Учебник

Рис. 8. Грубообломочные коллювиальные отложения в каньоне р. Сеже, Северный Кавказ (фото автора)

обломочной горной породы: в какой среде, на какие расстояния происходил перенос обломочного материала, послужившего исходным для образования этой горной породы.

По степени окатанности среди обломочных пород выделяют сложенные окатанными, полуокатанными и неокатанными (остроугольными) обломками.

Кроме окатывания при транспортировке обломочного материала происходит ещё один важный вид геологической деятельности реки: распределение обломков по размерам и удельному весу минералов на всём протяжении русла.

Такая работа также зависит от скорости течения реки. Чем больше скорость реки, тем крупнее она может переносить обломки и тем дальше от места их образования. Если бы течение реки было постоянным, то из одного источника разрушения она все обломки «разложила» бы строго по размерам: крупные переместила бы на самые короткие расстояния, средние – на значительно большие, а самые мелкие – на самые дальние расстояния вплоть до самого устья. Но так как река производит разрушительную работу на всём протяжении русла, а скорость течения часто изменяется, эта закономерность нарушается и усложняется, в результате чего речные отложения представляют собой обломки, перемешанные по размерам и по форме. Однако в целом для них характерно общее распределение по размерам и удельному весу минералов, поэтому характерным для речных отложений является окатанность обломков в слагаемых ими породах и сортировка обломочного материала. Распределение же разных по размерам обломков приводит к образованию слоистости, т. е. обособлению во времени и пространстве отложений определённого гранулометрического состава.

Совокупность процессов разрушения горных пород и переноса продуктов разрушения, осуществляемая внешними – экзогенными геологическим процессами, называется денудацией.

Аккумулятивная работа рек. Перенос материала в растворённом или механическом виде завершается встречей на пути перемещения этого материала непреодолимого препятствия и осаждением его. Материал, образуемый в результате геологической работы реки, называется осадком, поэтому горные породы, образованные в результате осаждения, называются осадочными. При этом сам осадок бывает разным по происхождению и составу. Большая часть его представлена обломками разной формы и разного состава, из которых впоследствии сформируется обломочная горная порода. Другая часть осадка формируется из раствора при определённых геохимических условиях с образованием нерастворимого осадка. Из него сформируются осадочные хемогенные горные породы.

60

Как видно из этого примера, разрушение при физическом выветривании происходит механическим способом. Физическое выветривание также может происходить при замерзании воды в трещинах, повторяемом неоднократно. Механическим способом разрушаются горные породы под воздействием растений и животных. О растениях и их роли в механическом выветривании было сказано выше. Животные механически разрушают или

разрыхляют горные породы, принимая посильное участие в этом виде выветривания, примером могут служить роющие организмы (кроты, черви и др.), проделывающиеходывгорныхпородах.

Химическое выветривание представляет собой химическое разложение минералов и горных пород под воздействием температуры воздуха, растворов, атмосферных осадков, которые вступают в химическое взаимодействие с этими минералами и горными породами.

Главными агентами химического выветривания являются кислород, водород, вода, углекислота, органическиеидругиехимическиактивныевещества.

Процесс химического выветривания реализуется при благоприятных климатических, геоморфологических, тектонических и литологических условиях, о которых речь пойдет ниже.

Климатические условия обеспечивают температуру атмосферы и режим атмосферных осадков, необходимые для интенсивного химического изменения горных пород, что соответственно характеризует тот или иной тип климата: аридный или гумидный. Экспериментальными работами и расчетным путём установлено, что наиболее благоприятны для химического выветривания среднегодовые температуры в пределах +20 +25˚С без резких колебаний. Такой режим температур обеспечивает интенсивность и непрерывность химических процессов. Поэтому более благоприятны для глубокого химического выветривания районы тропической зоны Земли, в то время как физическое выветривание интенсивнее происходит в условияхконтинентальногоклимата срезкимиколебаниями температур.

37

Среди ученых, изучающих химические коры выветривания, нет пока единого мнения о типе тропического климата, благоприятного для глубокого химического преобразования горных пород до латеритной стадии. Одна группа ученых считает, что для латеритного процесса необходим постоянно влажный климат, так как поступающие осадки являются и источником химически активного раствора, и фактором удаления из профиля выветривания растворенных химических элементов. Именно постоянный приток осадков в виде дождя способствует и созданию хорошей дренажной системы. Другая группа доказывает необходимость для полного химического выветривания переменно влажного климата с чередованием дождливых и сухих (без осадков) сезонов, что в настоящее время наблюдается в Западной Африке. В случае недостаточного обеспечения дренажа в профиле химического выветривания могут создаваться застойные явления, и процесс выветривания прекращается.

Геоморфологические условия обеспечивают также два направления в процессе химического выветривания: временное и дренажное. Для интенсивного химического выветривания необходимо продолжительное воздействие на горные породы атмосферных факторов, а это возможно только при относительно ровном рельефе. При неровной поверхности рельефа разрушающиеся горные породы постоянно удаляются в пониженные участки местности и не испытывают глубокого химического преобразования. В таком случае выветриванию будут подвергаться всё новые и новые горные породы, степень изменения которых остаётся весьма низкой. В то же время на выровненной поверхности породы получают возможность длительное время подвергаться воздействию этих процессов и достигают глубокого химического преобразования.

