3.3 Біологічне вивітрювання

Біологічне вивітрювання є наслідком життєдіяльності тварин, рослин і мікроорганізмів. Органічний світ змінює і руйнує гірські породи, діючи на них як механічно, так і хімічно. Земляні хробаки буравлять та розпушують ґрунти. Підраховано, що у середньому кожні 0,5 га ґрунтів уміщує до 150 000 хробаків, які за рік піднімають до поверхні від 10 до 15 т тонко подрібненого матеріалу. Величезну роботу здійснюють різні групи бактерій (на 1 га ґрунту мікроорганізми складають від 3 до 7 т його маси).

Механічна робота рослин полягає у руйнуванні гірських порід корінням, яке проникає у тріщини.

Хімічна дія живих організмів та рослин проявляється як за їхнього життя, коли вони виробляють органічні кислоти, так і після їхнього відмирання, коли відбувається хімічний розпад живої речовини. Вуглекислота, а також аміак, органічні кислоти та інші азотисті сполуки енергійно руйнують гірські породи. Продукти розкладання решток тварин та рослин перетворюються у гумус, який не лише забезпечує родючість ґрунтів, а й одночасно є потужним хімічним фактором руйнування гірських порід. Породи розкладаються нітрифікуючими бактеріями, що засвоюють азот з ґрунтів, а вуглець – з карбонатів.

У наш час наймасштабніший та найінтенсивніший вплив на гірські породи приповерхневої частини літосфери спричиняє людина, життєдіяльність якої викликає фізичне, хімічне та біологічне вивітрювання гірських порід.

Контрольні питання

1. Що називають вивітрюванням і його типи?

2. В яких формах проявляється геологічна діяльність вітру?

3. При яких умовах відбувається фізичне вивітрювання?

4. Які існують види продуктів вивітрювання?

5. Під дією чого відбувається хімічне вивітрювання?

6. Від чого залежить інтенсивність хімічного вивітрювання?

8. Охарактеризуйте хімічне вивітрювання: окислення, гідратацію, розчинення, гідроліз.

9. Які процеси призводять до формування алювіальних відкладів?

10. Які процеси призводять до формування делювіальних відкладів?

11. Які процеси призводять до формування елювіальних відкладів?

12. Які процеси призводять до формування ілювіальних відкладів?

13. Які процеси призводять до формування пролювіальних відкладів?

14. Які процеси призводять до формування еолових відкладів?

15. Які процеси призводять до формування колювіальних відкладів?

16. Яка різниця між розчиненням та вилуговуванням мінералів та гірських порід?

17. Які основні фактори і процеси біологічного вивітрювання?

18. Що називають корою вивітрювання і які її типи утворюються в різних умовах?

19. Які корисні копалини утворюються в корах вивітрювання?

Глава 4 підземні води

Підземними називаються води, що знаходяться у гірських породах у різних фізичних станах – рідинному, твердому та пароподібному. Вивчає підземні води наука гідрогеологія.

Вода – одна з найпростіших природних сполук водню з киснем. За звичайних умов – це безбарвна рідина без запаху і смаку. Молекулярна маса – 18,0153. Густина – 1,0.

Вода входить до складу мінералів, заповнює пори й тріщини у гірських породах. У верхньому п’ятикілометровому шарі земної кори зосереджено близько 60 млн. км ³ води, або 42% від загального об’єму гідросфери. У глибоких зонах земної кори вода має високу температуру (іноді більше ніж 100 – 200^о С), переважно хлоридно-натрієвий склад і високу мінералізацію – до 200 – 300 г/дм³ (що переводить її у стан розсолів). У верхній частині літосфери (до 1000 м) переважають холодні, прісні, гідрокарбонатні та гідрокарбонатно-сульфатні води.

Підземні води здатні пересуватися як у горизонтальному, так і у вертикальному напрямках. Вертикальний рух вод буває висхідним та низхідним. У першому випадкові вони піднімаються різними каналами фільтрації під дією високого тиску надр (геостатичного, геодинамічного, гідростатичного, теплового й ін.), а у другому – занурюються внаслідок дії гравітаційних сил. Виходи підземних вод на денну поверхню називаються джерелами. Підземні води здійснюють розчинення, перенесення та відкладення мінеральної речовини.

Вода зустрічається у гірських породах у рідинному, пароподібному та твердому станах. У вигляді льоду вона наявна у породах у тих районах земної кулі, де середньорічні температури є нижчими за нуль градусів. Водяна пара насичує породи в областях з аридним кліматом. Але головним чином вода знаходиться у земній корі в рідинному стані. Розрізняють декілька видів води у гірських породах.

Кристалізаційна (хімічнозв’язана) вода – входить до складу кристалічних ґраток мінералів. Прикладами є гіпс – Ca[SO₄]^.2H₂O та лімоніт – Fe₂O₃^.nH₂O.

Гігроскопічна вода – наявна у слабковологих породах, облямовуючи тонким (молекулярним) шаром зерна мінералів. Утворюється шляхом конденсації водяної пари з ґрунтового повітря і видаляється лише при нагріванні.

Плівкова вода – формує на зернах мінералів тонку плівку, що здатна переміщатися під дією молекулярних сил.

Капілярна вода – заповнює дрібні пори розміром до 1 мм. Утримується в них силами поверхневого натягу. Як і плівкова вода, при сильному випаровуванні переміщується з нижчезалягаючих горизонтів у вищезалягаючі. Капілярні води вміщуються у тонкопористих породах (глинах, суглинках, супісках і т. ін.). Кристалізаційна, гігроскопічна, плівкова та капілярна води суттєвої ролі у геологічних процесах не відіграють.

Гравітаційна вода – вміщується у великих порах (більше за 1 мм) і тріщинах. Вона здатна переміщуватися під дією сил тяжіння (гравітації) з вищезалягаючих горизонтів у нижчезалягаючі. На відміну від попередніх типів вод її називають вільною. Гравітаційна вода відіграє дуже важливу роль у підземному стоці води.

За походженням підземні води поділяються на інфільтраційні, седиментаційні, конденсаційні та магматогенні (ювенільні).

Інфільтраційні води утворюються при інфільтрації (просмоктуванні) у ґрунт атмосферних опадів та поверхневих вод. Вони відіграють найсуттєвішу роль у підземному кругообігові в приповерхневій зоні літосфери (зоні вільного водообміну).

Седиментаційні води – води, що знаходяться в осадках та захоронюються з ними на різних стадіях їх переформування в гірську породу – діагенезу та катагенезу. Вони можуть бути одного віку з тими породами, у яких містяться (реліктові води). Проте седиментаційні води (внаслідок ущільнення водовміщуюючих порід) часто переміщуються у контактуючі товщі іншого віку, а іноді (розсоли) і у нижні частини гідрогеологічного розрізу (води седиментаційні переміщені).

Конденсаційні води – утворюються при конденсації водяної пари у ґрунтах, а також унаслідок скипання при різкій зміні температури і тиску в глибоких водоносних горизонтах. Велике значення у поповненні запасів підземних вод вони мають у пустельних регіонах.

Магматичні води – води глибинного, магматичного походження, які Е. Зюсс (1902 р.) назвав ювенільними (лат. juvenilis – юний). Утворюються в процесі охолодження магм, вміст води у яких досягає 10 – 12%. У чистому вигляді, за винятком магматичних розплавів, майже не зустрічаються, оскільки у гідросфері змішуються з іншими генетичними типами вод.