Тема. Роль экзогенных процессов в формировании рельефа

Лекция 4.

1. Экзогенные процессы и их роль в формировании поверхности Земли.

2. Выветривание горных пород.

3. Геологическая деятельность ветра.

4. Геологическая деятельность поверхностных вод.

5. Геологическая деятельность подземных вод.

6. Геологическая деятельность рек.

7. Геологическая деятельность моря.

8. Геологическая деятельность ледников. Вечная мерзлота.

Литература:

1. Сущность экзогенных процессов состоит в том, что различные горные породы под воздействием факторов внешней среды (климат, вода, ветер, лед, организмы) действуют на горную породу, разрушают ее, образуя различные осадочные породы. В деятельности экзогенных процессов выделяют 3 стадии:

1) выветривание – разрушение и химическое разложение твердого вещества земной коры;

2) транспортировка – это перенос продуктов разрушения ветром, водой, льдом и т.д.;

3) седиментация – это осадконакопление или отложение продуктов разрушения.

Первые две стадии называются денудация. Интенсивность этих процессов и каждого из них зависит от рельефа местности, от физико-химического состава и климатических условий.

Экзогенные процессы связаны с эндогенными и вызывают противоположные процессы. Экзогенные процессы разрушают поверхность Земли, выравнивают, нивелируют рельеф местности. Т.о., экзогенные процессы преобразуют рельеф Земли и создают осадочный чехол земной коры. На 75% поверхность Земли покрыта осадочными породами разной мощности.

2. Выветривание горных пород – процессы физического разрушения и химического разложения горных пород и минералов, вызываемые воздействием на них солнечного тепла, атмосферных осадков, воздуха и организмов.

В зависимости от факторов действия на породу различают 3 вида выветривания: физическое, химическое и биологическое. Все они взаимосвязаны между собой и протекают одновременно.

Физическое выветривание – это процесс механического разрушения горных пород без изменения химического состава. Этот процесс протекает под влиянием многих факторов, важными из которых являются:

- резкое колебание температуры – термическое выветривание;

- действие замерзшей воды – морозное выветривание;

- увлажнение пород дождевыми водами;

- действие физических электрических разрядов.

Резкие колебательные действия температуры (суточные и сезонные) приводят к образованию мелких трещин в породе и к растрескиванию их. Неравномерное поступление тепла в разное время суток и года способствует неодинаковому нагреванию и охлаждению. Это зависит от коэффициента объемного расширения минералов. Верхние слои у пород нагреваются быстрее и породы расширяются. Внутренние нагреваются медленнее и остывают тоже медленнее. Коэффициент расширения у кварца в породе в 2 раза выше, чем у алюмосиликатов (ортоклаза).

Одной из причин образования трещин в породе является периодическое увлажнение дождями. При неоднократном смачивании и высыхании пород силы сцепления частиц уменьшаются и порода растрескивается. Быстрее растрескиваются и распадаются крупнозернистые и темноокрашенные породы и медленнее – мелкозернистые и светлоокрашенные (средне- и сильнокислые породы).

Физическое выветривание ускоряется при наличии воды в трещинах пород. При замерзании вода увеличивается в объеме и давит силой 890 кг на см².

В физическом выветривании принимают участие корни растений, которые проникают в трещины, расширяют их и разрушают.

Т. о., в процессе физического выветривания горные породы становятся трещиноватыми, делятся на различные обломки; под силой тяжести перемещаются по склону, образуя осыпь.

Почвообразующая порода, которая образуется в результате выветривания и остается на месте называется элювий.

Продукты разрушения, смещенные по склону под силой тяжести называют коллювий (осыпь).

Осадочные породы разрушаются с большей скоростью, чем магматические и метаморфические.

При физическом выветривании не изменяется химический состав, а изменяется его физическое состояние. Из монолитной горной породы образуется рухляк, щебень, песок, глина и др. В этих породах вода не удерживается, а элементы питания находятся в плотной упаковке минералов горной породы. Физическое выветривание подготавливает условия для химического выветривания.

Химическое выветривание происходит одновременно с другими видами, вызывает существенные изменения минералогического и химического составов. Главными факторами (агентами) являются вода, свободный кислород, углекислый газ и органические кислоты. Вода, являясь химическим деятелем, диссициирует на Н⁺ и ОН^-. Эта диссоциация вызывает активность воды и разрушение горной породы. Если в водном растворе находятся углекислый газ и органические кислоты, то химическое выветривание усиливается. Процессы химического выветривания сводятся к основным химическим реакциям: окисление, гидратация, растворение, гидролиз.

Окисление чаще всего происходит у сульфидов при вмещении в горную породу кислорода, вступая во взаимодействие с минералом пиритом происходит образование новых минералов.