Дренажное направление обеспечивает возможность фильтрации через профиль выветривания больших объемов химических растворов, которые, просачиваясь сквозь толщу горных пород, растворяют их и удаляют из профиля растворённые химические элементы: щелочные металлы, щелочные земли и другие в порядке их химической активности и подвижности. Опытным путём установлено, что наиболее активные процессы химического выветривания проходят в условиях достаточно расчленённого рельефа с наличием выровненных поверхностей и перепадом высот в 100-150 м между поверхностями выветривания и уровнем грунтовых вод. Такой перепад обеспечивает условия дренажа и глубинумаксимальнойхимическойпереработкитолщигорныхпородвэтомпрофиле.

Тектонические условия призваны обеспечить стабильное положение поверхностей выветривания и благоприятные геоморфологические условия, о которых сказано выше. Поверхность выветривания должна находиться в относи-

38

Транспортировочная работа при геологической деятельности реки приводит к формированию основных признаков будущих осадочных горных пород, имеющих большое значение для определения условий их образования. Осуществляется транспортировка материала механическим и химическим способами.

При химическом способе транспортировки растворённые химические элементы переносятся речными водами до тех пор, пока на пути их перемещения не возникнут препятствия в виде геохимического барьера, заставляющего эти химические элементы выпадать из раствора в виде нерастворимого осадка. Кроме солей, гипсов, ангидритов и карбонатных пород речными водами в растворённом состоянии могут переноситься соединения железа, фосфора, марганца и других химических элементов. Около берегов рек можно наблюдать бурые плёнки и сгустки, представляющие собой гелеморфные или коллоидные растворы окислов железа, которые хорошо выделяются благодаря своей жёлтобурой или ржаво-бурой окраске. Такие явления можно наблюдать по берегам многих рек, в том числе и по берегам рек Республики Коми, например, по р. Ижме близ г. Сосногорска.

Большая часть материала переносится реками механическим способом в виде обломков разных размеров и формы. Механическая транспортировка осуществляется во взвешенном состоянии (очень мелкие обломки) и волоком (крупные обломки). Обломки, переносимые во взвешенном состоянии, в процессе переноса не изменяют своей формы и размеров, так как во время транспортировки они не соприкасаются ни друг с другом, ни со дном и берегами реки. Расстояние переноса составляет сотни и тысячи километров.

При переносе обломков волоком происходит очень интересная и важная геологическая работа, заключающаяся в окатывании обломков, т. е. сглаживании острых краев (рёбер) и придании им более округлой или полностью округлой формы. Эта работа происходит в результате взаимодействия переносимых обломков друг с другом, породами дна и берегов реки. В итоге – острые края сглаживаются, и обломки приобретают окатанную форму, иногда шарообразную или овальную с ровной отшлифованной поверхностью и следами полировки. Форма обломков зависит от состава и строения горной породы: однородные массивные породы при разрушении дают изометрические обломки, которые при сглаживании краёв превращаются в шарообразные; полосчатые, сланцеватые породы дают при разрушении удлинённые пластинчатые обломки, которые при окатывании превращаются в уплощенные или овально-удлинённые. Степень окатанности обломков позволяет восстанавливать условия образования

59

но ещё и масса переносимого материала, а дно подвергается истиранию передвигаемыми рекой остроугольными обломками. Чем больше скорость реки и масса текучей воды, тем крупнее обломки может переносить река и тем выше интенсивность её эрозионной деятельности.

Рис. 11. Речная эрозия в р. Тене в протерозойских породах. Западная Африка, Гвинея, 1985 г. (фото автора)

Естественный предел углубления реки называется базисом эрозии: ниже базиса эрозии русло углубиться не может, поэтому оно постоянно стремится достичь его и производит разрушительную работу. Кривая изменения высотных отметок дна реки на всём протяжении русла называется продольным профилем, форма которого определяется рельефом земной поверхности, числом и характером притоков, геологическим строением русла и другими причинами. Продольный профиль реки постоянно углубляется. Когда донная эрозия прекращается, энергия реки не в состоянии разрушать горные породы и углублять русло. При однородном составе горных пород, слагающих русло, продольный профиль равновесия плавный, при неоднородном составе и разной их прочности образуются пороги и водопады на некоторых отрезках русла.

Кроме механического разрушения горных пород реки производят значительную разрушительную работу химическим способом, заключающимся в химическом действии воды и содержащихся в ней в растворённом состоянии химических элементов на породы. Если русло сложено легко растворимыми солями, гипсами, ангидритами, карбонатными породами, химическое разрушение может даже преобладать над механическим и играть основную роль.

58

тельном тектоническом покое или испытывать медленное поднятие, при котором улучшаются дренажные условия за счет большей расчлененности рельефа. В тектонически подвижном районе не может быть реализована достаточная продолжительность химического воздействия на выветриваемые горные породы, так как поверхность выветривания превратится либо в сильно расчленённую местность (в условиях интенсивного поднятия), либо (в условиях погружения) опустится слишком близко или даже ниже уровня грунтовых вод. В таких условиях процесс выветривания прекращается.

Литологические условия или условия благоприятного субстрата обеспечиваются соответствующим составом горных пород. Так, бескварцевые алюмосиликатные породы подвергаются химическому разложению легче и быстрее, чем кварцевые, алюмосиликатные минералы (полевые шпаты, слюды и др.) превращаются в железистые и алюминиевые породы или руды (бокситы, железняки), каолинитовые глины; никельсодержащие могут стать исходным материалом для образования никелевых руд и т. д.

