, можна говорити сміливо і про рівність мас в правій і лівій частині з тією тільки застереженням, що величина маси в 432 кДж. є настільки незначною і яку можна з масами сірки, кисню і сірчаного ангідриду, що в її про ше рівняння S + 3O_> SO a можна також вважати безпомилковим (маса, відповідна 432 кДж., дорівнює 48 X Ю 9 г ). Форму, найменш розчинної солі-в даному випадку сірчанокислий кальцій:
Ми бачимо, таким чином, що ювенільний сірка, що досягла земної поверхні, під впливом кисню повітря та атмосферної води зазнає ряд перетворень, змінюючи як аггрегатное стан, так і склад своїх з'єднань з іншими елементами, причому всі ці перетворення, супроводжуючись виділенням теплової енергії, призводять сірку в стан найбільш стійкого і найбільш інертного в даних умовах з'єднання.
Сірка на земній поверхні, в середовищі кисню і в присутності пароподібної або краплинно-рідкої води, подібна каменю, що висить над прірвою, містить в собі запас деякої кількості потенційної енергії. І як зірвався камінь і впав на дно прірви приходить у відносно спокійне стан, так і сірка, розтратив енергію під час своїх перетворень, переходить в найбільш інертний і найменш активне з'єднання. Ми маємо підстави вважати, що наведений приклад характеризує взагалі той ряд перетворень, якому піддається матеріал ювенільного походження, коли він потрапляє на земну поверхню або в межі кори вивітрювання. У результаті таких екзотермічних перетворень виділяється теплова енергія повинна частково переходити в зовнішні оболонки: гідросферу і літосферу, а почасти розсіюватися у світовому просторі і брати участь уже в процесах космічного порядку, а в корі вивітрювання повинні накопичуватися найбільш інертні й малорухомі стану матерії. І це частково підтверджується великим поширенням на земній поверхні і в межах кори вивітрювання кисневих, водних, карбонатних та інших солеобразние сполук, які, будучи результатом взаємодії елементів літосфери з киснем, водою і вуглекислотою атмосфери, дійсно являють собою мало активні сполуки, з'єднання, якщо і здатні вступати в реакції, то переважно лише за умови припливу енергії ззовні.
Ці сполуки, занурюючись протягом наступних століть разом з пластами укладають їх осадових порід у більш глибокі оболонки земної кори знову змінюючи свої форми стану і піддаючись, перегрупування елементів, приймають нові запаси енергії і знову марнують і розсіюють її при поверненні в кору вивітрювання.
Таким чином, як ніби виходить, що як роздроблення гірських порід, що приводить їх у більш активний стан, так і сукупність екзотермічних реакцій, що охоплюють з'являються в корі вивітрювання ювенільні з'єднання - все це спрямовано до виділення енергії, яка, виявляючи себе в межах кори вивітрювання в різноманітних формах рухів і взаємодій, в кінці кінців, більшою чи меншою мірою розсіюється у світовому просторі.
3.2 Процеси утворення збагачених енергією активних ендотермічних з'єднань і систем.
Було б, однак, великою помилкою характеризувати кору вивітрювання як тільки область розсіювання енергії і освіти інертних сполук. У цьому випадку кора вивітрювання звернулася б, врешті-решт, у сховищі знеціненої відсталої нерухомої матерії-в оболонку, саму можливість існування якої ми не так давно заперечували. І дійсно, в цій же корі вивітрювання, як ми покажемо це далі, у величезній кількості і різноманітті протікають і діаметрально протилежні процеси - процеси поглинання та накопичення енергії - процеси утворення збагачених енергією активних ендотермічних з'єднань і систем.
Той, кому доводилося коли-небудь спускатися на пароплаві від гір Стрітенська вниз по Шилко, по всій ймовірності пам'ятає так звані «Цагаянскіе димлячі гори». Він пам'ятає, зрозуміло, що це, перш за все не гори, а лише високий, крутий обрив лівого берега Шилки, складений в цьому місці потужною товщею шаруватих пісків і пісковиків. Днем верхня частина деяку смугу цього берега виділяє клуби диму, особливо рясні і густі після дощу, коли вони низько стеляться над річкою і огортають пароплав, утруднюючи дихання у що знаходяться на палубі пасажирів. Вночі місце виділення диму позначається химерної форми рухливими світяться плямами, які час від часу розсипаються і вогненними змійками збігають вниз по схилу берега.
Деякий час це явище вважалося загадковим, і висловлювалося навіть думка, що тут має місце вулканічний процес, але після з'ясувалося, що в цагаянскіх пісковиках зустрічаються пласти лігніту і при поступовому руйнуванні вищерозміщеного пісковика, коли над лигнитов залишається порівняно невеликий шар пухкого піску, відбувається його самозаймання , що і є причиною появи диму. Само собою зрозуміло, що і в цьому випадку горіння (окислення) супроводжується витратою деякої кількості (теплової) енергії, але на цей раз витрачається не ювенільрая енергія матерії, що прийшла з глибин земної кори, а енергія космічна, попередньо зібрана та накопичена особливою формою матерії - живою речовиною.
Справді, нам відомо, що необхідною умовою життя і розвитку зелених рослин є не тільки певну кількість тепла, але і світла. Сонячне тепло і світло небесних тіл - ці форми космічної променистої енергії, яку отримує наша планета, поглинаються зеленими рослинами в процесі їх харчування та служать для утворення (синтезу) з вступників в організм рослини вуглекислоти, води і мінеральних елементів грунту нових багатих енергією (ендотермічних) сполук: крохмалю, клітковини, цукру, білків та ін Зелені рослини передають ці сполуки іншим рослинним організмам (паразитам і сапрофитам) і травоїдним тваринам, ці останні м'ясоїдним, а всі організми взагалі численним мікроорганізмам тління і гниття і таким шляхом конденсована космічна енергія поширюється на нашій планеті в особливій формі «живої речовини».
Розмноження і поширення організмів є, отже, чинником множення і розподілу на землі поглиненої космічної енергії. У зв'язку з тими різноманітними перетвореннями, які відчуває жива речовина й утворені їм органічні сполуки, ця енергія приймає різні форми: кінетичної, теплової, хімічної та ін і втягує, як ми побачимо далі, у взаємодії різні елементи і літосфери, гідросфери і, і атмосфери. Лігніт, збагачений вуглецем, продукт перетворення рослинних залишків, є лише однією з численних форм нагромадження космічної енергії. Його горіння, так само, як дихання живих організмів і, як тління їх трупів і залишків, супроводжується виділенням тепла і, отже, деяким розсіюванням енергії. Але не слід забувати, що одночасно міріади великих і дрібних організмів, що населяють землю і воду, незмінно поглинають космічну енергію і долучають її до процесів, що відбуваються на землі.
3.3 Геологічна роль біосфери і живої речовини в земній корі.
