Гипергенные процессы. Выветривание. Выветривание горных пород это.

На свежевыветренной породе видны различные химические эрозии (вероятно, в основном окисления), идущие внутрь. Этот кусок песчаника был найден в ледниковом потоке недалеко от Анжелики, штат Нью-Йорк.

Выветривание

Эрозия — это ряд физических, химических, биологических процессов разрушения и разложения магматических, метаморфических и древних осадочных пород на поверхности земной коры или вблизи нее, которые образуют материнский материал для формирования осадков, осадочных пород и остаточных образований, составляющих эрозионную кору.

  • Что такое выветривание пород?
  • Продукты выветривания
  • Виды выветривания
    • Физическое выветривание
    • Химическое выветривание
    • Подводное выветривание
    • Латеритная кора выветривания
    • Глинистая кора выветривания
    • Обломочная кора выветривания
    • Площадная и линейная кора выветривания

    Что такое выветривание пород?

    Эрозия отражает взаимодействие двух основных противоположных принципов: дифференциации материнской породы и включения образовавшихся компонентов, которые составляют основу сложного явления литогенеза в зоне, где в условиях поверхностной части литосферы преобладают низкие давления, температуры с обилием воды и кислорода.

    Процесс эрозии разлагает породу и расщепляет ее на составляющие под воздействием различных факторов и сил. Однако выветривание означает не только фрагментацию (кластогенез), фракционирование, дифференциацию материнской породы, подготовку материала для последующего осадконакопления и породообразования, преобразование в состояния и формы, которые могут быть перемещены различными способами, с последующей концентрацией в бассейнах осадконакопления различных типов. Таким образом, создаются и новые геологические образования, такие как наземные и подводные эрозионные шлейфы, почвы, формирование горных пород и минералов. В то же время выветривание как способ образования новых геологических тел связано с преобразованиями, характерными для формирования осадочных пород.

    Комплекс пород, образовавшихся в верхней части земной коры под воздействием различных эрозионных факторов, называется эрозионной корой. Эрозионная корка (FC) образуется в основном в зоне аэрации и просачивания. В зависимости от типа и степени измененности исходной породы можно выделить несколько геохимических типов корок выветривания, которые объясняются ниже.

    Латеритная кора выветривания

    Латеритное выветривание связано с образованием простых оксидов при полном гидролизе силикатов. Этот тип выветривания характерен для влажного (тропического, субтропического) климата, где химическое разложение материнской породы уже идет полным ходом. Эрозионный профиль латиновой коры гранитов (описание снизу вверх) включает такие зоны:

    • невыветрелый гранит;
    • измененный гранит, мощность 3 м;
    • горизонт структурных глин, мощность 3 м;
    • горизонт плотных, часто шлаковидных масс кирпично-красного темно-бурого до почти черного цвета. Это продукт полного гидролиза силикатов и выноса всех подвижных катионов, обогащения окислами и гидроокислами железа, алюминия. Эта зона является типоморфной для коры данного типа; слагающее ее образование называется латеритом;
    • современная коричневато-серая почва, обогащенная каолинитом с большим количеством гумуса. В основании почвенного слоя – кремнисто-железистые конкреции.

    В тропической Африке и на Мадагаскаре толщина этих SW достигает 100-150 м.

    Латеритная зона может содержать горизонты, называемые кирами. Толщина кирасы составляет около 4 м. Они соответствуют зонам цементации латеритной разложившейся коры, но наблюдаются не всегда. Со временем куры теряют железо, но накапливают алюминий и превращаются в боксит — руду для получения алюминия.

    Глинистая кора выветривания

    В умеренно влажном климате над гранитами образуется эрозионная корка из глинистых профилей. Профиль земной коры в гранитах является зональным:

    • невыветрелый гранит;
    • раздробленный частично измененный гранит;
    • горизонт каолинитовых или монмориллонит-каолинитовых элювиальных глин.

    В базальных, ультраосновных и вулканических породах состав горизонта глинистой корки меняется на монтмориллонит-матронит-охристый.

    В умеренно-влажной зоне (таежно-подзолистая зона) образуется относительно тонкая (0,5-1,2 м) кора выветривания, которая идентична почвенному покрову (Страхов, 1963). Он характеризуется тонким (1-3 см) гумусовым слоем, обогащенным органическими веществами, который здесь образует верхнюю часть профиля выветривания. Нижний горизонт состоит в основном из тонкодисперсного кремнезема и иногда имеет толщину 15-20 см (элювиальный по Страхову, 1963). В основании находится слой богатой железом стратифицированной почвы, образовавшейся в результате поступления железа из вышележащих горизонтов. Это подзолистые почвы, которые можно разделить на типы от торфяных до подзолистых, характеризующиеся максимальной выраженностью элювиального горизонта.

