Виды выветривания и их классификация
ВЫВЕТРИВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
Вопросы:
1. Виды выветривания и их классификация
2. Роль рельефа как фактора почвообразования
2.1. Классификация форм рельефа
2.2. Современные факторы рельефообразования
Магматические, метаморфические и другие породы при выходе на поверхность подвергаются разрушению. Они измельчаются, превращаются в рыхлые породы, изменяются химически. Процесс механического разрушения и химического изменения горных пород и составляющих их минералов под воздействием атмосферы, гидросферы и биосферы называется выветриванием. На горную породу совместно воздействуют живые организмы, атмосферная вода, газы и температура. Все эти факторы оказывают на нее разрушающее действие одновременно. В зависимости от преобладающего фактора различают три формы выветривания: физическое, химическое и биологическое. Вместе с тем следует иметь в виду, что всякое изменение химического состава породы приводит к изменению ее физических свойств.
|
|
Физическое выветривание — это механическое разрушение горных пород на обломки различной величины без изменения химического состава образующих их минералов. Главный фактор физического выветривания — колебание суточных и сезонных температур. При нагревании происходит расширение минералов, входящих в горную породу. А поскольку различные минералы имеют разные коэффициенты объемного и линейного расширения, возникают местные давления, разрушающие породу. Этот процесс происходит в местах контакта различных минералов и пород. При чередовании нагревания и охлаждения между кристаллами образуются трещины. Проникая в мелкие трещины, вода создает такое капиллярное давление, при котором даже самые твердые породы разрушаются. При замерзании вода увеличивает эти трещины. В условиях жаркого климата в трещины попадает вода вместе с растворенными солями, кристаллы которых также разрушающе действуют на породу. Таким образом, в течение длительного времени образуется множество трещин, приводящих к ее полному механическому разрушению. Разрушенные породы приобретают способность пропускать и удерживать воду. В результате раздробления массивных пород сильно увеличивается общая поверхность, с которой соприкасаются вода и газы. А это обусловливает протекание химических процессов.
Химическое выветривание приводит к образованию новых соединений и минералов, отличающихся по химическому составу от минералов первичных. Факторы этого вида выветривания— вода с растворенными в ней солями и углекислым газом, а также кислород воздуха. Химическое выветривание включает следующие процессы: растворение, гидролиз, гидратация, окисление. Растворяющее действие воды усиливается повышением температуры. При повышении ее на каждые 10C скорость химических реакций увеличивается в 2—2,5 раза. Если в воде содержится углекислый газ, то в кислой среде минералы разрушаются быстрее.
|
|
Так, растворимость известняка резко усиливается вследствие перехода СаСО3 в более растворимый бикарбонат:
СаСО3+ СО2+ H2O=Са(HСОз)2
Гидролиз — основная химическая реакция минералов магических пород с водой. При этом катионы калия, натрия, кальция и магния в кристаллической решетке алюмосиликатов замещаются водородными катионами воды.
В качестве примера приведем схему, гидролиза ортоклаза:
K2AI2Si6O16 +2НОН= Н2АI2Si6О16+ 2КОН.
Образовавшаяся алюмокремниевая кислота распадается на каолин и аморфную кремниевую кислоту:
H2AI2Si6O16->H2AI2Si2O8*4SiO2
H2AI2Si2O8+H2O=H2AI2Si2O8 *H2O (каолин),
4SiO2+4nH2O=4SiO2*nH2O*Н2О (аморфная кремневая кислота).
Таким образом, в процессе химического выветривания из твердого магматического минерала образовались тонкодисперсные мягкие глинистые минералы.
Гидратация — процесс присоединения молекул воды к минералам, например:
2Fe2O3 +ЗН2О=2Fe2O3*ЗН2О.
При гидратации происходит разрыхление поверхности минералов, что усиливает воздействие на них водных растворов и газов.
Окисление — процесс, связанный с действием атмосферного кислорода на минералы, содержащие закисное железо или другие способные к окислению элементы, например:
4FeС03 + ЗН2О+О2 = 2Fе203*ЗН2О + 4СО2.
В результате выветривания магматических пород получаются остаточные образования, переотложенные осадки и растворимые соли.
Б и о л о г и ч е с к о е выветривание — это механическое разрушение и химическое изменение горных пород под воздействием организмов и продуктов их жизнедеятельности. Этот вид выветривания связан с почвообразованием. Если при физическом и химическом выветривании происходит только превращение магматических горных пород в осадочные, то при биологическом выветривании образуется почва, и в ней накапливаются элементы питания растений и органическое вещество.
В почвообразовательном процессе участвуют бактерии, грибы, актиномицеты, зеленые растения, а также различные животные (дождевые черви, землеройные животные, насекомые и др.). Многочисленные микроорганизмы, особенно хемосинтезирующие, разлагают горные породы. Так, нитрифицирующие бактерии образуют сильную азотную кислоту, а серобактерии — серную кислоту, которые энергично разлагают алюмосиликаты и другие минералы. Силикатные бактерии, выделяя органические кислоты и углекислый газ, разрушают полевые шпаты, фосфориты и переводят калий и фосфор в доступную растениям форму.
Зеленые растения выделяют органические кислоты и другие биогенные вещества, которые взаимодействуют с минеральной частью, образуя сложные органоминеральные соединения. Корневые системы избирательно усваивают зольные элементы, а после отмирания растений происходит накопление в верхних почвенных горизонтах азота, фосфора, калия, кальция, серы и других биогенных элементов. Кроме того, корни растений, особенно древесных, проникая в глубь горных пород по трещинам, оказывают давление на породы и разрушают их механически. Таким образом, под влиянием физического, химического и биологического выветривания горные породы, разрушаясь, обогащаются мелкоземом, глинистыми и коллоидными частицами, Приобретают влагоемкость, поглотительную способность, становятся водо- и воздухопроницаемыми; в них накапливаются элементы питания растений и органическое вещество. Это приводит к возникновению существенного свойства почвы — плодородия, которого не имеют горные породы.
|
|
Рельеф – это совокупность всех неровностей (возвышений и понижений) земной поверхности. Наука о рельефе, его внешних признаках, происхождении и закономерностях развития называется геоморфологией. Рельеф земной поверхности изучается как один из компонентов географической среды с учетом взаимосвязей его с геологическим строением, поверхностными и подземными водами, растительностью, почвой и другими элементами этой среды. Рельеф тесно связан с возрастом и составом почвообразующих и подстилающих пород. В.В. Докучаев отнес рельеф к числу пяти основных факторов почвообразования. Влияние его на почвообразование связано с разным притоком воды и тепла в различных условиях рельефа.
Роль рельефа как фактора почвообразования заключается в перераспределении солнечной энергии и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов. От рельефа зависят водный, тепловой, питательный и солевой режимы.
Горный рельеф обусловливает вертикальную зональность климата, растительности почв. Это связано с тем, что с высотой понижается температура и изменяется увлажнение.
От рельефа зависит перераспределение осадков на каждом его элементе. На ровных территориях водоразделов остаются все атмосферные осадки, поэтому здесь формируются типичные зональные почвы. В понижениях образуются гидроморфные почвы, так как сюда поступает дополнительный приток воды, а на повышениях и склонах большая часть атмосферных осадков стекает, разрушая почву.
Тепловой режим почв зависит от экспозиции склонов. Южные склоны получают больше солнечного тепла, а северные — меньше. От водного и теплового режимов зависит характер растительности, определяющей развитие почвообразовательного процесса. Свойства почв сильно зависят от рельефа, что необходимо учитывать в землеустройстве и, в частности, в организации территории полей севооборота.