Область, населяють «живою речовиною», носить назву біосфери. Біосфера охоплює всю гідросферу, 3 нижні шари атмосфери і верхню оболонку літосфери. Ця охоплювана біосферою оболонка літосфери, тягнучись на глибину, до якої проникають коріння рослин і поширюються мікроорганізми, становить, очевидно, частина кори вивітрювання. Кора вивітрювання, таким чином, не збігається цілком з біосферою, але, у всякому разі, та її частина, яка входить до складу біосфери, відзначається всіма властивими живій речовині процесами. Тут відбувається і зародження, і розвиток, і поширення організмів, причому величезна кількість їх проводить в корі вивітрювання всі стадії свого розвитку, виробляючи специфічні, пристосовані до існування в землі, форми (наприклад, земляні хробаки, нижчі гриби і мікроорганізми грунту). У корі ж вивітрювання протікають як розкладання трупів і органічних залишків, так і інші форми їх перетворення, які залишають скупчення вуглецю у формі лігніту, антрациту, кам'яного вугілля, шунгита, вуглеводнів у вигляді нафти, озокериту, бітумінозних сланців і т. п. утворень. І необхідно відзначити, що ці останні форми скупчення космічної енергії вже виходять за межі активної біосфери і є, таким чином, засобом проникнення запасів космічної енергії в нижні частини кори вивітрювання, а потім і більш глибокі оболонки земної кори.
Вперше поняття про біосферу, як особливої ​​оболонці земної кори, було введено відомим геологом Е. Зюсом ( 1875 р .). Однак, геологічна роль біосфери і живої речовини "в земній корі отримала своє висвітлення лише в самий останній час в чудових роботах акад. В. І. Вернадського. Ці роботи російською і французькою мовами почали з'являтися лише з 1922 р . Найбільш повно погляди В.І. Вернадського викладені у виданні 1926 р . "Біосфера" (Ленінград, вид. ВРНГ) і "Нарисах геохімії" (Ленінград, 1927).
Раніше вважали, що органічне життя у море не тягнеться глибше 600 - 1000 м , Н тільки в кінці XIX століття експедиція на кораблі «Челленджер» виявила життя на найбільших глибинах океану.
Все це дає нам право стверджувати, що в корі вивітрювання разом з витрачанням і розсіюванням енергії є і поглинання її, і поряд з екзотермічними протікають ендотермічні реакції. Ці ендотермічні реакції не обмежуються синтезом органічних сполук у живій речовині, але, як це ми згодом дізнаємося ближче, проявляють себе у багатьох процесах, що охоплюють і мінеральні сполуки. Так, наприклад, поряд з окисленням ювенільних сірчистих сполук (FeS2, H 2 S), в корі вивітрювання під впливом розкладання органічних залишків виникають процеси відновлення, і зокрема сірчанокислі солі переходять в більш активні сірчані з'єднання і навіть вільну сірку. На противагу звичайним при вивітрюванні процесам освіти гідратних з'єднань і карбонатів, тут мають місце також процеси обезводнення і звільнення вуглекислоти карбонатів. І навіть інертний азот повітря проходить у корі вивітрювання за сприяння мікроорганізмів цілий ряд форм своїх з'єднань, що обумовлюють досить енергійні процеси.
Тепер підіб'ємо підсумки всього сказаного про корі і зоні вивітрювання. Отже, кора вивітрювання - це верхня частина літосфери, потрапляючи в яку, твердий масивний, матеріал більш глибоких зон земної кори перетворюється в пухке пластичний стан і збільшує поверхню свого зіткнення з газоподібної, пароподібної і рідким середовищем більше зовнішніх оболонок земної кори. Цей процес протікає в часі, і в даний історико-геологічний момент ми можемо спостерігати в різних місцях найрізноманітніші ступеня розвитку кори вивітрювання. У багатьох випадках оголений граніт, гнейс або яка-небудь інша виверження або метаморфічна порода виявляється на самій поверхні літосфери. Це означає, що оголило порода ще не встигла перетворитися на кластіческое стан, але процес її роздроблення і руйнування, безсумнівно, вже протікає. І дійсно, якщо ми уважно досліджуємо оголені частини таких порід, ми завжди знайдемо ті чи інші ознаки їх руйнування: тріщини, скупчення великих кам'янистих уламків біля підніжжя скель або так звані розсипи, щебінь, гравій і в більшій чи меншій кількості ще більш дрібний уламковий матеріал у формі піску або глінообразной маси.
Звідси випливає, що ми повинні строго розрізняти два поняття: 1) область або зону вивітрювання, тобто ту верхню частину літосфери, яка в окремих частинах і в окремі геологічні моменти може складатися з різного матеріалу, як вивержених і метаморфічних масивних, так і пухких осадових порід, але в межах якої процеси спрямовані в бік руйнування і роздроблення порід і освіти кори вивітрювання, і 2) сучасну кору вивітрювання, тобто ті частини поверхневої оболонки літосфери, які в даний геологічний момент вже складені з пухких, роздроблених продуктів вивітрювання - інакше кажучи, від усякого роду опадів, наносів і не піддалися ще метаморфізму осадових порід. Потужність зони або пояса вивітрювання визначається глибиною, на яку проникають фактори вивітрювання, що сприяють роздроблення, роздрібненню і руйнування гірських порід, тобто температурні коливання, дія розчинів, кисню і вуглекислоти повітря та ін. агентів. Цю потужність обчислюють, як ми вже зазначили вище, до 0.5 км від поверхні літосфери, тобто або від поверхні суші або від поверхні дна океанів і морів. До більш точному визначенню цієї величини ми ще повернемося згодом. Що стосується потужності сучасної кори вивітрювання, то зі зрозумілих причин вона не може перевершувати такої пояса або зони вивітрювання, але зате в бік скорочення вона може зменшуватися до розмірів 1м і менше. Такими видаються виходи скель вивержених і метаморфічних порід, нещодавно ізлівшіеся і тільки що остиглі лави, де юний покрив кори вивітрювання представляється поки ще незначним і нерозвинений.
3.4 Структура кори вивітрювання.
Сформована кора вивітрювання не представляється однорідною. Вже на підставі викладеного, ми можемо виділити в її межах досить відокремлену верхню, позначену біосферою, частина, яка носить назву, грунту.
Вся взагалі кора вивітрювання представляє собою, як ми бачили, складну дисперсну систему, в якій тверда фаза займає в середньому близько 70% всього простору, решта ж припадає на частку рідкої і газоподібної фази. Між елементами цих фаз виникають взаємодії, і грандіозна поверхню розділу між ними збільшує кількість та інтенсивність цих взаємодій. Енергія взаємодій і рухів в зоні і корі вивітрювання має два різні джерела: перший - це більш глибокі зони літосфери, звідки матерія приходить із запасом енергії, що переходить у зоні вивітрювання в різні активні форми; другим джерелом є промениста космічна і особливо сонячна енергія, яка поглинається зовнішніми оболонками земної кори і в тому числі зоною вивітрювання і також піддається трансформації. Особливо велику, але аж ніяк не ексклюзивну роль в цій трансформації відіграє біосфера, а в корі вивітрювання, отже, грунт.