В процессе химического выветривания минералы и горные породы претерпевают глубокое преобразование, которое происходит в результате химического взаимодействия твёрдого вещества с корообразующими растворами. При этом можно рассматривать следующие типы химических реакций: окисления, гидратации, растворения и гидролиза.

Реакции окисления приводят к образованию в профиле выветривания окислов (оксидов). Например, при окислении в зоне выветривания пирита – сульфида железа – образуется водная окисная форма этого металла – лимонит.

Гидратация – это процесс связывания частиц растворимого в воде вещества с водой. Присоединение молекул воды изменяет минеральный состав породы в связи с образованием новых минералов, содержащих гидратную и кристаллизационную воду. В результате гидратации ангидрит превращается в гипс. Обратная реакция – дегидратация – заключается в освобождении минерала от воды, т. е. в ее потере. Следствием дегидратации также является изменение минерального состава вещества: в случае с гипсом мы наблюдаем превращение этоговодногосульфатавбезводныйсульфат– ангидритврезультатедегидратации.

Реакции растворения приводят к образованию специфических карстовых форм: полостей, трещин, пещер, проваловидр. Врезультате растворенияминералы переходят в раствор и в растворенном виде выносятся из зоны выветривания, за пределы профиля выветривания. К наиболее растворимым минералам относятся: галит, сильвин, карналлит, гипс, ангидрит, карбонатные минералы, поэтому они растворяютсявпервуюочередьиудаляютсязапределыпрофилявыветривания.

39

Гидролиз представляет собой процесс разложения минералов с разрушением кристаллической решетки, выносом продуктов разрушения в растворенном состоянии и гидратацией, реакцией обменного разложения между водой и разлагаемыми химическими соединениями, способными под воздействием воды расщепляться на более низкомолекулярные с присоединением элементов воды: водорода и гидроксильной группы по месту разрыва связи. В результате гидролиза происходит разрушение минерала сложного строения с образованием на его месте более простых форм. Например, гидролиз алюмосиликатного минерала микроклина приводит к образованию целого ряда новых минералов: на первых стадиях выветривания и в зависимости от условий выветривания – каолинита, а при более глубоких процессах (при латеритном характере выветривания) – окислов алюминия, железа и титана.

Процесс выветривания приводит к превращению первичной (материнской) горной породы в совершенно новую, иногда практически не сохраняющую видимых связей и признаков исходной горной породы. Процессы физического и химического выветривания часто проходят параллельно, при этом процессы физического разрушения увеличивают удельную поверхность горной породы и готовят благоприятные условия для глубокого химического преобразования минералов в зоне выветривания. При физическом выветривании часто создаются условия для интенсивного дренажа поверхностных растворов через толщу горных пород, что также способствует интенсификации корообразовательного процесса.

При любом типе выветривания образуется новый генетический тип горных пород – пород коры выветривания, среди которых выделяется два основных типа: остаточные – элювиальные и переотложенные, представленные несколькими разновидностями, в зависимости от способа перемещения этих продуктов и места накопления.

Элювиальные отложения или элювий – это горные породы, которые по-

сле своего образования в профиле выветривания остаются на месте или во всяком случае практически не перемещаются. Элювий может быть продуктом как физического, так химического выветривания. Для элювиальных горных пород химического выветривания, в составе которых преобладают оксиды и гидроксиды алюминия, железа и титана, принято название латеритов или латеритного профиля выветривания. Если к тому же в этих образованиях резко преобладают оксиды и гидроксиды алюминия, такие продукты выветривания называют бокситами.

40

У разных водотоков соотношение областей питания бывает разным, при этом любой тип стока может быть основным. Тип источника питания часто довольно легко устанавливается в результате наблюдения за характером изменения водообильности реки на протяжении некоторого промежутка времени. Например, в районах Северного Кавказа большинство горных рек имеют главным источником питания поверхностные воды, и количество воды в реках зависит от количества выпадающих атмосферных осадков: в дождливые периоды происходит быстрое наполнение рек водой, в засушливое время реки становятся очень маловодными. В районах с подземными источниками питания полноводность рек не имеет строгой зависимости от количества выпадающих осадков.

Бассейн реки представляет собой совокупность углублений рельефа, сливающихся в единую водную систему, осуществляющую поверхностный сток. Естественными границами бассейнов служат водоразделы, т. е. повышения рельефа, препятствующие водотоку. В пределах бассейна реки выделяют исток, русло, устье и притоки.

Исток реки – это место, где начинается река. Если у реки областью питания является родник, то он и будет истоком этой реки; если река начинается из болота, то истоком её является это болото.

Русло реки – это место, по которому протекает река, а устье – место, где река заканчивается и впадает в другой водоток, озеро или море. По типам устьев различают дельты и эстуарии. Дельта реки – это участок суши, отвоёванный рекой у моря в результате её геологической деятельности. Дельта образована аллювиальными отложениями и представляет собой равнину, наклоненную в сторону моря и прорезанную многочисленными протоками, которые называют рукавами реки. Эстуарий представляет собой тип устья реки, образованного в результате затопления морем поверхности Земли, и выглядит как узкий залив, далеко вдающийся в пределы суши. Он образуется при наступлении моря на сушу при тектоническом опускании территории.

