©ТВ Бобра зав.каф.геоэкологии Лекция 4. П = f (Г.П. + Кл. + Р. + Ж.О.)t + ГВ. + Вл. + Ан.Д. ГОРНЫЕ ПОРОДЫ (МАТЕРИНСКИЕ ПОРОДЫ) определяют: Химический и минералогический состав почв. Механический состав почв. Физико-механические свойства почв. Водно-тепловые свойства почв. Скорость и направление почвообразования. Пространственную структуру почвенного покрова (комплексность, мозаичность). ГЕНЕЗИС ГОРНЫХ ПОРОД Магматические (граниты, базальты, диориты) Метаморфические (кристаллические сланцы, гнейсы, мрамор) 87,8% Осадочные (известняк, мергель, песчаники, глинистые сланцы) 12,2% В %-х от общего объема земной коры Базальты, габбро, амфиболы – Граниты, диориты, кислые эффузивы– 20,86% Кристаллические сланцы, гнейсы – Глины и глинистые сланцы – 4,48% Карбонатные породы – 3,57% Песчаники – 3,56% Прочие – 0,28% 50,34% 16, 91% Плагиоклазы – 39% Глин. минералы – 4,6% Кварц – 12% Полевые шпаты – 12% Кальцит – 1,5% Пироксены – 11% Слюды – 5% Амфиболы – 5% Магнетит – 1,5% Доломит – 0,5% Другие – 4,9% Оливин – 3% 87% В минеральном составе магматических и метаморфических пород 13% В минеральном составе осадочных пород Твердость Абсолют.твердость шкала Фридриха Мооса (1811) 1. Графит - 1 1 Тальк (Mg3Si4O10(OH)2) 2. Гипс - 2 2 Гипс (CaSO4·2H2O) 3 3. Кальцит - 3 3 Кальцит (CaCO3) 9 4. Флюорит - 4 4 Флюорит (CaF2) 21 5. Апатит - 5 Апатит (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-) 48 6. Полевой шпат - 6 6 Полевые шпаты (KAlSi3O8) 72 7. Кварц - 7 7 Кварц (SiO2) 100 8. Топаз - 8 8 Топаз (Al2SiO4(OH-,F-)2) 200 9. Корунд - 9 9 Корунд (Al2O3) 400 10. Алмаз - 10 10 Алмаз (C) 5 1 1500 ГРУППЫ ПЕРВИЧНЫХ МИНЕРАЛОВ ВТОРИЧНЫЕ МИНЕРАЛЫ Особенно велико влияние горных пород на первичной стадии почвообразования. На плотных породах формируются маломощные коры выветривания и маломощные почвы. Например, на плотных гранитах и гранитогнейсах Карелии (Карельский щит) сформировались слаборазвитые, маломощные (10 – 15 см) подзолистые почвы. Состав почвообразующих пород влияет на уровень почвенного плодородия. Например, на кислых породах (граниты, гнейсы, песчаники) формируются почвы с низким уровнем плодородия; На породах основного состава (диориты, базальты, известняки, мергели), которые богаты питательными элементами и катионами щелочноземельных металлов(Са2+ ; Mg2+), формируются почвы с высоким плодородием и устойчивым к разрушению и размыванию гумусом. Почвообразующие породы определяют пространственную структуру почвенного покрова. Разнообразие почвообразующих пород на определенной территории формирует комплексность почвенного покрова. Например, на Керченском полуострове на засоленных тяжелых майкопских и сарматских глинах формируются темно-каштановые и черноземные засоленные почвы, на элювии известняков – черноземы южные карбонатные и остаточно карбонатные, а на выходах известняков – дерново-карбонатные почвы, вокруг соленых озер – интразональные солонцы. ВЫВЕТРИВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД (или ГИПЕРГЕНЕЗ) ВЫВЕТРИВАНИЕ (или ГИПЕРГЕНЕЗ) это процесс разрушения и преобразования горных пород под действием экзогенных факторов (физических, химических, биологических). «Гипергенез» (А.Е. Ферсман, 1922 г.). От греч. Gyper – над, сверху; genesis – происхождение. Природные условия и факторы-агенты процессов выветривания Известняковые Ленские столбы. Якутия. Национальный парк. Объект Всемирного наследия ЮНЕСКО. Скальные образования, высота которых доходит до 220 метров над уровнем реки (абс. отметки — до 321 м), сложены палеозойскими кембрийскими известняками (540 - 485 млн лет) Демерджи. Выветривание конгломератов и известняков. Хребет Карагач. Юго-Восточный Крым, Карадаг. Плато Анабар. Саха. Якутия. Сложено древними кристаллическими породами строматолитами В центральной части плато на дневную поверхность выступают древнейшие кристаллические горные породы, образовавшиеся в архее около 3,5 млрд. лет назад, когда на месте этих гор господствовал древний океан – это строматолиты (прототипы современных кораллов) – плотные слоистые образования, появившиеся в результате жизнедеятельности цианобактерий и сине-зеленых водорослей – первых(!) живых существ, населявших Землю около 3-х млрд. лет назад. Миллионы лет