Відповідно протікають в зоні вивітрювання поглинанню та розсіювання енергії, всі процеси і реакції, що відбуваються в її межах, можна розділити на дві категорії: виділяють енергію - екзоенергетіческіе і поглинають енергію - ендоенергетіческіе. До першої категорії відносяться процеси, спрямовані до зниження дисперсності матеріального середовища, а саме перехід з газоподібного в рідкий і з рідкого у твердий стан, поглинання газів і парів рідкими і твердими тілами, реакції гідратації, окислення і в тому числі дихання організмів і тління їх трупів , цілий ряд послідовних реакцій, спрямованих до утворення найменш розчинних нейтральних солей і т. п.
Всі ці процеси дають найменш працездатні форми вагомою матерії, які, проте, не утворюють складу відсталої матерії, але залучаються знову у взаємодії і руху, завдяки процесам другої категорії, а саме: підвищення дисперсності матеріальних систем, тобто роздроблення твердих тіл, переходу їх в рідке й газоподібне
В.І. Вернадський розрізняє три джерела енергії геологічних процесів: космічну (у тому числі сонячну), земну і внутрішню енергію матерії (див. «Нариси геохімії»). Ми не сумніваємося в єдиному початку всіх видів енергії і даємо поділ лише по просторовому ознакою, має значення тільки для даного стану даної системи.
Ці екзо-і ендоенергетіческіе взаємодії, тісно переплітаючись один до одного, і створюють ті приватні цикли і ті частини загальних циклів перетворення матерії, які властиві корі вивітрювання (Поливаний, 1934).
3.5 Кора вивітрювання і грунтоутворення.
Найважливішою ланкою геологічного кругообігу речовин на Землі є процес вивітрювання гірських порід і формування кори вивітрювання.
Типи порід. Вулканогенно-уламкові породи утворюються з уламків, викинутих під час виверження вулканів. Метаморфічні породи - продукт зміни інших порід під впливом тиску і високих температур без розплавлення і припливу або відтоку речовин, крім газоподібних. Метасоматичні породи, на відміну від останніх, утворюються в умовах, що забезпечують приплив чи відтік речовин і збереження початкового об'єму, незважаючи на підвищений тиск і температуру.
За характером впливу на грунтоутворювального процес гірські породи доцільно розділити на 4 групи: 1) магматичні породи і породи високотемпературної метаморфізації, 2) пухкі осадові та метасоматичні породи, 3) вулканогенно (або вулкано) уламкові породи, 4) щільні осадові, метаморфічні (низькотемпературної метаморфізації ) і метасоматичні породи.
Магматичні породи (I відділ) поділяються на 3 ряди за змістом лугів: нормальний, вапняно-лужний і лужної. Породи кожного з лав діляться на групи за змістом кремнезему: ультракіслие, кислі, середні, основні та ультраосновних. Нарешті, породи кожної групи за умовами кристалізації магми діляться на дві підгрупи: інтрузивні (глибинні, плутонічні) і ефузивні (ізлівшіеся, вулканічні).
Метаморфічні породи, що сформувалися при високій температурі (400-800 °), за складом і властивостями близькі до інтрузивним магматичним породам. Це граніто-гнейси, гнейси, кристалічні сланці, амфіболіти, чарнокіти, мігматити. Тому в класифікації почвообразующіх порід ми об'єднуємо ці породи з магматичними. За почвообразующімі ефекту вони близькі один до одного.
У результаті вивітрювання магматичних порід утворюються, перш за все, пухкі осадові породи. Найбільш важливі гранулометричні відмінності між ними, оскільки елементарні частинки різного розміру володіють різним мінералогічним і, отже, різним хімічним складом. Камені розміром, що перевищує 3 мм , Представлені головним чином уламками порід; гравій, жорстви, хрящ - частинки розміром 1-3 мм складаються з уламків порід і меншою мірою зерен мінералів, з яких найчастіше переважають кварц і польові шпати. Піщані (1-0,05 мм) і пилуваті (0,05-0,001 мм) фракції в більшості випадків складаються переважно із зерен кварцу і польового шпату з більш-менш значною домішкою важких мінералів: слюд, амфібол, піроксенів, рудних мінералів та ін . мулиста фракція (частки <з0, 001 мм) представлена ​​глинистими мінералами з домішкою кварцу, польових шпатів, аморфних речовин.
Породи різного гранулометричного складу володіють не тільки різним мінералогічним і хімічним складом, але й істотно різними водно-фізичними властивостями, що визначають напрямок грунтоутворення і родючість грунтів. Тому в пропонованому посібнику пухкі осадові породи поділяються, перш за все, по гранулометричному складу на наступні групи: грубоуламкові, піски, пилувато-суглинисті (леси і лесовидні суглинки), глини, валунні суглинки, багаточленні породи.
Опис пухких порід починається з лесів та лесовидних суглинків, оскільки саме на них зональні, биоклиматические фактори позначаються особливо яскраво і саме на них формується спектр грунтів, найбільш фундаментально вивчених з часу В.В. Докучаєва.
Пухкі породи є не тільки продуктом вивітрювання, але також утворюються в результаті метасоматічеських процесів - глубинного перетворення різних порід гидротермальнимі водами. Так виникають, наприклад, глини, особливо часто монтмориллонитовій. Тому II відділ грунтоутворюючих порід представляють не тільки пухкі осадові породи, але і пухкі метасоматичні породи.
III відділ грунтоутворюючих порід - вулканогенно-уламкові породи. Вони складаються з уламків, викинутих під час виверження вулкана. За походженням і властивостями займають проміжне положення між магматичними і осадовими породами.
В даний час ці породи вивчені менш, ніж породи іншого генезису, матеріалу за грунтоутворення на різних групах цих порід накопичено небагато. У посібнику основна увага приділена експлозівной-уламковим породам (попелу, туфам), які володіють найбільш своєрідними почвообразующімі властивостями.
IV відділ - щільні осадові, метаморфічні та ме тасоматіческіе породи, представлені породами, різноманітними за походженням, мінералогії, хімізму, фізичним властивостям. Сюди входять такі осадові породи, як уламкові глинисті сланці та пісковики, карбонатні вапняки, доломіт і мергелі, кременисті трепели і опоки. До цього відділу належать метаморфічні породи, які утворилися в умовах низької і середньої температурної ступені метаморфізму (до 400 °), - філяіти, зелені сланці, кристалічні вапняки і доломіт, кристалічні пісковики і така метасоматічеських порода, як серпентиніт, пропілен та ін
3.6 Елементарні процеси вивітрювання мінералів і порід.