Разрушительная работа реки называется речной эрозией. Реки производят два типа разрушительной работы: механическую (рис. 11) и химическую (с резким преобладанием в большинстве случаев химической). Заключается эрозия в размыве дна, русла и берегов реки. Она может быть донной или глубинной и боковой, приводит к разрушению дна и берегов. Обе формы эрозии проявляются в каждой реке, хотя на разных стадиях развития речной долины значение и роль глубинной и боковой эрозии изменяются. Эрозионная деятельность реки значительно усиливается за счёт переносимого водным потоком обломочного материала, так как в берег реки ударяется уже не только масса воды,

57

также и подземные воды. Некоторые учёные включают в состав гидросферы льды и снега Арктики, Антарктики и высокогорных районов, атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. Мы в состав гидросферы как особой совокупности экзогенных геологических процессов рассматриваем только воду в жидком состоянии, производящую видимую геологическую работу. К геологической деятельности гидросферы, работающей на поверхности Земли, применимы те же стадии и виды работы, которые ранее рассмотрены при изучении деятельности ветра, выветривания и ледников, т. е. разрушительная, транспортировочная и аккумулятивная (накопительная).

Наиболее характерным для экзогенных геологических процессов, связанных с гидросферой, являются большая химическая активность вод (растворов), способность в процессе транспортировки огромных масс обломочного материала дифференцировать его по размерам обломков и удельному весу минералов, максимально сглаживать острые края обломков и аккумулировать многокилометровые толщи осадков. Некоторыми специфическими особенностями при этом обладают подземные воды, не обладающие, в отличие от поверхностных вод, свободной поверхностью и отличающиеся высокой химической активностью.

Рассмотрим основные особенности главных гидросферных геологических процессов в естественной последовательности их проявления.

2.2.1 Поверхностные текучие воды

Они составляют лишь доли процента от общего объема воды гидросферы Земли, но играют очень важную роль в геологической истории Земли, разрушая и унося в моря и океаны массу обломочного материала, производя интенсивную химическую разрушительную работу, формируя в значительной мере рельеф поверхности и создавая сложную систему террасированных речных долин.

В природе происходит постоянное противоборство экзогенных и эндогенных процессов: эндогенные образуют горные системы, вулканические постройки, поднятия блоков земной коры, а экзогенные, в том числе и реки, нивелируют поверхность Земли. В этом и заключается постоянное взаимодействие внутренних и внешних геологических сил. Главную работу поверхностных текучих вод выполняют реки. Они образуют русловой сток, работая в относительно узкой речной долине, и имеют разные области питания:

1)поверхностную – за счёт выпадения атмосферных осадков;

2)подземную – за счёт источников подземных вод.

56

Переотложенные продукты выветривания, перемещенные от места своего первичного образования к месту накопления, также могут быть результатом

ифизического, и химического выветривания.

Впервом случае их перемещение происходит в растворенном состоянии (в виде растворов), во втором – механическим способом в виде разных размеров обломков. При неровном рельефе продукты физического выветривания перемещаются вниз по склону от более высоких отметок рельефа к более низким под действием различных сил. Если перемещение происходит под действием собственной силы тяжести, такие отложения называются коллювиальными (коллювий). Продукты, смытые со склонов дождевыми потоками или талыми водами (при таянии снега), называются делювиальными (делювий), а смытые временными потоками (например, селевыми), – пролювиальными (пролювий).

Остаточные (элювиальные) коры выветривания характеризуются своеобразной зональностью, закономерно отражающей ход процесса выветривания. Она специфична для разных климатических условий и для разных по составу исходных (материнских) горных пород и называется она профилем выветривания.

Одним из первых российских геологов, изучивших процессы химического выветривания и образующуюся при этом зональность профиля выветривания, был И. И. Гинзбург. Согласно его представлениям, профиль выветривания характеризуется в сводном разрезе рядом последовательно и закономерно сменяющихся зон и горизонтов, различающихся разной степенью разложения исходныхминераловигорныхпород. Внемвыделяютснизувверх4 основные зоны:

1)гидратации силикатов и начала выщелачивания продуктов физического выветривания; в состав этой же зоны включается и часто выделяемая в качестве самостоятельной зоны дезинтеграции горных пород, то есть зона простого физического (механического) выветривания, в которой может и не быть химических преобразований;

2)конечной гидратации, развития выщелачивания и начала окисления;

3)выщелачивания, развития гидролиза и окисления;

4)интенсивного окисления и конечного гидролиза.

Конечные продукты химического выветривания образуются в самой верхней зоне профиля. Таким образом, наступление фронта выветривания происходит сверху вниз и в этом же направлении соответственно выветрелые породы постепенно сменяются всё менее и менее измененными вплоть до неизмененных, что и отражает профиль выветривания.

Часто верхняя зона профиля сложена рудами, которые, оставаясь на месте, образуют остаточные или элювиальные месторождения коры выветривания

41

(месторождения каолинитов, бокситов, железных руд). Часть продуктов выветривания при этом может быть перемещена разными геологическими процессами на некоторое расстояние от места выветривания (из профиля выветривания). Они также могут образовывать месторождения полезных ископаемых, которые называют перемещенными или переотложенными. Среди них наиболее важную группу, связанную с процессами выветривания, составляют россыпные месторождения и проявления. В россыпях перемещенные продукты механического и (или) химического выветривания испытывают кроме механического перемещения ещё и дополнительную переработку, заключающуюся в определённом окатывании обломков или кристаллов минералов, их дифференциации по размерам и удельному весу. Такая работа осуществляется транспортирующей силой, главным образом водными потоками. Под россыпью надо понимать скопление полезных минералов.

В качестве примеров месторождений полезных ископаемых названных типов, связанных с корами выветривания, можно привести уникальные по масштабам месторождения бокситов и титана.

