2.2. Екзогенні процеси рельєфоутворення

1. Поняття про екзогенні процеси.

Екзогенними процесами (від грецьк. – “зовні” та “походження”) називають процеси, що протікають внаслідок взаємодії кам’яної оболонки (літосфери) із зовнішніми оболонками (атмосферою, гідросферою, біосферою). Енергетичною базою цих процесів, на відміну від ендогенних, є теплова енергія Сонця, а не внутрішня енергія Землі. Загалом діяльність екзогенних процесів спрямована на вирівнювання (нівелювання) нерівностей поверхні, створених діяльністю внутрішніх сил: руйнування додатних форм рельєфу (піднять, виступів) і заповнення осадовим матеріалом від’ємних форм рельєфу (западин, улоговин і т.д.). Принциповими особливостями цих процесів є:

1). широтна поясність та висотна зональність (у різних кліматичних зонах виникають різні комплекси рельєфу);

2). висока швидкість рельєфоутворення – якщо для формування ендогенних форм рельєфу (за виключенням сейсмічних та вулканічних) потрібно досить довгий період (тисячі чи десятки тисяч років), то прояв екзогенних форм помітний вже через кілька років (наприклад, яро-балкова ерозія).

Специфіка геоморфологічної діяльності екзогенних форм рельєфу полягає у постійній послідовній взаємодії трьох основних етапів роботи: руйнування раніше створених форм рельєфу (денудація, ерозія) – перенесення (транспортування) зруйнованого матеріалу – перенесення нагромаджених уламків (акумуляція) і зрештою, утворення нових відкладів, які з плином часу, під дією природного ущільнення, дії температури, тиску, хімічних реакцій, перетворюються на осадові (щебінь, пісок) чи метаморфічні (піщаник) породи.

Екзогенні процеси поділяються за генетичним принципом на: еолові процеси (геологічна діяльність вітру); флювіальні (діяльність площинного змиву, тимчасових та постійних водотоків); карстові та суфозійні (діяльність підземних вод); гляціальні (геологічна діяльність давніх та сучасних льодовиків); кріогенні (в умовах багаторічної мерзлоти); берегові форми рельєфу, створені внаслідок геологічної роботи морів, океану, озер; схилові процеси і т.д. Окреме місце займає зміна рельєфу під впливом життєдіяльності різноманітних організмів (органогенний рельєф) та під впливом виробничої діяльності людини (антропогенний рельєф), а також внаслідок впливу різноманітних космічних факторів (падіння метеоритів і т.д.). Проте прояв практично усіх екзогенних процесів починається із вивітрювання.

2. Вивітрювання. Утворення кори вивітрювання та ґрунту.

Вивітрюванням називають сукупність процесів руйнування та глибокого перетворення поверхневих шарів гірських порід під дією змін температури, впливу кисню, вуглекислоти, органічних кислот, живих організмів. Матеріал, утворений під час вивітрювання, залишається безпосередньо на місці руйнування і утворює особливий тип відкладів, що формують на суші своєрідний комплекс подрібнених порід – кору вивітрювання, а також складають особливі форми й типи рельєфу.

Залежно від переважання тих чи інших факторів руйнування виділяють фізичне, хімічне та органогенне вивітрювання.

Фізичне вивітрювання – це руйнування гірської породи на уламки різних розмірів без зміни їх хімічного складу. При цьому розрізняють вивітрювання температурне й механічне. Температурне вивітрювання проявляється під дією різких змін температури (без участі зовнішніх механічних чинників). Особливе значення при цьому мають фізичні властивості породи (мінералогічний склад, структура, текстура, тріщинуватість) та інтенсивність температурних коливань (амплітуда й період коливань). Механічне вивітрювання полягає у руйнуванні породи механічною дією води, що замерзає у її тріщинах і порах (так зване “морозне вивітрювання”), кристалізацією солей і т.д. Внаслідок прояву процесів фізичного вивітрювання компактні гірські породи розпадаються на різноманітної форми та розмірів уламки, із яких утворюються уламкові осадові породи (щебінь, галька, жорства і т.д.). Процеси фізичного вивітрювання проявляються практично скрізь, але найвища інтенсивність їх прояву в областях із значними контрастами температур, значною сухістю повітря, відсутністю постійного рослинного покриву, що характерно для пустель, приполярних територій, крутосхилів гір. В Україні такі процеси проявляються у найвищій частині Карпат (масив Чорногора) і на крутосхилах Кримських гір.