Гірські породи магматичного походження утворюються в зовсім інших термодинамічних умовах порівняно з тими, в яких вони опиняються на денній поверхні. Тому гірські породи та мінерали магматичного походження піддаються дуже глибоким змінам під впливом умов, властивих наземної обстановці.
Подібного роду глибокі якісні зміни відбуваються з метаморфічними і щільними осадовими породами, які вже раніше піддавалися вивітрюванню і які знову вивітрюються після нового зіткнення з наземними умовами.
Вся сукупність складних і різноманітних процесів кількісного та якісного зміни гірських порід і складають їх мінералів під впливом атмосфери, гідросфери і біосфери називається вивітрюванням. У процесах вивітрювання відбувається руйнування одних гірських порід і мінералів та освіта інших порід і знову синтезованих мінералів.
Процеси вивітрювання гірських порід відбувалися на Землі і до появи життя, але вони були стерильними. Вік процесів вивітрювання надзвичайно великий і йде далеко до початку історії формування осадових порід, тобто до 3 млрд. років.
Вся товща осадових порід земної кори, а також оболонка гранітних і метаморфічних порід пройшли через тривалі і неодноразові цикли вивітрювання і метаморфізму.
Спочатку вивітрювання захопило переважно породи магматичного походження, так як осадових порід (виключаючи опади космічного і вулканічного походження) ще не існувало. Виникнення життя на Землі якісно змінило і суттєво прискорило процеси вивітрювання як шляхом безпосереднього впливу вищих і нижчих організмів па гірські породи, так і опосередковано через вплив продуктів їх життєдіяльності. У міру формування на земній корі товщ осадових і метаморфічних порід вивітрювання в своєму подальшому розвитку захоплювало і їх. Проте далеко не вся товща осадових порід піддається сучасному вивітрюванню.
До сфери сучасного вивітрювання включаються лише верхні свити земної кори, що знаходяться під безпосереднім впливом агентів атмосфери, гідросфери і біосфери.
До процесів вивітрювання необхідно відносити також і ті зміни гірських порід, які відбуваються під морськими або грунтовими водами. Іноді ці зміни називають «гарміролізом». Руйнування гірських порід водоносних горизонтів вкрай посилюють мінералізовані розчини, що, у свою чергу, веде до появи в грунтових водах нових рухомих сполук.
Сукупність процесів вивітрювання гірських порід настільки глибоко їх перетворює, що виникає необхідність виділяти особливу геологічну формацію сучасних осадових порід, утворену землистими продуктами - так звану кору вивітрювання.
Потужність і мінералогічний склад кори вивітрювання залежать від інтенсивності вивітрювання (особливо високою у вологому теплому кліматі), тривалості цих процесів, а також від умов зберігання та перенесення продуктів, що утворюються при вивітрюванні.
На перший погляд абсолютно незмінна поверхню скель магматичних гірських порід в дійсності має тонку (1-2 мм) плівку вивітрювання, що утворилася під впливом кліматичних чинників і мікроорганізмів.
Поверхня гранітів та гнейсів Скандинавії і Карелії, що звільнилися від льодовикового покриву 5-6 тис. років тому, часто має кору вивітрювання, рівну 10-20 см. червоноколірні кора вивітрювання в субтропічних районах західної Грузії досягає потужності 7-10 м у а третинні аллітние кори вивітрювання вологих тропічних районів Азії та Африки досягають потужності 150 м .
Теплий вологий клімат дуже збільшує інтенсивність і ступінь вивітрювання
Необхідно розрізняти сучасні, древні і копалини кори вивітрювання. Сучасні кори вивітрювання утворилися в четвертинному періоді або лише в післяльодовиковий час. У деяких районах, наприклад у Західному Закавказзі і Центральній Азії, кора вивітрювання збереглася і продовжує формуватися безперервно з третинного часу. У тропічній Африці аллітние і бокситові товщі існують з третинного і, можливо, крейдяного періодів.
Потужні кори вивітрювання, як сучасні, так і древні, можуть зберегтися лише в умовах відносно рівнинного рельєфу або на схилах і, особливо під покривом лісів, що захищають мелкозем від змиву. Підняття і розчленування суші, природно, не сприяє збереженню продуктів вивітрювання на місці і утворення потужної залишкової кори вивітрювання. Тому області піднять і особливо гірські безлісі території характеризуються відсутністю потужної кори вивітрювання.
Поховані і вдруге розкриті ерозією стародавні кори вивітрювання третинного, юрського, девонського і навіть докембрійського віку описані на території Центрального Казахстану, Уралу, Україна. Це древні кори вивітрювання, що мають потужність до 60-300 м (Гінзбург, 1947), переживали вкрай складну історію. При опусканні суші вони були закриті новими осадовими відкладеннями. Проте, потім на багатьох просторах Центрального Казахстану і Південного Уралу стародавні кори вивітрювання були виведені ерозією на поверхню. Вони є субстратом для сучасного грунтоутворення. Те ж спостерігається і на інших континентах (наприклад, в Австралії).
На території Радянського Союзу описані чотири різновиди копалин древніх кор вивітрювання: а) окремневшіе, властиві умовам напівпустельного і пустельного клімату третинного періоду на території Центральної Азії; б) каолінітові, властиві умовам вологого, м'якого, помірного або волого-субтропічного клімату карбонового періоду на величезних просторах Україна і Уралу; в) аллітние (оксиди алюмінію) - в умовах тропічного вологого клімату мезозою на території Уралу, Сибіру, ​​Казахстану, р) бокситові-в районах Курської магнітної аномалії.
Б.Б. Полин (1934) ввів поняття про залишкові і акумулятивних типах кори вивітрювання. До нього корою вивітрювання називалися лише залишкові продукти, що накопичилися па місці їх утворення. У подальшому викладі ми розрізняємо залишкові, транзитні і акумулятивні типи кори вивітрювання, які формуються залишковими та переміщеними продуктами вивітрювання.
Для залишкової кори вивітрювання характерно певне поєднання горизонтів (шарів) зверху вниз. Самі верхні горизонти кори вивітрювання зазвичай суміщені з грунтом, збагачені гумусом і представлені новоствореними мінералами, глибоко відмінними від мінералів вихідної гірської породи.
Підгрунтові товщі залишкової кори вивітрювання мають лише слабкі ознаки змісту гумусу, але вони також досить відрізняються від вихідних гірських порід і можуть мати значну потужність. Нарешті, в нижній частині товщі кори вивітрювання простежуються явні риси слабко зміненої вихідної гірської породи. Ще глибше з'являється власне гірська порода, не порушена вивітрюванням або змінена лише в малому ступені. Рис. 17 добре показує приклад досить потужною (9-10 м) залишкової ферраллітних кори вивітрювання серпентину, що утворилася в умовах тропіків Куби.