    Значительное влияние климата на степень формирования коры, на минералогический состав геохимического профиля КВ и на температуру определяется различиями в количестве влаги и биомассы, участвующих в выветривании.

    Обломочная кора выветривания

    В сухих климатических районах с недостаточной влажностью, а также в полярных и горных районах не происходит значительного разложения материнской породы, поскольку вода является не только средой, но и активным компонентом химических реакций, участвующих в выветривании. Механическая эрозия породы, т.е. клостогенез, является преобладающей, и образуются фракционированные КВ.

    Физическое выветривание

    Естественное выветривание подразделяется на тепловое выветривание и морозное выветривание.

    Тепловое выветривание — это разрушение горных пород и минералов на поверхности земли под воздействием изменения температуры. Известно, что твердые тела изменяют свой объем при нагревании и охлаждении. Горные породы и минералы не являются исключением. Суточные колебания температуры в теле горной породы создают два типа напряжений.

    Первый тип напряжений (так называемые напряжения градиента объема) обусловлен неравномерным нагревом поверхностных и более глубоких частей породы; разная температура (и, следовательно, разное расширение) в этих частях приводит к образованию трещин, идущих параллельно поверхности породы. Это приводит к шелушению и отслаиванию камня, что называется эксфолиацией.

    Выветривание в слоистых карбонатных породах (плато Лаго-Наки, Большой Кавказ).

    Отложение в вулканических породах (вулканический массив Карад-Даг, Крым).

    Второй тип напряжения в объеме породы и минерала связан с разницей в коэффициентах теплового расширения и сжатия минералов. Такие напряжения приводят к разрушению до уровня минеральных зерен и, далее по трещинам, к образованию частиц размером до одного сантиметра. Минералы и породы темного цвета, а также полиметаллические кристаллические породы с большой разницей в коэффициентах расширения отдельных минералов разрушаются быстрее.

    В процессе термического выветривания горная масса разлагается и образует обломки горных пород различных размеров, от щебня до алевритового материала. Суточные колебания температуры наблюдаются на глубине до 1 м, что определяет максимальную толщину образующихся конгломератных слоев.

    Температурное выветривание наиболее выражено в пустынях и в несколько меньшей степени в нибатических районах и в горных районах, не покрытых снегом. Это связано с сочетанием двух факторов: 1) сильные суточные колебания температуры до 50 °C и 2) обнажение скал из-за отсутствия растительности и почвенного покрова.

    Промерзание — это разрушение скальных образований вследствие периодического замерзания воды, проникающей в трещины.

    Когда вода попадает в трещины, она замерзает в холодное время года и превращается в лед, объем которого, как известно, намного больше первоначального объема воды. Кристаллизованный лед оказывает очень высокое давление на стенки трещин, которое может достигать 1000 кг/см3 и более, что значительно превышает прочность большинства горных пород. Под давлением льда трещины расширяются и разбиваются на крупные фрагменты, диаметр которых может составлять от десятков сантиметров до нескольких метров. Отсутствие более тонкого материала объясняется тем, что свободная вода не может проникнуть в микротрещины.

    Ледниковая эрозия наиболее активна в холодных и умеренных регионах с сильными суточными колебаниями температуры, а также в зоне развития вечной мерзлоты и в зоне ледниковой активности.

    Продукты физического и химического выветривания могут быть удалены от места их происхождения водными течениями, ветром, мигрирующими ледниками и другими экзогенными факторами (процесс перемещения продуктов разрушения горных пород называется вскрышей) или остаться в месте происхождения. Продукты выветривания, которые остаются на месте образования, называются элювием. Элювий — это продукты выветривания, которые не выходят за пределы зоны роста материнской породы (субстрата, из которого они образовались).

    Химическое выветривание

    Химическое выветривание — это процесс химического преобразования минералов и горных пород под воздействием воды, кислорода, углекислого газа, органических кислот и биогеохимических процессов.

    Преобразование происходит в результате реакций окисления и гидратации (например, превращение пирита в FeS2+ mH2O + nO2— FeSO4— Fe2SO4— Fe(OH)3— Fe2O3. nH2O), растворение и гидролиз. Особое значение имеют реакции гидролиза — ионного обмена между веществами и водой, — которые приводят к разрушению даже очень стабильных силикатных структур, сопровождающемуся их гидратацией и удалением элементов из кристаллической решетки. Примером такой реакции является разрушение каркасной структуры полевых шпатов (наиболее распространенных минералов в земной коре) с образованием глинистых минералов и последующего гиббсита:

    Есть еще одна функция воды, без которой химическое преобразование пород невозможно: вода обеспечивает «снабжение» химическими веществами выветривания и удаление продуктов реакции.