Хімічне вивітрювання відбувається під впливом води і розчинених у ній кислот і газів. Воно проявляється у різних формах (розчинення, оксидація, гідратація, гідроліз і т.д.) і призводить до зміни хімічного складу мінеральної речовини, а отже – до руйнування корінної породи й утворення нового типу відкладів. Тому процеси хімічного вивітрювання, що характеризуються максимальним подрібненням материнських порід (утворенням пісків, супісків, суглинків, глин), проявляються в основному в областях із гумідним (достатньо вологим) кліматом, у т.ч. в поліській та лісостеповій частинах України.

Органогенне вивітрювання – це руйнування гірських порід за участю живих організмів, яке проявляється у двох формах – фізичній (діяльність землериїв, механічне руйнування порід корінням рослин тощо) і хімічній (виділення живими організмами продуктів життєдіяльності, амінокислот, засвоєння окремих елементів і т.д.).

Рельєфоутворююча роль процесів вивітрювання полягає як у створенні окремих морфоскульптурних форм земної поверхні (кам’яні стовпи, “кам’яний ліс”, “бруківка велетнів”), так і формуванні особливого типу континентальних відкладів – елювію (кори вивітрювання).

Основною властивістю кори вивітрювання є стаціонарність, тобто нагромадження на місці руйнування породи. Потужність елювію варіює в широких межах: від 0 (на ділянках, де продукти вивітрювання зносяться тими чи іншими зовнішніми агентами – водою, вітром, силами гравітації) до 100 м (в екваторіальній зоні). В межах кори вивітрювання можна помітити послідовне чергування наступних горизонтів (від поверхні): зона повного подрібнення порід, товща щебеню, брилова зона, тріщинна зона.

За складом і особливостями утворення елювію, виділяють декілька типів кори вивітрювання:

• уламкова(хімічно не змінені уламки корінної породи);

• гідрослюдиста(незначні хімічні зміни уламків корінної породи з появою глинистих мінералів – гідрослюд, що утворюються при хімічних перетвореннях польових шпатів, слюд та деяких інших поширених алюмосилікатів);

• монтморилонітова(глибокі хімічні перетворення первинних мінералів з утворенням головного глинистого матеріалу – монтморилоніту);

• каолінова(глибокі перетворення з утворенням каолінових глин);

• латеритна(тривале хімічне руйнування породи з повною зміною її первинного складу).

Кожен із типів кори вивітрювання має чітко виражену зональність. Так, уламковий елювій переважає у полярних областях та у високогір’ї; гідрослюдиста кора формується у холодних та помірних областях; монтморилонітова – у степах та напівпустелях; каолінова – у субтропіках; латеритна кора утворюється майже виключно у вологих та жарких умовах екваторіального клімату. В Україні найбільше поширення мають монтморилонітові, гідрослюдисті та каолінові різновиди кори вивітрювання, у горах та на окремих ділянках Українського кристалічного щита зустрічаються досить значні площі, вкриті уламковим елювієм.

З корою вивітрювання тісно пов’язані геоморфологічні методи пошуку певних видів корисних копалин, зокрема, бокситів, залізних, нікелевих та кобальтових руд, розсипів золота і т.д.

Окрім того, кора вивітрювання виступає як матеріальний субстрат ґрунтоутворення. Ґрунтом називають поверхневий шар земної кори, що утворюється при сукупній дії води, повітря, організмів на гірські породи. Спочатку на поверхні продуктів руйнування утворюється плівка мікроорганізмів (бактерій, нижчих грибів, водоростей), які іноді ще називаються “піонерними”. Вони, виділяючи певні органічні речовини, готують середовище для наступного поселення мохів, лишайників, а з часом і вищих рослин. Ті, у свою чергу, відміираючи утворюють запаси гумусу в ґрунті, що і забезпечує родючість ґрунту. Цей процес триває сотні (інколи тисячі) років і знаменує утворення нової субстанції – ґрунту з косної (мінеральної) речовини.