Процеси вивітрювання і грунтоутворення тісно пов'язані між собою як у просторі, так і в часі. Однак якщо в процесах вивітрювання провідними є фактори абіотичні, то в процесах грунтоутворення - біологічні, пов'язані з життєдіяльністю вищих і нижчих рослинних і тваринних організмів. У сучасну біогенну стадію існування земної планети це поділ умовно, так як і вода, і двоокис вуглецю, і кисень - головні агенти вивітрювання - самі мають біогенний характер.
У малопотужних залишкових корах вивітрювання грунтові горизонти практично повністю збігаються з товщею кори вивітрювання. У цих випадках грунтоутворення невіддільне від вивітрювання ні в часі, ні в просторі. Дуже важко також розділити грунтоутворення і формування акумулятивних типів кори вивітрювання, тому що ці процеси часто йдуть одночасно і поєднані в просторі.
Тільки для потужних древніх грунтів і стародавніх, залишкових кір вивітрювання характерно ясне відокремлення грунтового профілю від глибше лежачих горизонтів кори вивітрювання. Потужність залишкової кори вивітрювання досягає десятків і сотень метрів, потужність ж грунтового профілю складає зазвичай не більше 5-7 м, що визначаються глибиною проникнення прямих біогенних факторів (коренів, землероев, хробаків, які сходять струмів гумусових розчинів).
У залежності від природних умов, властивостей гірських порід, тривалості та історії процесу формуються типи і різновиди кори вивітрювання: юні або стародавні, залишкові, транзитні або акумулятивні, кислі, нейтральні або лужні, багаті чи бідні набором, мінералів та елементів живлення рослин, сприятливі або несприятливі для розвитку грунтів того чи іншого рівня родючості. Тому знання процесів утворення і типів кори вивітрювання є одним з найважливіших умов правильного розуміння походження і властивостей грунтів і грунтового родючості.
Хоча термін «вивітрювання» широко увійшов у геологію і грунтознавство, не можна вважати його вдалим. Деякі радянські і західні дослідники вживають термін «зміна» (альтерація), але він не одержав визнання в російській мові. Найбільш повно сучасне уявлення про всю сукупності процесів руйнування гірських порід, транспорту і перевідкладення продуктів руйнування, утворення свіжих осадових порід у тісному поєднанні з грунтоутворення передає термін, запропонований А.Є. Ферсманом (1934) - гіпергенезу (гіпергенні процеси, гіпергенних оболонка).
Поділ процесів вивітрювання на приватні форми проводиться умовно. Вивітрювання представляє собою єдиний процес. Але цей процес винятково складний і пов'язаний з наступними групами факторів.
Фізико-механічні фактори: зменшення тиску після виходу порід на поверхню; коливання температури і відмінності в лінійному і об'ємному розширенні; бічний тиск, що викликається адсорбированной водою, льодом, корінням зростаючих рослин або кристалами утворилися солей; руйнівна діяльність текучої води, що рухається льоду, зсувів або вітру.
Хімічні та фізико-хімічні фактори: гідратація; розчинення у воді з кислою або лужною реакцією; гідроліз; окислення - відновлення; карбонатизація; дебазація; десілікація; сорбція; коагуляція.
Біологічні та біохімічні фактори: поглинання рослинами і бактеріями елементів в обмін на виділювані аніони і катіони; хімічні сполуки, які утворюються при житті і після смерті організмів, особливо органічні кислоти, гумус і хелати, продукти повної мінералізації органічних речовин, реакції відновлення та окислення, зобов'язані мікроорганізмам , і т. д.
Враховуючи специфічне значення перерахованих факторів, часто вживають вирази: фізичне вивітрювання, хімічне вивітрювання, біологічне вивітрювання; в той же час завжди мається на увазі, що ці фактори вивітрювання діють спільно. Проте відома послідовність у змінах провідного значення факторів вивітрювання є. Так, на самих ранніх стадіях йде переважно фізико-механічне вивітрювання. У міру зростання роздробленості породи до цього додається хімічне та біохімічне вивітрювання; посилюється руйнування первинних мінералів і новоутворення вторинних.
На більш пізніх стадіях і, особливо у вологому теплому кліматі, коли запроваджувалися глини мінерали і розвинулася поглинальна здатність, хімічна (включаючи фізико-хімічні процеси) і біологічне перетворення матеріалу є вже головним чинником вивітрювання. На цій стадії поступово завершується розпад первинних мінералів і, що найголовніше, відбувається руйнування і ресинтез вторинних мінералів до їх найбільш стійких для даних умов форм.
Для оцінки ролі окремих явищ, складових процес формування кори вивітрювання, доцільно розглянути окремо особливості механічного, хімічного, фізико-хімічного та біологічного зміни гірських порід.
3.7 Механічне роздроблення і зростання дисперсності гірських порід.
Найважливіша роль у процесах вивітрювання належить механічному роздроблення гірських порід і зростання ступеня дисперсності. Масивне монолітне додавання і макрокрісталліческая структура, властиві магматичним і метаморфічних порід, втрачаються. Вивітрілих порода через ряд стадій перетворюється на суміш уламків тим меншого діаметру, чим довше триває або інтенсивніше проходить вивітрювання і чим краще зберігаються утворилися продукти. Початкові тріщини остигання порід або термічного вивітрювання, посилені дією зростаючих коренів дерев, поділяють породу на великі блоки і брили діаметром 2-3 м. Потім з часом утворюється грубий матеріал з розміром уламків близько 5-10 см. І, нарешті, порода перетворюється на мелкообломочную землисту масу. Механічний склад товщі робиться гравійним, а в подальшому суглинних і глинистих. Питома вага породи з величин 2,5-2,6 зменшується до 1,3-1,5. З'являється пористість, що досягає з часом 45-50% обсягу.
Завдяки спільному зростанням дисперсності та придбання аморфного або прихованокрісталлічеського будови розвивається поверхнева енергія і поглинальна здатність. Формуються також повітропроникність, вологоємність і водопровідність. Всі ці якісні ознаки відсутні в магматичних і метаморфічних вихідних породах.
3.8 Розчинення речовин.
У міру зростання ступеня роздробленості вивітрюються гірської породи у водні розчини і газову фазу поступово переходять компоненти, які були пов'язані в мінералах гірських порід. Води, мігруючі в корі вивітрювання, завдяки цьому набувають певний склад, що відображає особливості порід і стадію вивітрювання. Кислі породи відносно легко віддають у розчин Li, В, Na, C1, К, Si, A1. Води, що проходять через основні породи, легше збагачуються сполуками Mg, Ca, Ni, Си. Тому циркулюючі в породах розчини в одних випадках відносно багаті лугами і кремнеземом, а в інших - лужними землями.
У вивержених породах також є гази в поглиненої формі або у вигляді бульбашок: С1, СО та СО 2 і H2S, N і ін При руйнуванні ці породи віддають закис вуглецю, вуглекислоту, сірководень, метан, водень, азот, хлор, пари соляної кислоти , аргон.

