6. Экзогенные геологические процессы

Рис. 35.Экзогенные процессы Земли.

Экзогенные процессы - рельефообразующие процессы, происходящие на поверхности Земли и в самых верхних частях земной коры: выветривание, эрозия, денудация, абразия, деятельность ледников и др.

Экзогенные процессы протекают на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры в форме механического и физико-химического её взаимодействия с гидросферой и атмосферой. Главные формы проявления экзогенных процессов на поверхности Земли: разрушение горных пород и химическое преобразование слагающих их минералов (физическое, химическое, биологическое выветривание); удаление и перенос разрыхлённых и растворимых продуктов разрушения горных пород водой, ветром и ледниками; отложение (аккумуляция) этих продуктов в виде осадков на суше или на дне водных бассейнов и постепенное их преобразование в осадочные горные породы (седиментогенез, диагенез, катагенез). Экзогенные процессы в сочетании с эндогенными процессами участвуют в формировании рельефа Земли, в образовании толщ осадочных горных пород и связанных с ними месторождений полезных ископаемых.

Выветривание

Выветривание – это процесс изменения и разрушения минералов и горных пород на земной поверхности под воздействием физических, химических и органических факторов.

В зависимости от того, какие факторы обуславливают процессы преобразования пород, выветривание можно подразделить на физическое (или механическое), на химическое и биологическое.

Физическое (механическое) выветривание горных пород и мине­ралов связано с колебаниями температуры (температурное выветривание), механическим воздействием замерзающей в трещинах и порах горных пород воды (морозное выветривание), крис­таллизацией солей и др. В результате в горных породах и минералах образуются и расширяются трещины, по которым породы и минералы распадаются на обломки разных размеров: глыбы, щебень, дресву, пе­сок.

В результате физического выветривания образуются особые формы ландшафта.

Рис. 36. Физическое выветривание

Если выветривание происходит в горной области, где имеются плоские, горизонтальные поверхности, то продукты выветривания накапливаются на них в виде глыб и более мелкого дресвяного материала. В результате создаются элювиальные россыпи и ландшафты беспорядочного нагромождения глыб, получившие название «каменных морей».

Процесс физического выветривания подчеркивает особенность строения и состава горной породы. Так для изверженных пород(гранитов, диабазов и др.) характерны массивные округленные формы выветривания; для слоистых осадочных и метаморфических – ступенчатые (ниши, карнизы и т.п.). Неоднородность пород и неодинаковая устойчивость их различных участков против выветривания ведёт к образованию останцев в виде изолированных гор, столбов, башен и т.п.

Рис. 37. Яруса форм выветривания на юго-западном склоне г. Демерджи представлены (от подножия к вершине): 1 ярус – нишево-карнизные, грибообразные формы; 2 ярус – столбообразные, башенные формы; 3 ярус – округлые формы; 4 ярус – бастионные, башенно-крепостные формы; 5 ярус – пьедестальные формы.

Говоря о физическом выветривании необходимо подчеркнуть, что оно приводит к механической дезинтеграции пород и минералов, но не приводит к их химическому преобразованию.

Химическое выветривание представляет собой процесс химического преобразования минералов и горных пород под воздействием воды, кислорода, углекислого газа, органических кислот, а также вследствие биогеохимических процессов.

Главные факторы химического выветривания — вода, кислород, углекислый газ, а при органическом выветривании — продукты жиз­недеятельности организмов. Особенно большое значение при хими­ческом выветривании имеет вода, которая в той или другой степени диссоциирована на положительно заряженные ионы водорода Н⁺ и отрицательно заряженные гидроксильные ионы ОН". Химическое воздействие на горные породы оказывает присутствие в воде ионов НСО₃^-, SO₂^-, Cl^-, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺.

Рис. 38. Химическое выветривание на примере ожелезнения пород в Карьере «Мраморный»

Важное значение в процессах химического выветривания имеют органические кислоты, активно способствующие разложению минералов. Процессы химического выветривания протекают ниже почвенного слоя, просачиваясь через который воды обогащаются органическими соединениями.

Необходимыми условиями глубоко химического выветривания 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.

Типы реакций при химическом выветривании различны в зависи­мости от состава горных пород и условий. Главнейшими являются: окисление, гидратация, реже дегидратация, растворение, гидролиз, карбонатизация, восстановление.

Окисление

Этот процесс наиболее активно протекает в горных породах, имеющих в своем составе соединения железа(III), марганца. Например, магнетит переходит в более устойчивую форму - гематит

FeS2 + nH2O*Fe3O4 = Fe2(SO4)2 = Fe2O3*nH2O

Пирит = бурый железняк = лимонит

Гидратация

Данный процесс заключается в присоединении воды к веществу. В результате этого осуществляется закрепление молекул воды на поверхности некоторых участков кристаллической решётки. Пример - переход ангидрита в гипс:

CaSO4 + 2H2O = CaSO4*2H2O

При изменении условий реакция обратима и гидратация превращается в дегидратацию. Процесс гидратации происходит также при переходе гематита в гидроксиды железа.

Растворение

Растворение многих соединений происходит под действием воды, стекающей по поверхности горных пород и просачивающейся через трещины и поры в глубину. Ускорению процессов растворения способствуют высокая концентрация водородных ионов и содержание в воде О2, СО2 и органических кислот. Из химических соединений наилучшей растворимостью обладают хлориды – галит, сильвин и др. На втором – сульфаты – ангдрит и гипс. На третьем месте карбонаты – известняки и долмиты. В процессе растворения указанных пород в ряде мест происходит образование различных карстовых форм (воронки, карры и др.) на поверхности и в глубине.

Гидролиз

При выветривании силикатов и алюмосиликатов гидролиз имеет важное значение, при котором структура кристаллических минералов разрушается благодаря воде и растворенным в ней ионам и заменяется новой, отличной от первоначальной и присущей вновь образованным гипергенным минералам. В этом процессе происходят:

1) каркасная структура полевых шпатов превращается в слоевую, свойственную вновь образованным глинистым гипергенным минералам

2) вынос из кристаллической решетки полевых шпатов растворимых соединений сильных оснований (K, Na, Ca), которые, взаимодействуя с СО2, образуют истинные растворы карбонатов и бикарбонатов (K2CO3, Na2CO3, CaCO3).

3) частичный вынос кремнезема

4) присоединение гидроксильных ионов