    Эти вещества переносятся почвенной водой в виде реальных и коллоидных растворов.

    Важное значение в процессах химического выветривания имеют органические кислоты, которые активно способствуют разложению минералов. Процессы химической эрозии происходят под поверхностью почвы, обогащая воду органическими соединениями.

    Необходимыми условиями для глубокой химической эрозии являются:

    • климат, при котором достигается сочетание высоких температур и влажности (гумидный тропический);
    • обилие и характер растительности (при её разложении образуются органические кислоты, активно разрушающие минералы);
    • выровненный рельеф, обеспечивающий неподвижность продуктов разрушения;
    • продолжительность выветривания.

    Важно подчеркнуть роль ландшафтных условий. Во влажных ландшафтах произрастает лесная растительность, которая имеет большую биомассу и разлагается почвенными микроорганизмами с образованием органических кислот. Поэтому во влажных ландшафтах почвенная вода вступает в кислую реакцию и активно воздействует на минералы исходной породы; в таких условиях выветривание происходит под влиянием постоянного выщелачивания породы кислыми растворами.

    Травянистая растительность широко распространена в засушливых ландшафтах с недостаточным увлажнением. Их биомасса в десятки раз меньше, чем у лесов. Кроме того, почвенная микрофлора перерабатывает растительные остатки в высокополимеризуемые органические соединения, которые не агрессивны по отношению к минералам. Почвенная вода имеет нейтральную или слабощелочную реакцию, поэтому агрессивное промывание не вызывает интенсивного выщелачивания разложившегося слоя, а относительно растворимые соединения постепенно удерживаются в нем.

    Процессы химического разложения приводят к разрушению кристаллической решетки минералов, даже если они очень стабильны, и к высвобождению из них химических элементов. Например, выветривание гранитов может привести к образованию глин, обогащенных водными оксидами алюминия, благодаря минералам, из которых они состоят.

    Коры выветривания

    Геологические тела, состоящие из элювия — продуктов глубоких физических, химических и биохимических изменений породы, оставшейся на месте, — называются корами выветривания.

    Разложившаяся кора магматических и метаморфических пород называется правым элювием. Эти породы образовались в условиях, сильно отличающихся от условий на поверхности Земли, и поэтому более изменчивы. Поэтому образующиеся на них корки выветривания сильно отличаются от материнской породы.

    Эрозионная кора морских осадочных пород называется паралювием. По сравнению с магматическими и метаморфическими породами, изменение этих пород часто менее выражено. Поэтому изверженная кора не всегда резко отличается от материнской породы (например, при выветривании глины).

    Элювий континентальных отложений называется неоэлювием. Материнские породы, из которых формируются эти элювии, сами являются переотложенными продуктами выветривания и мало изменяются на поверхности, поэтому неоэлювии часто не видны. Часто эрозия ограничивается верхним слоем почвы, и эрозионная корка не образуется.

    Эрозионные корки состоят из продуктов эрозии субстрата, глинистого элювия и латерита.

    Продукты эрозии — это естественно выветрившиеся (растрескавшиеся, раздробленные) породы недр, которые не претерпели значительных изменений в химическом составе. Примерами являются элювий в гранитных породах в засушливых и субаридных районах, доломитовая пыль в доломитах и т.д. Иногда, в жарком и влажном климате, поверхностное разложение сопровождается начальным химическим выветриванием — гидролизом, частичным выщелачиванием наиболее подвижных компонентов (например, элювиальные глины в центральном Казахстане, образовавшиеся за счет гранитов).

    Глинистый элювий — глины, сохранившие остаточную структуру материнской породы. Глинистый элювий обычно является основной массой коры выветривания и подразделяется по минералогическому составу (гидрослюдит, монтмориллонит, каолинит). Он характерен для районов с влажным климатом.

    Латерит (от лат. later, «позже», «кирпич») — это красноватое железопиритовое или железосиликатное аллювиальное образование, состоящее в основном из минеральных гидроксидов и оксидов железа, алюминия и титана, смешанных с каолинитом.2) и основания CaO, Na2О, K2O, MgO и накопление оксидов алюминия (гиббсит — AlO(OH)3), железо (гематит — Fe2O3, гетит — FeOOH) и титана в остатках горных пород. Латериты образуются за счет богатых алюминием материнских пород (например, гранитов или сиенитов). На поверхности латеритов часто образуется курос — порода, состоящая из обломков латерита и узловатых образований, сцементированных глиной-железом-цементом.