4. Гірські породи та їх роль у грунтоутворенні.
Літосфера, тобто тверда оболонка земної кулі, складається із закономірних асоціацій різних мінералів, що утворюють певні типи гірських порід. Верхні горизонти цих порід під впливом кліматичних і біологічних факторів перетворюються в грунти. Відмінності у властивостях почвообразующіх гірських порід успадкують грунтами. Однотипні грунти, що утворилися на неоднакових гірських породах; завжди різняться.
Особливо великий вплив гірських порід на початкових стадіях грунтоутворювального процесу. Механічні властивості гірських порід, їх щільність і проникність, мінералогічний склад, і хімічні особливості істотно позначаються швидкості і напрямку грунтоутворювального процесу. Початковий запас гірських породах фосфору, кальцію, сірки, калію та інших елементів значною мірою визначає рівень і стійкість природної родючості грунтів, особливо у вологому кліматі. При рівнинному рельєфі варіації властивостей грунтоутворюючих порід зазвичай незначні. У країнах гірського рельєфу строкатість гірських порід виключно велика, і там пряме їх вплив на особливості грунтоутворення найбільш різко виражена.
Гірські породи зазвичай поділяють на три великі групи: магматичні (або масивно-кристалічні), осадові і метаморфічні.
4.1 Магматичні породи.
Масивно-кристалічні породи представляють собою охолоджену і затверділу магму, яка вийшла на поверхню землі чи застигла у вигляді великих тіл на глибинах. Ці гірські породи, як правило, мають дуже щільну масивну структуру, кристалічна або скритокрісталліческіе зернисте будову. За хімічним складом вони складаються головним чином із з'єднань кремнію, алюмінію, заліза, лугів, магнію та кальцію. Однак у різних гірських породах цього типу співвідношення названих компонентів значно варіює. Так, в залежності від вмісту і співвідношення сполук кремнію і лугів, з одного боку, заліза, кальцію і магнію - з іншого, розрізняють магматичні породи кислі і основні. В. цілому магматичні породи різко відрізняються від осадовими.
Кислі магматичні породи включають граніти, грануліти, пегматити, ріоліти, ліпарити та ін Для них характерний високий вміст кремнезему (63-77 вагу.% SiCb), помітна кількість натрію і калію, невеликий вміст заліза, незначна - кальцію і магнію, щодо підвищений - фтору і бору. Кислі магматичні породи зазвичай забарвлені в світлі і буруваті тони; в них чітко розрізняються кристали кварцу, польових шпатів, слюд. Породи містять підвищену кількість рубідію, барію, рідкісних земель, ітрію, молібдену, цирконію, урану, радію. У той же час кислі вивержені породи відрізняються малим вмістом хрому, цинку, нікелю, кобальту, міді, титану. Кислі магматичні породи містять велику кількість газів, які при нагріванні можуть бути виділені (СО, СОГ, H ^ S, СНз, Н, N, Cl, HC1).
Продукти вивітрювання і грунту, які утворюються з кислих магматичних порід, наприклад гранітів, особливо на ранніх стадіях вивітрювання відрізняються рихлістю, піщанистого і гравійних характером матеріалу, більш-менш достатнім вмістом калію, пов'язаного з мінералами групи слюд. Проте в умовах дуже вологого клімату, при сильному вилуговуванні атмосферними опадами грунту, які утворюються з гірських порід кислої магми, швидко втрачають родючість і набувають підвищену кислотність внаслідок інтенсивного вимивання лужних і лужноземельних металів.
Основні магматичні породи, які включають базальт, перідотіт, дуніт, габро, характеризуються низьким вмістом кремнезему (40 - 60 вагу.%). Більша частина цього кремнезему пов'язана в алюмосилікатних мінералах. Вільний кремнезем у вигляді кварцу міститься лише в невеликій кількості. Основні магматичні породи на відміну від кислих відносно багаті сполуками заліза, марганцю, хрому, кобальту, цинку, титану, нікелю, міді. Вони мало містять цирконію, ітрію, рідкісних земель, барію, рубідію, літію, радію. Гірські породи лужної магми відрізняються дуже темною, іноді чорним забарвленням, що пояснюється відсутністю кварцу і переважаючим вмістом темно-забарвлених мінералів, таких, як олівін і ін Продукти вивітрювання і грунтоутворення на гірських породах лужної магми зазвичай швидко набувають глинистий характер, тривалий час зберігають лужну і нейтральну реакцію, відрізняються підвищеним вмістом грунтового гумусу і вторинних глин мінералів монтмориллонитовій типу (рис. 32); грунти, що утворилися на таких породах, відрізняються високим і відносно стійким родючістю навіть в умовах вологого тропічного клімату.
Між двома основними групами масивно-кристалічних магматичних порід - кислими і основними - існує ряд перехідних груп, серед яких деякі ближче до основних порід, наприклад андезити і діабази, а деякі, наприклад діорити, навпаки, ближче до порід кислої магми.
Граніти і близькі до них породи кислої магми на півночі Європи утворюють так званий Фенно-Скандинавський щит. Великі простори зайняті гранітами і ріолітов в Південному Китаї, Латинській Америці (особливо в Бразилії) і Африці. У двох останніх широко поширені стародавні граніти, які вийшли на поверхню в результаті тривалої ерозій денудації.
Основні породи - базальт, андезит і вулканічна лава є субстратом сучасного грунтоутворення в Західній Грузії, Вірменії, Туреччини. Дуже великі території Центральної Індії, так зване Деканське плато, зайняті породами цього ж типу. Саме на перевідкладеним продуктах вивітрювання цих порід утворилися знамениті за своїм родючості темнофарбовані грунту, так звані регури (чорні бавовняні грунту). Основні вивержені породи часто зустрічаються на території Сибіру, ​​Японії, Австралії, Ефіопії, Єгипту, Чилі та Мексики, а також на територіях усіх областей третинного, четвертинного і сучасного вулканізму в Латинській Америці, Африці, Азії й особливо на островах Тихого океану, таких, як Гавайські, Галапагоські та ін
Серед масивно-кристалічних порід переважають (47%) кислі, тобто граніти і близькі до них породи, андезити складають 24%, а типові основні породи - базальти займають по поширеності третє місце і становлять 21%.
4.2 Метаморфічні породи.
Метаморфічні породи є як би перехідними між осадовими і масивно-кристалічними магматичними породами. Якщо стародавні осадові породи після занурення місцевості піддавалися високому тиску і впливу особливо високих температур, вони могли придбати схожість з магматичними породами, хоча риси їх осадового походження не цілком зникали. Такі мармур, кварцити, сланці, конгломерати. У числі метаморфічних порід особливо важливі гнейси, мінералогічний і хімічний близькі до гранітів. Треба відзначити, що на поверхні земної кулі і гнейси, і метаморфізованих глинисті сланці займають разом з гранітами, гранулітів і пегматитами величезні поверхні. Не виключено, що самі граніти є продуктами давнього вивітрювання, седиментації і глибокого метаморфізму.