Вежаю-Ворыквинское месторождение бокситов расположено на Сред-

нем Тимане, на водоразделе рр. Ворыквы (приток р. Выми) и Вежаю (приток р. Ижмы), в 180 км севернее г. Ухты. Открыто оно в 1970 г. ухтинскими геологами. Руды месторождения являются полигенетическими, т. е. частично являются элювиальными, частично переотложенными. Материнскими породами для бокситов явились известковистые слюдисто-глинистые сланцы позднего протерозоя, каолинит-гидрослюдистые породы более древней, доверхнедевонской коры выветривания и, возможно, некоторая часть вулканогенных пород (туфов базальтов) позднедевонского возраста.

Образовались эти бокситы в конце среднего-начале позднего девона на выровненной поверхности с мелко холмистым и карстовым рельефом, сформированным в условиях спокойного тектонического режима на фоне слабого воздымания и при влажном тропическом климате. Приподнятость поверхности выветривания при относительных превышениях рельефа до 150-200 м, трещиноватость горных пород в зонах тектонических нарушений, обилие теплых атмосферных осадков и постоянный тепловой поток из недр Земли в зоне структурного шва создали хорошие дренажные условия. Этим была обеспечена хорошая проницаемость и промываемость выветривающихся горных пород и благоприятный температурный режим.

Результатом всех этих процессов стал четко выраженный профиль коры выветривания, в котором выделяются следующие зоны (снизу вверх):

42

льда. Эти воды образуют временные потоки, протекающие под телом ледника и по поверхности Земли за его пределы. Они переносят значительную часть мелкого обломочного материала во взвешенном состоянии или волоком в зависимости от размеров обломков, скорости течения потока и угла наклона поверхности стока (рельефа местности). Отложения, накапливающиеся в результате деятельности этих временных потоков, называются флювиогляциальными. В отличие от моренных – значительная часть флювиогляциальных отложений выносится за пределы тела ледника, сортируется по размерам обломков, хотя и не до высокой степени, некоторая часть окатывается от взаимодействия их друг сдругомисповерхностьюЗемливпроцессепереносаводнымипотокамиволоком.

Результатом геологической деятельности ледника являются своеобразные формы рельефа на поверхности Земли, образованные моренными и флювиогляциальнымиотложениями. Ктакимформамрельефаотносятсязандры, камыи озы.

Зандры – это пологоволнистые равнины, расположенные перед внешним краем конечных морен и принадлежащие к внешней зоне ледникового комплекса. Сложены они галечниками, гравием, песками. Они представляют собой слившиеся воедино конусы выноса тающего ледника.

Камы также образуются временными потоками тающего ледника и являются аккумулятивными ледниковыми формами рельефа в виде беспорядочно разбросанных холмов с плоскими вершинами. Сложены камы отсортированным гравием, песками и супесями с горизонтальной и диагональной слоистостью. Местомихрасположенияявляется внутреннийкрайледникаприеготаянии.

Озы – это валообразные гряды, представляющие собой русловые отложения в трещинах ледника и под его телом. В их образовании принимают участие галечники и пески, среди которых встречаются довольно крупные валуны. Ориентированы они по направлению движения ледника и течению временных потоков или перпендикулярно этим направлениям. Часто отложения озов смешаны или наложены на донную морену, по которой протекали временные потоки талых вод. В Швеции и Финляндии они имеют протяжённость до сотен метров, но бывают случаи, когда они прослеживаются и на десятки километров.

2.2 ГИДРОСФЕРА И СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Гидросфера представляет собой прерывистую водную оболочку планеты, расположенную между атмосферой и литосферой. Она включает в себя все поверхностные текучие и стоячие воды: реки, моря, океаны, озёра и болота, а

55

Транспортировочная работа заключается в переносе обломочного материала ледником в процессе его течения. При образовании ледника в его тело попадают обломки пород разных размеров, в зависимости от характера области разрушения, и они консервируются образовавшимся льдом в первоначальном состоянии и положении. Поэтому форма и размер обломков при транспортировке не изменяются, а горные породы, образованные в результате деятельности ледника, отличаются от других горных пород осадочного происхождения тем, что они не окатаны и не отсортированы.

Аккумулятивная работа ледника заключается в накоплении осадочного материала в результате таяния льда. Как и разрушительная работа, аккумуляция ледником совершается механически. Обломочные продукты, накопившиеся в результате таяния ледника, называются моренными или мореной. Одновременно моренными называются все обломочные продукты, которые находятся в теле ледника.

Морена, движущаяся вместе с ледником, называется движущейся, а накопившиеся в результате таяния ледника отложения – неподвижной мореной. Неподвижные морены разделяются на конечные и основные. Конечная морена образуется у нижней границы ледникового языка. При прерывистом отступании ледника может быть образовано несколько морен, обозначающих поэтапный отход ледника. Основная морена представляет собой отложения ледника, оставшиеся после его таяния на всём протяжении троговой долины, она образуется при постепенном отступании ледника, если его граница не фиксируется на продолжительное время в определённом положении.

Среди движущихся морен различают поверхностные, внутренние и донные по положению обломков в теле ледника: соответственно поверхностные располагаются на поверхности ледника и являются наиболее молодыми; внутренние образуются в результате проникновения обломков внутрь тела ледника по трещинам или в результате перекрытия этих обломков новыми порциями снега; донные морены образованы обломками, вмёрзшими в нижнюю часть ледникового тела и накопившимися до образования ледника или при подледниковом физическом выветривании. Донная морена является мощной разрушительной силой, использующей остроугольные обломки горных пород в качестве «естественных резцов по камню».