    Одним из видов коры выветривания являются минеральные шапки, которые образуются в результате химического выветривания богатых минералами пород, обычно сульфидов или других легко окисляемых соединений. На поверхности минеральные шапки обычно состоят из кавернозных оксидов железа, которые образуют кучи и завалы и характеризуются темно- и светло-красной, охристой и красновато-коричневой окраской в ассоциации с оксидами и гидроксидами железа (гетит, гидрогетит, гидроматит и т.д.).

    Типы выветривания и их особенности

    Давайте теперь более подробно остановимся на отдельных типах геологической эрозии и их специфических характеристиках.

    Физический тип

    Процесс естественного выветривания, как уже упоминалось, основан на разложении или разрушении материнской породы. При этом существенных изменений в составе минеральных зерен не происходит. Эти процессы можно считать типичными для таких широт, как Антарктика и Арктика, а также для аридных (полупустынь и пустынь) и горных регионов.

    Выветривание горных пород: основные типы, их особенности и характеристики

    Эти процессы происходят при измененных температурных условиях. Это может быть замерзание воды с последующим оттаиванием, биологические факторы (деятельность жучков в корнях растительности или зарывающихся животных) и кристаллизация солей в капиллярных водах. При этом никаких видимых изменений в составе помета не происходит.

    Среди наиболее важных факторов механического выветривания — колебания температуры по сезонам и даже дням. В породе накапливаются зерна разного состава. Каждая категория этих зерен может по-разному реагировать на изменение температуры. Основное различие между ними заключается в линейном и объемном коэффициенте расширения, который приводится в специальной расчетной таблице.

    Кристаллизация может происходить во время естественных процессов выветривания. Например, когда вода замерзает, она превращается в лед. Это увеличивает его объем примерно на 10 %. Это приводит к образованию трещин в породе, которые вызывают ее разрушение.

    Большое влияние оказывают тектонические напряжения, которые изгибают горную породу. Это приводит к тому, что горная порода крошится и становится хрупкой. В этом случае нарушается целостность породы.

    Следующие два фактора — воздействие ветра (эрозия) и воздействие волн (трение) — также считаются важными для естественного выветривания различных типов пород. Океанские волны и водные течения механически размывают материнскую породу. Ударные волны с песчинками и камнями разрушают и растворяют породу. Существует также подводное трение, встречающееся на дне океанов, морей и озер.

    Выветривание горных пород: основные типы, их особенности и характеристики

    Глубина водоема может составлять десятки метров, если это озера, или сотни метров, если это подводная эрозия в морях и океанах.

    В абляции и эрозии существует гравитационный эффект. Этот эффект имеет решающее значение для первоначального разделения осаждаемых материалов. Таким образом, крупные частицы породы накапливаются в основном в различных местах на склонах, а также у подножия гор. Более мелкие частицы могут переноситься водой или разноситься ветром, иногда за километры от мест разрушения.

    Типы физической эрозии различаются в зависимости от фактора, который вызывает эрозию породы. Ухудшение может быть вызвано солнечной радиацией, снегом, морозом, льдом и биологическими факторами.

    В некоторых процессах, происходящих в горах, физический и химический типы выветривания горных пород имеют определенное сходство. Другими словами, разрушительные химические процессы происходят как в первом, так и во втором случае. В случае физической категории, однако, механические факторы преобладают в гораздо большей степени.

    Подводный тип

    Процессы эрозии горных пород происходят не только на суше, но и, как уже говорилось, на дне различных водоемов, особенно океанов и морей. В последнем случае породы и минералы растворяются в присутствии богатой минералами морской воды, изменения температуры, газа и давления. В то же время формируются новые элювиально-подобные образования с продуктами биологической, метасоматической и химической природы.

    Сочетание всех этих процессов в подводной среде приводит к изменению состава минералов, которые могут присутствовать здесь на морском дне или во взвешенном состоянии. Это сочетание обычно называют галолизом. При этом термин относится не только к образцам минералов на морском дне, но и к продуктам вулканической деятельности.

    Выветривание горных пород: основные типы, их особенности и характеристики

    Основные агенты разложения минералов в подводном мире обычно называются:

    • воду;
    • состояние газов;
    • биос;
    • давление;
    • степень солёности;
    • температурный режим и его изменения.