4.3 Осадові почвообразующіе породи.
Хоча вивержені породи широко поширені, все ж основні прверхності земної суші покриті осадовими породами. Тому можна вважати, що в сучасну епоху грунтоутворювального процес відбувається головним чином на осадових породах.
Осадові породи почали утворюватися на нашій планеті в ранні епохи її існування. У ході геологічної історії на земній кулі накопичилися величезні товщі осадових порід різного віку та різного типу. За підрахунками норвезького геохіміка В.М. Гольдшмідт (1938), за час існування земної планети з поверхні кожного 1 см 2 в результаті вивітрювання в ерозії було зруйновано і змито до 160 кг первинних магматичних гірських порід. З них утворилося в середньому на кожен 1 см 2 до 169,6 кг осадових гірських порід. Беручи до уваги, що поверхня земної кулі складає 510 100 934 км 2, можна оцінити вірогідну масу всіх осадових порід, разом узятих. Шаруваті товщі осадових порід накопичувалися на дні океану, морських і озерних водойм і рівнинах, що оздоблюють гори, куди "вони виносилися льодовиковими, водними і повітряними потоками.
Осадові породи за об'ємною вагою значно легше магматичних. Їх забарвлення різноманітніше і, як правило, світлішими; монолітне додавання і кристалічна структура в осадових породах в більшості не виражені. У числі осадових порід дуже важливо розрізняти групи морського і континентального походження (відкладені без участі морських вод).
У числі осадових порід значно переважають глинисті сланці (77%), пісковики та вапняки займають підлегле місце (11,3 до 5,9% відповідно). Решта припадає на частку солей різного роду (5,8%).
Осадові породи морського походження. Сюди відносяться вапняки, конгломерати, пісковики, глинисті сланці, глини. Ці породи характеризуються щільною консистенцією, включають залишки морської фауни і флори, а також мають домішка вапна і легкорозчинних солей, захоплених опадами у процесі їх седиментації. З осадових порід морського походження найбільш специфічні вапняки, пісковики і кварцити. На вапняках, які іноді на 75-95% складаються з вуглекислого кальцію або доломіту, при вивітрюванні і грунтоутворенні утворюються глинисті структурні грунту нейтральною або слабощелочной-реакції, нерідко з високим вмістом грунтового гумусу, з хорошими фізичними властивостями і, як правило, з високим рівнем природної родючості. Кварцит та пісковики, що складаються головним чином з цементованих мас кварцу і піску, при вивітрюванні і грунтоутворенні дають матеріал піщанистому-гравійно-механічного складу, бідний елементами живлення рослин і, низької родючості.
Осадові породи морського походження поширені широко, але на платформах вони покриті континентальними опадами. Горотворні процесами і денудацією морські осадові породи виводяться на поверхню і є субстратом грунтоутворення.
Континентальні осадові породи. Рівнинні території і пологі схили на суші звичайно покриті відкладеннями осадових порід континентального походження, таких, як конгломерати, галечники, пісковики, піски, глини і суглинки, солі та ін Континентальні осадові породи як би плащем вивітрювання закривають вивержені і стародавні морські осадові породи, утворюючи покриви біля підніжжя гірських хребтів, в конусах виносу гірських потоків, у древніх долинах і дельтах річок. Континентальні осадові породи приносяться і перерозподіляються на суші головним чином у результаті руху льодів, текучої води і повітряних мас. Континентальні відклади, тому не містять залишків морської фауни і флори і не включають легкорозчинних морських солей. Лише ті осадові континентальні породи, які утворилися в умовах жаркого сухого клімату, містять значну кількість солей, хімізм яких, однак, відрізняється від морського.
Морські і континентальні осадові породи можуть бути дуже давніми або молодими - відкладеними в четвертинний період. Новітні осадові породи безперервно утворюються і в даний час. Стародавні осадові породи в залежності від їх віку можуть бути значно змінені. Новітні осадові породи і породи четвертинного часу зазвичай більш-менш пухкі, мають порівняно низький `ємна вага (0,9-1,6). Вони характеризуються високою пористістю, більш-менш ясною шаруватість. Чим древнє осадові породи, тим більше вони змінені. Вони робляться щільнішими, їх об'ємна вага зростає до 1,9-2, первісна шаруватість і пористість зменшуються або зникають. Рихлість і розсипчастість осадових порід з віком змінюються цементування і щільністю. Зазвичай цементація відбувається під впливом високого тиску, високої температури, циркуляції і накопичення в породі вторинних сполук вапна, оксидів заліза і марганцю і найбільш часто сполук кремнезему.
4.4 Походження і хімізм осадових порід
Як морські, так і континентальні осадові породи можуть бути поділені на підгрупи в залежності від способу накопичення: механічні наноси, хімічні опади, продукти біогенного генезису.
Механічні наноси. У залежності від розміру уламків порід, перевідкладеним під впливом сили тяжіння, руху льодовиків, текучої води або вітру, розрізняють:
а) грубоуламкові наноси: кам'яниста морена, галечники, відкладення щебеню, жорстви, гравію;
б) піски (розміри частинок 1,00 - 0,10 мм ), Відкладені прибережними Усікновення морів і озер, потоками льодовикових вод, річок, струмків, вітром (бархани і дюни);
в) суглинки (розміри частинок 0,1 G-O, 0l лик), відкладені льодовиковими, дощовими або річковими потоками, течіями озерної або морської води. Розрізняють суглинки легкі, що переходять в піски, і більш важкі, перехідні в глини. Нерідко суглинки шаруватих і мають конкреції окислів заліза, марганцю чи скупчення вапна і гіпсу.
Серед суглинних осадових порід особливо важливі для грунтоутворення леси і лесовидні породи, що займають величезні простору в Центральній Азії і Східній і Центральній Європі, а також на рівнинах Аргентини, Уругваю та Сполучених Штатів Америки. Грунти, що утворюються на лесах і лесовидних суглинках, зазвичай відрізняються високим і стійким родючістю.
г) глини (розміри частинок менше 0,01 мм ) - Опади, відкладені на дні стоячих водойм, в річкових і дельтових озерах, особливо в озерах льодовикового походження, в морських лагунах, естуаріях і затоках. Залежно від умов походження глини можуть містити легкорозчинні солі, скупчення сполук заліза, алюмінію, марганцю, конкреції і горизонти вапна, кристали і прошаруй гіпсу.
Глини, як правило, більш-менш шаруваті. Іноді ця шаруватість прихована, і частіше вона чітко виражена. У порівнянні з пісками і суглинками глини набагато більш забезпечені елементами мінерального живлення рослин: фосфором, калієм, кальцієм, міддю, цинком, кобальтом. Часто в глинах присутні органічна речовина і азот.