Механизм образования моренных отложений заключается в следующем: передвигающийся ледник тает, а обломки остаются на месте, проецируются на поверхность Земли и образуют скопления, которые называются мореной.

В геологической деятельности ледника следует различать ещё одну особенность, связанную с геологической работой вод, образованных при таянии

54

1. Зона дезинтеграции, образованная в результате физического выветривания. Сложена она трещиноватыми породами с частичным нарушением первичных условий залегания и следами просадочных явлений, связанных с частичным растворением карбонатной части переслаивающихся терригенных и карбонатных горных пород.

2. Каолинит – гидрослюдистая зона, сложенная красными, бурыми, жел-

тыми и желтовато-зелеными глинами. Породы почти не содержат щелочей и щелочных земель, значительно сокращено в них содержание кремнезема и заметно повышено содержание глинозема (Al2O3), окислов железа и титана.

3.Зона конечного гидролиза, сложенная красными, бурыми и зеленоватобурыми элювиальными бокситами, состоящими из бёмита и гематита с примесью диаспора, шамозита и каолинита. Иногда в элювиальных бокситах сохраняется первичная слоистость материнских пород.

4.Зона ресилификации, т. е. уже зона разрушения бокситов, созданная также продолжающимися процессами выветривания. Из неё происходит вынос некоторого количества алюминия и относительное накопление более инертного железа. На месторождениях бокситов Западной Африки эту зону коры выветривания называют зоной железистой кирассы.

Форма залежей бокситов плащеобразная изометрическая, иногда линейно вытянутая. Мощность бокситового пласта достигает 30 м. Бокситовые руды выходят на поверхность под маломощные четвертичные рыхлые отложения, что значительно упрощает и удешевляет добычу сырья.

На этом месторождении имеются и переотложенные бокситы, относящиеся к продуктам ближнего сноса. При дальнем переносе бокситы смешиваются с окружающими горными породами и разубоживаются. Перемещение бокситового материала происходило разными способами, поэтому среди них выделяются делювиальные, делювиально-пролювиальные или делювиальноколлювиальные, сложенные обломками разных размеров и формы. Отмечены здесь и бокситы, образованные за счет переноса бокситового материала в растворенном состоянии и переотложенного в озерно-болотных условиях. Они отличаются от прочих типов белой окраской и колломорфными структурами.

Ярегское месторождение титана расположено в районе пос. Яреги в Ухтинском районе Республики Коми и территориально совмещено с Ярегским нефтяным месторождением. Оно представляет собой погребенную древнюю (эйфельско-живетскую) россыпь, образованную в результате выветривания слюдисто-глинистых сланцев позднепротерозойского возраста. Эти сланцы содержат в своем составе повышенные количества минералов титана, главным

43

образом лейкоксена, являющегося минеральным агрегатом. Он и является главным рудным минералом россыпи, содержание его в тяжёлой фракции достигает 80%. В основном это полуокатанные зерна размером 0,2-1,5 мм серого или жел- товато-серого цвета и удлиненно-призматического габитуса. Образование лейкоксена связывают с процессами химического выветривания ильменита и других титановых минералов, а также с результатами метасоматических процессов.

Кора выветривания, образованная на докембрийских сланцах в кембрий- ско-силурийское время, характеризовалась, видимо, неполным профилем и достигала не выше каолинитово-гидрослюдистой стадии. Она была размыта в девонское время, а продукты размыва накапливались в условиях дельты палеореки с накоплением минералов титана и редкометально-редкоземельных элементов (циркона, ильменорутила, монацита).

Ярегское месторождение заключает более 50% титановых руд России. Эти руды могут использоваться для получения металлического титана и красящего титанового пигмента очень высокого качества. В настоящее время прорабатываются вопросы вовлечения этого месторождения в промышленную разработку.

На территории России имеется большое количество месторождений так или иначе связанных с процессами выветривания. Остаточные месторождения бокситов известны на территории железорудных месторождений Курской Магнитной Аномалии (КМА); россыпные месторождения золота, титановых и других минералов широко распространены в центральных районах России, в Сибири, на Дальнем Востоке, в других районах страны. Большое количество подобных месторождений известно и за рубежом.

Таким образом, месторождения полезных ископаемых коры выветривания могут быть двумя крайними случаями проявления процессов выветривания:

1.Образование на месте остаточного продукта в виде элювиального месторождения бокситов или другого полезного ископаемого как результат геологическойдеятельностиатмосферыЗемли, выраженнойхимическимвыветриванием.

2.Образование коры выветривания в результате геологической деятельности атмосферы, выраженной физическим выветриванием или первыми стадиями химического выветривания с последующим перемещением продуктов выветривания гидросферными процессами – реками или морями.

Продуктами процесса выветривания являются также почвы, которые представляют собой верхнюю зону выветривания, обогащенную органическим веществом – гумусом. Почву можно рассматривать как наиболее активное проявление органического выветривания или как элювий, обогащенный продукта-

44

Скандинавии и отличаются от ледников других типов ещё и тем, что, имея одну область питания, растекаются в разных направлениях по склонам плосковершинных гор. По размерам эти ледники небольшие: площадь всех ледников Скандинавии составляет всего около 5000 км2.

Геологическая деятельность ледников складывается из трёх последовательных стадий: разрушительной, транспортировочной и накопительной (аккумулятивной).