    В зависимости от глубины воды, на которой происходят процессы разложения, воздействие этих веществ различно. В зоне подводного разложения температура, при которой происходят процессы разложения и выветривания, ниже, чем температурный режим химического выветривания в континентальной среде.

    Индекс давления увеличивается с глубиной, на которой формируются донные отложения. На глубине 200 метров она составляет около 20 атмосфер, а на глубине 10 000 метров достигает 1 000 атмосфер. Это увеличивает растворимость газов и твердых веществ. Химические процессы протекают более активно и занимают меньше времени. Их эффективность и направление также меняются.

    Высокая скорость накопления осадков не влияет на развитие процессов выветривания под водой. Это связано с тем, что отложенные материалы не контактируют с природными водами в течение более длительного периода времени из-за их обволакивания новыми слоями осадка. В этом случае соленая вода не успевает оказать сильное химическое воздействие на эти материалы.

    Чем дальше удаляться от побережья в моря и океаны, тем медленнее скорость накопления осадочного материала. По этой причине цветение водорослей наиболее активно в глубоководных участках водоемов. Его активность также зависит от активности микроорганизмов и скорости накопления осадка.

    Выветривание горных пород: основные типы, их особенности и характеристики

    Растворенный материал имеет тенденцию к вертикальной миграции, а его частицы — к слипанию. Под влиянием гидратации, гидролиза, миграции, восстановления и окисления галимикластические отложения синтезируются в другие минеральные породы. К ним относятся:

    • фосфориты;
    • гидроксид марганца и железа;
    • цеолит;
    • шамозит;
    • карбонаты;
    • глауконит;
    • цеолит;
    • глинистые породы.

    В частности, образуются фосфатные породы. Бактериальная микрофлора выступает в качестве катализатора галимикролиза. Они ускоряют химический процесс, но не изменяют направление и продукты, которые образуются в этом процессе.

    Выветривание

    Выветривание — это комбинированный процесс физического и химического разрушения горных пород и входящих в их состав минералов на месте под воздействием температурных изменений, циклов охлаждения и химического воздействия воды, атмосферных газов и организмов.

    Выветривание происходит в результате совместного воздействия агентов выветривания из гидросферы, атмосферы и биосферы на верхнюю оболочку литосферы. В результате образуются эрозионные корки и продукты эрозии. Эрозия может достигать глубины до 500 метров.

    Типы выветривания

    Различают различные виды эрозии, которые могут быть более или менее распространенными:

    Физическое, или механическое

    Чем больше разница температур в течение дня, тем быстрее идет процесс коррозии. Механическое выветривание также вызвано проникновением воды в трещины и замерзанием породы, что увеличивает объем породы на 1/10 ее объема, тем самым увеличивая скорость эрозии породы. Например, если в реке есть большие объемы горных пород, они будут медленно размываться и дробиться течением. Грязевые потоки, ветры, гравитация, землетрясения и извержения вулканов также способствуют естественному выветриванию горных пород.

    При механическом выветривании пород вода и воздух проникают в породу и заключают ее в себе, значительно увеличивая площадь поверхности и тем самым создавая благоприятные условия для химического выветривания. Наводнения могут дробить породы на поверхности и формировать плутонические породы. Все давление на них оказывают боковые породы, заставляя плутонические породы расширяться и разрушать верхний слой породы.

    Химическое

    Химическое выветривание — это серия различных химических процессов, которые приводят к дальнейшему разрушению породы и качественному изменению ее химического состава с образованием новых минералов и соединений. Наиболее важными веществами при химическом выветривании являются вода, углекислый газ и кислород. Вода является богатым энергией растворителем для горных пород и минералов. Важнейшая химическая реакция воды с минералами магматической породы — гидролиз — приводит к обмену щелочных и щелочноземельных катионов в кристаллической решетке на ионы водорода растворенных молекул воды:

    Образующееся основание (KOH) создает в растворе щелочную среду, в которой кристаллическая решетка ортоклаза еще больше разрушается. В присутствии углекислого газа KOH превращается в карбонат:

    Взаимодействие воды с минералами горных пород также приводит к гидратации — связыванию частиц воды с частицами минералов. Например:

    В области химической эрозии реакции окисления очень распространены, и многие минералы, содержащие окисляемые металлы, подвержены этим реакциям. Типичным примером реакций окисления при химическом выветривании является взаимодействие молекулярного кислорода с сульфидами в водной среде. Так, при окислении пирита образуются сульфаты и гидратированные оксиды железа, а также серная кислота, которая участвует в образовании новых минералов.