Проте фізичні властивості глин іноді можуть бути вкрай несприятливими для грунтової родючості. Це залежить від мінералогічного складу глин. Глини, що містять значну кількість аморфних, некрісталлізованних аллофаноідних мінералів, а також мінералів групи монтморилоніту, мають вкрай високою гідрофільністю, часто безструктурної і дуже низькою проникністю для вологи та повітря, що обумовлює низьку природну родючість грунтів. З глинами, що утворилися в аридних умовах, іноді пов'язано також присутність значних кількостей токсичних солей, що призводить до високої вихідної засоленості грунтів, що утворилися на цих глинах.
Хімічні опади. У морських лагунах і затоках, а також в озерах, розташованих в умовах сухого жаркого клімату, внаслідок інтенсивного випаровування з розчину випадають і осідають різні хімічні сполуки. Цим шляхом утворюються значні товщі хімічних осадових порід, склад яких тісно пов'язаний з геохімічної обстановкою місцевості і умовами природного середовища. Хімічні опади можуть бути абсолютно чистими або більш-менш забрудненими домішками механічних опадів - глинистих, піщаних і навіть кам'янистих частинок. Прикладом таких осадових порід може бути прісноводний мергель, тобто вапняна осадова порода, що містить не менше 20-30% вуглекислого кальцію і утворюється при випаровуванні прісної жорсткої озерної або грунтової води. На дні соляних озер або заток і морських лагун з підвищеною концентрацією води відбувається хімічне осадження гіпсу, мірабіліту, тенардіта, кухонної солей кремнезему, оксидів заліза і марганцю сполук мікроелементів.
У минулі геологічні епохи, зокрема в Пермську, процеси. утворення хімічних осадових порід були особливо поширені. Цим шляхом утворилися потужні поклади вапняків, гіпсів, соляних відкладень, які використовуються як сировина для цементної та хімічної промисловості. Грунти, утворені на чистих хімічних опадах солей, в більшості випадків відрізняються вкрай низькою родючістю; Освіта хімічних опадів у сучасних умовах також широко поширене. Так, у чорноморських лиманах можна часто спостерігати; соляні бруду і концентровані соляні розчини, з яких випадає в осад сульфат або хлорид натрію. Те ж спостерігається в затоці Каспійського моря Кара-Ботаз-Гол. У соляних озерах Західного Сибіру і Казахстану йде сучасне накопичення майже чистих опадів сірчанокислого і вуглекислого натрію. Рівнинні пустелі Перу закриті потужними пластами сірчанокислих і азотнокислих «далей давнього походження.
Грунти, що утворюються на вапняках і крейді, зазвичай відрізняються високою родючістю і сприятливими фізичними властивостями. У багатьох випадках тонкі колоїдні глини утворилися в природі так само, як продукти хімічного взаємного осадження сполук кремнезему і полуторних окислів з водних розчинів.
Осадові породи біогенного походження. Особливу групу осадових порід представляють багатометрові скупчення органічної речовини, головним чином рослинного походження. Органічне речовина може накопичуватися в заростають озерах, які поступово завойовуються торфом. У дельтах річок тропічних озера і острови заростають потужними лісами, перевитими ліанами, а також болотною рослинністю. Численні покоління таких лесоболотная формацій, що розвиваються одна на іншого, супроводжуються накопиченням величезних кількостей рослинної маси і переміжних товщ алювію, які, ховаючи новими мінеральними відкладеннями, під впливом підвищеного тиску, температури та анаеробного розкладання, можуть перетворитися на лігніт або кам'яне вугілля.
Прісноводні Післяльодовикові озера відрізнялися інтенсивним життям, різноманітної макро-, мезо-і мікрофлорою і фауною. Це вело до того, що на дні прісноводних озер відкладалися значні товщі найтоншого органічного мулу) який отримав назву «сапропель». У древніх лагунних осадових відкладах формувалися поки ще не зовсім з'ясованими шляхами бітумінозні породи, асфальти, бітуми і нафту.
Органогенних опадами є деякі вапняки, трепел (скупчення крем'яних панцирів діатомових водоростей), У Карелії і на Кольському півострові на поверхні виявилися древні (нижній протерозой) біогенні опади - шунгіти, на яких формуються досить родючі темні грунту.
Органогенні осадові породи зазначеного типу не займають великих безперервних просторів, але вони можуть систематично зустрічатися на обмежених територіях і, таким чином, грати істотну | роль у формуванні своєрідних грунтів, завжди забезпечуючи останнім високу гумусність. Найбільш відомі грунту, утворені на четвертинних торфу і торфових відкладах. Грунти, які сформувалися в процесі мінералізації осоково-очеретяних торфовищ, зазвичай відрізняються високою природною родючістю. Осушення осоково-очеретяних торфовищ у Білорусії і Західного Сибіру дозволяє отримати великі масиви високородючих грунтів, утворених на органогенних опадів. Відкладення сапропелю використовуються як добриво, що містить органічну речовину, фосфор, калій, азот та інші поживні елементи.

Висновок.
Відмінності у властивостях почвообразующіх гірських порід відображаються на характеристиках грунтів. Однотипні грунти, що утворилися на неоднакових гірських породах; завжди різняться.
Масивно-кристалічні гірські породи, як правило, мають дуже щільну масивну структуру, кристалічна або скритокрісталліческіе зернисте будова, в умовах дуже вологого клімату, при сильному вилуговуванні атмосферними опадами грунту, які утворюються з гірських порід кислої магми, швидко втрачають родючість і набувають підвищену кислотність внаслідок інтенсивного вимивання лужних і лужноземельних металів. Продукти вивітрювання і грунту, які утворюються з кислих магматичних порід, наприклад гранітів, особливо на ранніх стадіях вивітрювання відрізняються рихлістю, піщанистого і гравійних характером матеріала.Метаморфіческіе породи є як би перехідними між осадовими і масивно-кристалічними магматичними породамі.Хотя вивержені породи широко поширені, всі ж основні прверхності земної суші покриті осадовими породами. Тому можна вважати, що в сучасну епоху грунтоутворювального процес відбувається головним чином на осадових породах.

Список літератури
1. Ковда, Основи вчення про грунти М., 1981.
2. Самойлова, Почвообразующие породи М., 1983.
3. Поливаний, Кора вивітрювання Л., 1934.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Геологія, гідрологія та геодезія | Реферат
128.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Типи порід колекторів гранулометричний склад порід колекторські властивості тріщинуватих порід
Руйнування і вивітрювання гірських порід
Типи порід колекторів гранулометричний склад порід колекторські властивості тріщинуватих
Зональність земної поверхні
Підготовка гірських порід до виймання
Обробіток плодових і ягідних порід
Особливості будови деревних порід
Термобарогеохімія у вивченні кристалічних порід
Механіка гірських порід і грунтів
© Усі права захищені
написати до нас