Разрушительная работа совершается ледником механическим (физическим) способом в результате воздействия массы льда с включенными в него обломками горных пород на подстилающие горные породы, по которым он движется. Ледник представляет собой тело, сложенное не только льдом, но и разными по размерам, главным образом остроугольными обломками горных пород. Накопление снега происходит одновременно с накоплением обломочного материала, образующегося при разрушении горных сооружений и других неровностей рельефа, прежде всего при процессах физического выветривания.

Разрушительная работа ледника осуществляется, начиная с движения (течения) ледника. При перемещении по поверхности Земли остроугольные обломки (глыбы) горных пород действуют как резцы, делая разной глубины борозды в горных породах поверхности и пропахивая долины по ходу своего продвижения. Движение ледника облегчается вследствие образования в его подошве микрослоя воды в результате понижения температуры таяния льда при высоком давлении, создаваемым телом ледника. Этот микрослой воды выполняет роль смазки. Скорость течения ледника зависит от массы его тела и угла наклона поверхности Земли: чем больше масса и угол наклона, тем она больше. Оказывают влияние на скорость течения также изменения климата, условия питания ледника, характер долины, по которой движется ледник (прямолинейность или извилистость). При этом центральная часть ледника течёт быстрее, чем боковые его части из-за трения ледника о борта долин. Различная скорость течения разных частей ледника приводит к его разрушению в процессе перемещения.

Разрушительная работа ледника называется ледниковой эрозией. При движении ледника на поверхности Земли, в горных породах образуются разной глубины борозды, показывающие направление его перемещения. Валуны и блоки твёрдых горных пород, по которым прошёл ледник, покрываются также бороздами, штрихами, царапинами, иногда шлифуются и полируются. Такие валуны со следами ледниковой эрозии называются бараньими лбами, а их скопления на больших площадях представляют собой рельеф курчавых скал.

53

Долинные ледники располагаются в межгорных долинах и повторяют их форму и размеры. Они бывают вытянуты на значительные расстояния при относительно небольшой ширине. Каровые ледники располагаются в относительно небольших углублениях – карах, находящихся вблизи горных вершин и практически не имеют стока. Висячие ледники находятся на крутых высоких склонах гор, заканчивающихся крутым обрывом (пропастью), по которому ледник периодически, по мере накопления массы льда и стекания по склону, срывается вниз в виде лавины. Менее распространёнными являются предгорные, сетчатые и некоторые другие разновидности ледников.

Самым крупным горным ледником является ледник Беринга на Аляске. Он имеет длину 170 км. Ледник Федченко на Памире при длине 77 км имеет ширину 4 км и толщину льда до 1 км. Горные ледники занимают около 1,3% площади ледового покрова Земли.

Покровные (материковые) ледники представляют собой обширные караваеобразные ледовые тела, занимающие часто несколько возвышенный район. Располагаются они в полярных областях Земли почти на уровне моря и характеризуются очень большими площадями и толщиной льда. В отличие от горных, они не имеют четко выраженных областей питания из-за относительной ровности рельефа. Форма этих ледников контролируется рельефом ложа, так как большая масса этих ледников в значительной мере выравнивает доледниковый рельеф. Наиболее крупными покровными ледниками являются ледники Гренландии, Арктики и Антарктики. Гренландский имеет толщину ледового тела до 3300 м и занимает площадь около 2 млн км2, ледник Арктики достигает по площади 14 млн км2 при толщине льда в нём до 4300 м. В Антарктиде ежегодно формируется слой льда толщиной 24 мм при уровне осадков 150 мм в год. Материковые ледники занимают около 90% площади всего ледового покрова планеты.

Шельфовые ледники образуются в зоне шельфа – это плавучие ледники или частично опирающиеся на дно морей и океанов. Они текут от берега в морской бассейн и являются главными источниками айсбергов. Скорость течения этих ледников очень большая и достигает 1800 м в год. По сути дела шельфовые ледники представляют собой продолжение материковых ледников в приморских районах с постепенным уменьшением толщины льда от материка к морю, т. е. в направлении их течения: у материкового края она составляет до 1300 м, а у морского края – от 50 до 400 м – в зависимости от размера материкового ледника.

Существуют также ледники скандинавского типа, отличающиеся расположением на плосковершинных горах столового типа. Они широко развиты в

52

ми жизнедеятельности организмов и частично ими переработанный. Она является как бы концентрированным выражением влияния органического вещества на процессы выветривания. Кроме сохранившегося гумуса часть органического вещества в растворённом состоянии оказала весьма существенное влияние на формированиевсегопрофилявыветривания, расположенногонижепочвенного слоя.

2.1.2 Ветер

Ветер – это перемещение массы воздуха под действием неравномерного распределения температур на поверхности Земли. Он является одним из важнейших экзогенных геологических процессов, непосредственно связанных с атмосферой. Наиболее активно и беспрепятственно ветер действует в районах Земли, с бедным растительным покровом или лишённым его. Такими районами являются пустынииполупустыни, побережьяморейиокеанов, долиныкрупныхрек.

В нижнем слое атмосферы существуют очень разнообразные по направлению и периодичности ветры, среди которых можно выделить три главные группы ветров: постоянные, периодические и непериодические.

Постоянными ветрами являются пассаты и западные ветры. Эти ветры всегда, в любое время суток, в любое время года дуют строго в одном направлении. Так, пассаты постоянно направлены вдоль экватора с востока на запад. Они представляют собой планетарные перемещения воздуха от субтропиков к экватору с отклонением их к западу за счет вращения Земли. При этом в северном полушарии пассаты направлены на юго-запад, а в южном – на северовосток. Западные ветры проявляются в умеренных широтах (сороковыхшестидесятых обоих полушарий) и направлены с запада на восток.