Одновременно с окислением происходит гидратация и образуется лимонит. Часто гидратация вызывает изменение окраски минералов и горных пород (красновато-бурые оттенки).

Ангидрит превращается в гипс:

При окислении и гидратации происходит разрушение и перестройка кристаллической решетки, образуется новая, отличающаяся от первоначальной.

Растворение происходит под воздействием воды в осадочных породах, таких как карбонатах, сульфатах, хлоритах. Растворимость пород зависит от химического состава, температуры и от присутствия в воде активных кислот (серная и органические кислоты). Растворимость усиливается от углекислого газа. В процессе растворения происходит выщелачивание легкорастворимых минералов, образование пустот, борозд, котловин и т. д.

Гидролиз – замещение катионов в кристаллической решетке ионами водорода диссоциированной воды и выносят эти катионы. Гидролизу подвержены силикаты и алюмосиликаты. Гидролиз приводит к разрушению кристаллической решетки и замене ее совершенно новой. Гидролиз в присутствии воды и углекислого газа вызывает в породе и минералах распадение на составные части, в процессе чего образуются новые соединения:

Гидролиз кальциево-натриевого полевого шпата приводит к образованию простых солей (карбонатов кальция и натрия). Эти растворы простых солей в условиях влажного климата вымываются поверхностными водами в нижние слои, а в условиях сухого климата остаются на месте, выпадают из раствора в виде скоплений, стяжей, белоглазки, примазок или в распыленном виде. Образование этих солей в почве называется карбонатизация. Образовавшийся опал или гидроокись кремния частично может переходить в раствор, но значительная часть его переходит в коллоидное состояние в виде геля и заполняет трещины, цементируя рыхлую породу. Глинистые минералы в результате гидролиза приобретают слоевую структуру вместо каркасной как у ортоклаза. Образовавшийся каолинит может подвергаться размыву, переотложению давать залежи этого минерала, который называется каолин. Каолинит образуется из кислых магматических пород. Если происходит гидролиз основных и ультраосновных пород, то образуется монтмориллонит. Гидролиз кислых магматических пород в зоне умеренного климата приводит к образовании. Каолинита. И этот тип выветривания называется сиалитным. В условиях тропической зоны при обилии осадков и жарким климатом из основных и кислых пород происходит образование боксита и опала. Этот тип выветривания называется аллитным. При этих условиях глинистый минерал каолинит распадается при разрыве связей между алюминием и кремнием на:

Т. о., химическое выветривание в зависимости от климата бывает сиаллитным и аллитным. В результате химического выветривания освобождаются многие элементы питания для растений, создается рыхлая пористая порода, способная удерживать воду, т. е. может зарождаться жизнь.

При биологическом выветривании горная порода начинает разрушаться с первых поселенцев – это мхи и лишайники. Выделяя мховую и лишайниковую кислоты, горная порода разрушается и обогащается органическими кислотами и остатками органического вещества. В результате разложения растительных остатков и органических кислот усиливается химическое выветривание. После биологического выветривания могут поселяться более высшие растения, которые проникая корневой системой в трещины породы захватывают из них элементы питания. С другой стороны, высшие растения выделяя кислород и углекислый газ более деятельно разрушают горную породу. Высшим растениям принадлежит важная роль в биологическом круговороте веществ. Сущность этого круговорота заключается в том, что высшие растения, извлекая химические элементы в виде питания концентрируют их в своем теле, предохраняя их тем самым от вымывания, а отмирая высшие растения, обогащают поверхностный слой Земли растительными остатками, которые разлагаясь высвобождают элементы питания для других поколений.

Биологическое выветривание является ведущим фактором в преобразовании горной породы в почву. Поэтому выветривание считается первым этапом почвообразования.

3. Поверхность Земли непрерывно омывается потоками воздушных масс, т. е. ветром. Ветры на своем пути совершают определенную работу: на море – они поднимают волны, на суше – способствуют переносу пылеватых и мелких частиц. Работа ветра зависит от его скорости. Так при скорости 20 м в сек ветер способен переносить песок и гравий, при 30 – вырывает деревья с корнями, при 50-80 – сносит крыши, вызывая катастрофические явления. Ураганные ветры, смерчи поднимают в воздух огромную пыли и переносят ее на различное расстояние, вызывая ветровую эрозию пород и почв.

Ветровая эрозия широко распространена в сухих степях, пустынях и полупустынях. Ветер совершает два процесса – это перенос частиц горных пород на расстояние, что называется дефляция и корразия – это вытачивание ударами крупных частиц горных пород о встречающийся предмет. Созидательная роль ветра заключается в образовании различных отложений в виде мелких частиц. Эти отложения называют эоловые отложения – это почвообразующие породы:

Дата добавления: 2014-01-20