    Биогенное

    Биогенное выветривание вызывается живыми организмами (бактерии, грибы, вирусы, норные животные, низшие и высшие растения, лишайники). В своей деятельности они воздействуют на породы механически (разрушение и дробление пород растущими корнями, ходьбой, рытьем животных). Микроорганизмы играют особенно важную роль в биогенном выветривании.

    Радиационное

    Радиационная коррозия — это эрозия породы под воздействием радиации или солнечного излучения. Радиация влияет на химические, биологические и физические процессы коррозии. Реголит на Луне является типичным примером породы, подверженной радиационной коррозии.

    Продукты выветривания

    Коррозионные корки образуются в результате воздействия коррозионных агентов. Различают физические и химические эрозионные корки.

    В некоторых частях Земли продуктами эрозии на земной поверхности являются корки. При определенных условиях продуктами эрозии являются обломки, гравий, остатки «сланцев», песчано-глинистые фракции, в том числе каолин, жилы, отдельные обломки горных пород различной формы и размеров, в зависимости от петрографического состава, времени и условий эрозии.

      • Чемпионат Нидерландов по футболу 1950/1951
      • Чудская Рудница
      • Катастрофа CRJ200 под Джефферсон-Сити
      • Чемпионат ОАЭ по футболу 2017/2018
      • Богарне, Александр де
      • Михалёв, Алексей Михайлович
      • M108 (САУ)
      • Паулет, Педро
      • Коммунистическая партия Азербайджана (СССР)
      • Экономика Аргентины

      Химическое выветривание горных пород

      Выветривание минералов — это сложный и длительный процесс, разрушающий их поверхность. На выветривание влияет множество факторов, и в зависимости от них можно выделить три типа выветривания: механическое, органическое и химическое.

      Виды выветривания

      Выветривание — это, по сути, разрушение или полное изменение структуры минералов под воздействием углекислого газа, кислорода, воды, колебаний температуры, флоры и фауны.

      В зависимости от того, какой из этих факторов оказывает наибольшее влияние на конкретный участок породы, можно выделить три типа выветривания:

      Все эти типы тесно взаимосвязаны и часто действуют одновременно, причем физические условия влияют только на возникновение того или иного типа выветривания.

      Эти процессы обычно происходят на суше и гораздо реже на дне водоемов.

      В районах, где преобладают сухие, полярные или горные почвы с ограниченным водоснабжением, преобладает естественное выветривание. В субтропических и тропических районах преобладает химический тип.

      Особенности химического выветривания

      Химическое выветривание — это разрушение минералов и коренное изменение их состава, приводящее к образованию совершенно новых соединений.

      Этот процесс наиболее активен в карбонатных породах, которые характеризуются раздробленностью и высокой проницаемостью. Вода оказывает большое влияние на ход этого разрушительного процесса.

      Скорость химического выветривания многократно возрастает, если водный раствор содержит органические кислоты, углекислый газ и кислород. Эти вещества обладают высокой активностью, которая может переходить в воду.

      Существует 4 основные химические реакции коррозии:

      • Окисление – присоединение молекул кислорода, за счет чего происходит образование новых соединений. К примерам химического выветривания горных пород под воздействием кислорода можно отнести переход сидерита и пирита в гематит.
      • Гидратация – присоединение воды, то есть прикрепление молекул воды к поверхности кристаллической решетки минерала. Типичный пример гидратации – переход ангидрида в гипс.

      • Растворение – растворение молекул одного вещества в другом веществе без качественного изменения его состава. Почти все минералы, так или иначе, растворяются, но больше всего этому процессу подвержены осадочные горные породы.
      • Гидролиз – сложный, поэтапный химический процесс, при котором под воздействием воды и растворенных в ней ионов происходит полное изменение структуры минералов. Каолинит – пример горной породы, которая появляется за счет выветривания под влиянием гидролиза.

      Грус

      Грунт — это осадок, образовавшийся в результате выветривания гранитных пород. Под воздействием естественных процессов минеральные зерна мягко разделяются, образуя чистый гравий.

      Грусс — это дробленый гранит, образовавшийся в результате естественного выветривания. Это вызвано циклическими изменениями дневной температуры и холода, повторяющимися тысячи раз, особенно в породах, которые уже ослаблены химическим выветриванием от грунтовых вод.

      Кварц и полевой шпат, из которых состоит этот белый гранит, распадаются на отдельные чистые зерна без глины или мелких отложений. Он имеет тот же состав и консистенцию, что и мелкий гранитный щебень, которым выкладывают дорожки.