Периодические ветры отличаются тем, что их направление изменяется строго по периодам (день – ночь, зима – лето). К этой группе относятся муссоны и бризы. Муссоны летом дуют с моря на сушу, а зимой – наоборот, с суши на море. Бризы имеют более короткую периодичность и изменяют свое направление в течение суток: днем они несут свежесть с моря на сушу, а ночью – в обратном направлении – с суши на море. Все периодические ветры обусловлены различиями в температуре нагревания суши и воды. Перемещение масс воздуха на приморских территориях вызывается заметной разностью температур над этими участками планеты.

К непериодическим ветрам относятся практически непредсказуемые стихийные явления: смерчи, бури, тайфуны. Они возникают внезапно и обладают исключительной разрушительной силой. Эта сила производит гигантскую геологическую работу и приносит огромные бедствия.

45

Рис. 10. Язык горного ледника на Полярном Урале (фото Е. Кнутова)

Смерч представляет собой вращающийся вихрь воронкообразной формы, обладающий большой разрушительной силой. На территории России смерчи наиболее часты в приморских районах, в европейской части страны они постоянно проявляются в Краснодарском и Ставропольском краях. Вращающийся вихрь переносит над поверхностью Земли огромные массы морской воды и сбрасывает её часто далеко от места «набора». В районах Адлера, Сочи, Туапсе такие сбросы приводят к резкому подъему уровня воды в реках, смыву жилых зданий, мостов и других сооружений, уничтожению посевов и прочим потерям, а иногда – к человеческим жертвам. Скоростьдвижениясмерчапревышает 50-60 км/час.

Тайфуны – это крупные атмосферные вихри диаметром до сотен километров и высотой до 15 км. Образуются они в зонах тропиков и обладают большой центробежной силой, создающей в центре тайфуна область отрицательного атмосферного давления. В нашей стране тайфуноопасной областью является Дальний Восток.

Бури приурочены к определённым районам Земли: в Средней Азии это афганец, в Аравии – самум и т. д. Как правило, преобладают песчаные бури, во время которых переносится огромное количество песка и более мелких пылевидных частиц, в результате нарушается автомобильное и железнодорожное сообщение, заносятся песком возделываемые человеком земли.

Как и все экзогенные геологические процессы, ветер производит свою геологическую деятельность в три стадии: разрушительную, транспортировочную и накопительную (аккумулятивную).

Разрушительная работа определяется в значительной мере скоростью ветра и массой переносимого воздуха. Разрушение горных пород происходит только физическим (механическим) способом за счёт ветровой энергии, т. е. их разрушает масса воздуха, переносимого с определённой скоростью. Чем выше скорость ветра и больше масса переносимого воздуха, тем сильнее разрушение. Ветер выбивает частицы из встреченных на своём пути горных пород. Разрушительная сила его значительно увеличивается за счет песка и пыли, за счет постоянных ударов ими происходит вытачивание ветром углублений в породах, а также штриховка и полировка поверхности обрабатываемых ветром скальных выходов. Такая работа ветра по вытачиванию углублений, шлифовке и полировке поверхности называется ветровой корразией. Разрушительная работа ветра в некоторых районах приводит к образованию «столбов» или «болванов», когда ветром выдуваются постепенно породы из зон дробления и трещиноватости, а на поверхности Земли возникают отдельные скалы или системы скал, например, в Красноярском крае – неподалёку от г. Красноярска, на Полярном Урале и в других местах.

46

ских зёрен, плотно прижатых друг к другу. Размер зёрен льда изменяется от размера небольшого ореха до куриного яйца.

Глетчерный лёд отличается от речного тем, что образуется он из снега в результате уплотнения, имеет зернистую структуру и неслоистое сложение. Он прозрачен и имеет характерную голубую окраску.

Для образования фирна и ледникового глетчерного льда из снега необходима очень высокая степень уплотнения снега. Установлено, что для образования 1 м3 глетчерного льда необходимо 11 м3 свежевыпавшего снега.

Вледниках различают области питания и области стока. Область питания – это область накопления снега и превращения его через фирн в глетчерный лёд. Область стока представляет собой область, по которой происходит движение (течение) ледника. Важной особенностью глетчерного льда является его способность передвигаться, т. е. текучесть.

Взависимости от особенностей и места образования ледника среди них выделяют три главных типа: горные или альпийские, покровные или материковые и шельфовые. Иногда в качестве самостоятельного типа рассматривают ледники промежуточного типа, которые называют ледниками скандинавского типа.

Горные ледники развиваются при оледенении высокогорных районов и располагаются чаще всего в горных долинах и межгорных впадинах. Это сравнительно маломощные ледники, приуроченные к глубоким впадинам рельефа, долинам крупных рек, ущельям и т. д. Развиты они в крупных горных системах: Альпах, Гималаях, Памире, Тянь-Шане, Кавказе. Область питания в горных ледниках выражена исключительно четко и находится выше снеговой линии. Часто области питания бывают окружены высокими горными вершинами. Стекание льда происходит по горным долинам с крутыми склонами или по склонам гор с образованием одного или нескольких языков – притоков. Среди горных ледников различают несколько разновидностей в зависимости от их местополо-

жения. Наиболее распространены долинные, каровые и висячие ледники

(рис. 10).

51