Экзогенные процессы и рельеф

Ранее были рассмотрены мега- и макроформы рельефа Земли, обусловленные эндогенными процессами. Однако в "чистом", первозданном виде эндогенные формы встречаются редко. С момента зарождения они постоянно подвергаются воздействию экзогенных процессов, источником энергии которых является энергия, получаемая Землей извне, главным образом от Солнца. Несмотря на ведущую рельефообразующую роль эндогенных процессов, создающих различного рода неровности на поверхности Земли и направляющих деятельность экзогенных процессов, роль последних в рельефообразовании огромна и соизмерима с ролью эндогенных процессов. Сложный и многообразный рельеф, который наблюдается на поверхности Земли, — функция взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов. Формы микро- и мезорельефа (а в ряде случаев и макрорельефа), с которыми чаще всего приходится иметь дело в повседневной практике, в большинстве являются результатом деятельности экзогенных сил. Отсюда понятна важность познания закономерностей экзогенного рельефообразования, в результате которого формируется морфоскульптурный рельеф. Под морфоскулъптурой понимают все формы рельефа, независимо от их размеров, возникшие в результате перемещения вещества на земной поверхности под действием экзогенных, агентов. В зависимости от характера деятельности этих агентов различают денудационные и аккумулятивные морфоскульптуры. Примером последней может служить Прикаспийская низменность, соответствующая Прикаспийской синеклизе. Куэстовый рельеф Крыма, Кавказа и других областей — пример структурно-денудационной морфоскульптуры.

Выветривание как экзогенный процесс рельефообразования

Каждый рельефообразующий процесс — это прежде всего процесс динамики вещества, слагающего литосферу Земли. В отличие от эндогенных агентов, способных перемещать целые блоки земной коры, экзогенные агенты чаще осуществляют этот процесс.

При непременном условии дезинтеграции или химического измерения горных пород. Совокупность процессов разрушения и химического изменения горных пород в условиях земной поверхности или вблизи нее под воздействием атмосферы, воды и организмов называется выветриванием. По существу, выветривание является начальным этапом любого экзогенного процесса.

В зависимости от факторов, воздействующих на горные породы, и результатов воздействия процессы выветривания подразделяются на два типа — физическое и химическое выветривание. Оба типа выветривания тесно связаны друг с другом, действуют совместно, и только интенсивность проявления каждого из них, определяемая рядом факторов (климатом, составом пород, рельефом и др.), в разных местах неодинакова.

Иногда выделяют еще один тип выветривания — органогенное, связанное с воздействием на горные породы растительных и животных организмов. Однако выделять органогенное выветривание в самостоятельный тип, по-видимому, нет необходимости, так как воздействие организмов на горные породы всегда можно свести к процессам физического или химического выветривания.

Физическое выветривание. Физическим выветриванием называется дезинтеграция горной породы, не сопровождающаяся химическими изменениями ее состава.

В зависимости от главного действующего фактора и характера разрушения горных пород физическое выветривание делят на температурное и механическое.

Температурное выветривание происходит без участия внешнего механического воздействия и вызывается изменением температуры. Интенсивность температурного выветривания зависит от состава породы, ее строения (текстуры и структуры), а также от окраски, и других факторов. Большое значение при температурном выветривании имеют амплитуда и особенно скорость изменения температуры. Поэтому при выветривании ее суточные колебания играют большую роль, чем сезонные.

Температурное выветривание наблюдается во всех климатических зонах, но наиболее интенсивно оно протекает в областях, характеризующихся резкими контрастами температур, сухостью воздуха, отсутствием или слабым развитием растительного покрова. Такими областями, прежде всего, являются тропические и вне-тропические пустыни. Интенсивно температурное выветривание протекает также на крутых склонах высоких гор, особенно на склонах южной экспозиции.