      Гранит не всегда безопасен для подъема, так как тонкий слой грязи может сделать его скользким. Эта грязевая куча скапливается вдоль дороги недалеко от Кинг-Сити, штат Калифорния, где гранитный фундамент Салинского блока обнажается в сухие, жаркие летние дни и прохладные, сухие ночи.

      Каменная мука

      Каменная мука, или ледниковый материал, — это необработанная горная порода, измельченная ледниками до минимально возможного размера. Ледники — это огромные листы льда, которые очень медленно перемещаются по земле, увлекая за собой валуны и другие камни.

      Ледники измельчают слои горных пород до очень маленьких размеров, и крошечные частицы имеют консистенцию муки. Каменистая мука быстро превращается в глину. Здесь в Национальном парке Денали протекают два ручья, один из которых наполнен застывшей каменной мукой, а другой — нетронутый.

      Быстрое выветривание породы в сочетании с интенсивностью ледниковой эрозии является важным геохимическим результатом обширного ледникового выветривания. В долгосрочной перспективе, в течение геологического времени, дополнительный кальций из изверженных континентальных пород способствует поглощению углекислого газа из воздуха и усиливает глобальное похолодание.

      Талус — это рыхлая горная порода, образовавшаяся в результате естественного выветривания. Обычно его можно встретить на крутом склоне горы или у основания скалы. Этот образец был найден недалеко от Хебны, Исландия.

      Механическое выветривание размывает обнаженную породу в крутые кучи и валуны, как этот, прежде чем минералы в породе превратятся в глинистые минералы. Эта трансформация происходит после того, как горная порода вымывается и затопляется, превращаясь в аллювий и, в конечном итоге, в почву.

      Скалистые склоны — опасная местность. Небольшое нарушение, например, ошибка с вашей стороны, может вызвать оползень, который может травмировать или даже убить вас во время спуска. Кроме того, прогуливаясь по склону, нельзя получить геологическую информацию.

      • 1 Физическое выветривание
        • 1.1 Тепловая нагрузка
        • 1.2 Морозное выветривание
        • 1.3 Океанские волны
        • 1.4 Сброс давления
        • 1.5 Рост кристаллов соли
        • 1.6 Биологическое воздействие на механическое выветривание
        • 2.1 Растворение и карбонизация
        • 2.2 Гидратация
        • 2.3 Гидролиз силикатов и карбонатов
        • 2.4 Окисление
        • 2.5 Биологическое выветривание

        Естественное выветривание, также называемое механическим выветриванием или выветриванием, — это класс процессов, при которых горные породы разрушаются без химического изменения. Основным процессом естественного выветривания является трение (процесс, при котором обломки горных пород и другие частицы уменьшаются в размерах). Однако химическое и физическое выветривание часто идут рука об руку. Физическое выветривание может быть вызвано температурой, давлением, морозом и т.д. Трещины, вызванные, например, физическим выветриванием, увеличивают площадь поверхности, подверженной химическому выветриванию, тем самым увеличивая интенсивность разрушения.

        Трение воды, льда и отложений, переносимых ветром, может иметь огромную режущую силу, о чем наглядно свидетельствуют каньоны, ущелья и долины по всему миру. В ледниковых регионах огромные движущиеся массы льда, покрытые почвой и обломками горных пород, разбивают породу на своем пути, унося с собой большое количество материала. Корни растений иногда проникают в трещины в скале и разрывают ее, вызывая некоторое разложение, а животные, которые там бродят, могут помочь разрушить скалу. Однако эти биотические эффекты обычно не имеют большого значения для производства материнского материала по сравнению с резким физическим воздействием воды, льда, ветра и колебаний температуры.

        Тепловая нагрузка

        Термическое выветривание иногда называют солнечным выветриванием2, которое происходит, когда горные породы расширяются и сжимаются из-за изменения температуры. Например, нагревание горных пород солнечным светом или огнем может вызвать расширение минералов, из которых они состоят. Поскольку одни минералы расширяются больше, чем другие, при изменении температуры возникают различные напряжения, которые в конечном итоге приводят к раскалыванию породы. Поскольку внешняя поверхность породы часто теплее или холоднее, чем более защищенные внутренние части, некоторые породы могут быть подвержены выветриванию. отшелушивание — отслаивание внешних слоев. Этот процесс может резко ускориться, когда лед образует трещины на поверхности. Когда вода замерзает, она может расширяться с силой около 1 465 т/м.2, поэтому для разрушения больших масс породы и высвобождения минеральных зерен из более мелких фрагментов требуется эксфолиация.

        Существует два основных типа теплового стресса: тепловой удар и тепловая усталость. Эрозия из-за теплового стресса является важным механизмом в пустынях, где существует широкий диапазон температур в течение дня, с жарой днем и холодом ночью. 3 Многократное нагревание и охлаждение оказывает давление на внешние слои горной породы, в результате чего внешние слои распадаются на тонкие листы. Процесс отшелушивания также известен как шелушение. Хотя колебания температуры являются основной движущей силой, влага может увеличить тепловое расширение породы, а пожары, как известно, вызывают значительное выветривание горных пород и валунов на поверхности земли. Интенсивное местное тепло может быстро расширить глыбу.

        Химическое выветривание

        Сравнение неразложившегося (слева) и разложившегося (справа) известняка.

        Химическое выветривание изменяет состав горных пород, часто преобразуя их, когда вода взаимодействует с минералами и вызывает различные химические реакции. Химическое выветривание — это постепенный и непрерывный процесс, в ходе которого минералогия породы приспосабливается к окружающей среде вблизи поверхности. Новые или вторичные минералы образуются из исходных минералов в породе. Процессы окисления и гидролиза являются наиболее важными. Химическое выветривание усиливается геологическими факторами, такими как наличие воды и кислорода, и биологическими факторами, такими как кислоты, образующиеся в результате метаболизма микробов и корней растений.

        Процесс поднятия горных пород важен тем, что новые породы подвергаются воздействию атмосферы и влаги, что способствует значительному химическому выветриванию; происходит значительный выброс Ca 2+ и других ионов в поверхностные воды. 6

        Растворение и карбонизация

        Кубик пирита был растворен вмещающей породой, оставив после себя частицы золота.

        Образцы известняковых кернов на различных стадиях химического выветривания (под воздействием тропических дождей и грунтовых вод), от очень высокой на небольшой глубине (внизу) до очень низкой на большей глубине (вверху). Легко выветривающийся известняк имеет коричневатые пятна, а сильно выветривающийся известняк превратился в глину. Подповерхностный известняк Западно-Конголезского карбонатного месторождения в Кимпесе, ДРК.

        Осадки являются кислотными, поскольку атмосферный углекислый газ растворяется в дождевой воде и образует слабую угольную кислоту. В незагрязненной дождевой среде рН составляет около 5,6. Кислотные дожди возникают, когда в атмосфере присутствуют такие газы, как диоксид серы и оксиды азота. Эти оксиды реагируют в дождевой воде с образованием более сильных кислот и могут снизить pH до 4,5 или даже 3,0. Диоксид серы, TAC2от извержений вулканов или ископаемого топлива, может превратиться в серную кислоту в дождевой воде, размывая породу, на которую она падает.

        Некоторые минералы растворяются в силу их естественной растворимости (например, эвапориты), окислительного потенциала (железистые минералы, такие как пирит) или их нестабильности по отношению к поверхностным условиям (см. серию растворения Голдича), даже без кислой воды.

        Известным процессом коррозии является растворение карбонатов — процесс, в котором атмосферный диоксид углерода вызывает коррозию растворения. Растворение карбонатов затрагивает породы, содержащие карбонат кальция, такие как известняк и мел. Это происходит, когда дождь соединяется с углекислым газом, образуя углекислый газ и слабую кислоту, которая растворяет карбонат кальция (известняк) и образует растворимый бикарбонат кальция. Несмотря на более медленную кинетику реакции, этот процесс термодинамически более выгоден при низких температурах, поскольку более холодная вода удерживает больше растворенного углекислого газа (обратная растворимость газа). Поэтому растворение карбонатов является важным признаком ледникового выветривания.

        Выветривание здания

        Здания из камня, кирпича или бетона подвержены тем же эффектам выветривания, что и любая открытая поверхность скалы. Статуи, памятники и декоративные каменные конструкции также могут быть серьезно повреждены процессами естественной эрозии. Этот процесс ускоряется в районах, в значительной степени подверженных воздействию кислотных дождей.

        В хорошо разложившихся почвах часто остаются три группы минералов: кремнистые глины, очень устойчивые конечные продукты, такие как глины с оксидами железа и алюминия, и очень устойчивые первичные минералы, такие как кварц. В сильно выветрившихся почвах во влажных тропических и субтропических районах преобладают оксиды железа и алюминия и некоторые кремнистые глины с низким соотношением Si/Al, поскольку большинство других компонентов были разложены и удалены.

Оцените статью
Uhistory.ru
Добавить комментарий