Механическое выветривание происходит под воздействием таких факторов, как замерзание воды в трещинах и порах горных пород, кристаллизация солей при испарении воды, т.е. оно тесно связано с температурным выветриванием. Особенно сильный и быстрый механический разрушитель горных пород — вода. При ее замерзании в трещинах и порах горных пород возникает огромное давление, в результате которого порода распадается на обломки. Это явление часто называют морозным выветриванием. Предпосылками морозного выветривания служат трещиноватости горных пород, наличие воды и соответствующие температурные условия. Следует отметить, что интенсивность морозного выветривания определяется не амплитудой, а частотой колебания температуры около точки замерзания воды, т.е. около 0°С. Вследствие этого наиболее интенсивно морозное выветривание протекает в полярных странах, а также в горных районах, преимущественно выше снеговой границы.

Раздробляющее действие кристаллизующихся солей ярче проявляется в условиях жаркого, сухого климата, где днем при сильном нагревании солнцем влага, находящаяся в капиллярных трещинах, подтягивается к поверхности и соли, содержащиеся в ней, кристаллизуются. Под давлением растущих кристаллов трещины расширяются. В конечном счете это приводит к нарушению монолитности горных пород, к их разрушению. Разрушению горных пород способствуют намокание и высыхание (этот фактор особенно важен для глин, суглинков, мергелей), а также физическое воздействие организмов (корней растений, землероев, камнеточцев).

В результате физического выветривания компактные породы распадаются на остроугольные обломки различной формы и разных размеров, т. е. образуется материал, из которого формируются осадочные обломочные породы — глыбы, щебень, дресва, песок. По мере дробления горных пород интенсивность физического выветривания ослабевает, и создаются все более благоприятные условия для химического выветривания.

Химическое выветривание. Химическое выветривание — результат взаимодействия горных пород внешней части литосферы с химически активными элементами атмосферы, гидросферы и биосферы. Наибольшей химической активностью обладают, как известно, кислород, углекислый газ, вода и органические кислоты. С воздействием этих веществ на горные породы и связано в основном химическое выветривание, сущность которого заключается в коренном изменении минералов и горных пород и образовании новых минералов и пород, отличающихся от первоначальных.

Изменение исходных минералов и горных пород, их разрушение и разрыхление (наблюдаемое, правда, не всегда) происходят в результате:

• растворения (связанного с водой, в которой всегда есть большая группа ионов, в том числе "агрессивного" иона Н⁺),

• окисления (взаимодействия с кислородом): Ре3₂ [пирит] + пО₂ + тН₂О -> Ре₂О₃ • п2Н₂О [лимонит],

• гидратации (процесс присоединения воды к минералам): Са5О₄ [ангидрит] + 2Н₂О -> Са50₄- 2Н₂0 [гипс],

• гидролиза (сложный процесс, особенно затрагивающий минералы из группы силикатов): К[А151₃О₈] [ортоклаз] + пС0₂ +

+ тН₂О -> А1₄(ОН)₈[51₄О₁₀] [каолинит] + 5Ю₂ • пН₂0 [опал] К₂СО₃ [поташ] -> составная часть боксита А1₂О₃ растворимые соли карбонатов; при выветривании железомагнезиальных силикатов образуется еще и лимонит.

Как видно из вышесказанного, в результате химического выветривания минералы, образовавшиеся внутри Земли в условиях недостатка воды и кислорода (сульфиды, оксиды, силикаты), попадая в область гипергенеза, превращаются в сульфаты, карбонаты, гидрооксиды, т.е. в минералы, устойчивые в этих новых условиях.

Химическое выветривание наблюдается повсеместно. Однако наиболее интенсивно оно протекает в областях с влажным климатом и хорошо развитым растительным покровом. Интенсивность процесса резко возрастает с повышением температуры, тает как при этом усиливается диссоциация воды на ионы Н⁺ и ОН~. Поэтому химическое выветривание достигает максимальной интенсивности в зоне влажных тропических лесов, где кроме высокой температуры этому процессу способствуют еще органические кислоты, образующиеся при разложении богатого растительного опала.

Химическое выветривание резко замедляется в полярных областях, где среднегодовая температура ниже 0°С. Оно ослаблено в аридных тропических и субтропических областях из-за малого количества осадков.

Выветривание (физическое и химическое) ведет к образованию своеобразного генетического типа отложений — элювия (от лат. е!ио — вымываю). Формируется элювий на горизонтальных поверхностях или на пологих склонах, где слабо протекают процессы денудации.