они, вырабатывая кислород, насыщали им атмосферу Земли. Сотовое выветривание ВИДЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ: Физическое (механическое, температурное и пр.). Химическое (действие воды, кислот, кислорода и пр.). Биохимическое (биологическое) (действие живых организмов в процессе их жизнедеятельности). Физическое выветривание и его факторы 1 - Проявляется при колебаниях температуры, происходящих при смене день/ночь и сезонов года: Горные породы, как и все тела, при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются; Теплопроводность горных пород невелика, поэтому верхние слои прогреваются, а следовательно, и расширяются сильнее, чем более глубокие, в результате создаются механические напряжения, появляются трещины между поверхностными и более глубокими слоями, породы начинают трескаться и "шелушиться". Наибольшие амплитуды температур создаются на поверхности породы, с глубиной они уменьшаются: суточные колебания сказываются до глубины нескольких дециметров, а годичные - до глубины 10 и даже 20 м. В местностях с морским климатом суточные и сезонные колебания температур невелики, в местностях, лежащих внутри континентов, вдали от моря, они самые большие и достигают десятков градусов. Десквамация (температурное выветривание с образованием параллельных земной поверхности трещин) вулканических пород (вулканический массив Карадаг. Крым) 2 - горные породы состоят из зерен различных минералов (гранит, например, состоит из прочно скрепленных друг с другом кристаллов кварца, полевого шпата, слюды и других минеральных зерен. При нагревании различные минералы расширяются неодинаково (так, например, коэффициент теплового расширения ортоклаза почти в 3 раза больше, чем кварца). Если минеральные зерна с неодинаковыми коэффициентами теплового расширения и сжатия оказываются рядом, то это приводит к возникновению напряжений между ними, частое повторение которых при колебаниях температур также приводит к «расшатыванию» целостности породы и появлению сети тонких трещин. 3 - Вода, попадающая из атмосферы на поверхность горной породы, проникает в трещины и оказывает расклинивающее действие. При понижении температуры ниже 0° вода в трещинах замерзает, лед занимает больший объем, чем жидкая влага, он давит на стенки трещин и еще более расширяет их. Биохимическое (биологическое) выветривание Лишайники, растущие на поверхности скал, выделяют в процессе жизнедеятельности различные кислоты, разрушающие минералы. В трещины проникают корни растений, которые при росте также давят на стенки трещин, а корневые выделения растворяют минералы. Выветривание горных пород - это процесс взаимодействия приповерхностной области литосферы (геологической среды) с атмосферой, биосферой, гидросферой, техносферой, в результате которого возникают физические, химические, физико- химические, биогенные, механические процессы, изменяющие состав, строение, свойства пород и формирующие толщу измененных образований — кору выветривания. Выветривание – это процесс изменения и разрушения минералов и горных пород на земной поверхности под воздействием физических, химических и органических факторов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ – это слой горных пород, образовавшийся в верхней части литосферы в результате действия сил выветривания. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ Остаточная (элювиальная) – формируется в условиях тектонически спокойного рельефа и характеризуется выносом подвижных соединений (платформенные участки). Аккумулятивная (переотложенная) – формируется в сопряженных с элювиальными условиях, в макропонижениях рельефа (предгорные прогибы, впадины, аккумулятивные равнины и низменности) – обогащены подвижными соединениями, вынесенными из остаточных кор выветривания. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ ОСТАТОЧНАЯ КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ ……………………… ……………………… ……………….. ……………. АККУМУЛЯТИВНАЯ КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ Кора выветривания является одновременно и геологическим и географическим феноменом (кора выветривания – это явление зонально-климатическое). Процесс разрушения горных пород и их дальнейшее преобразование имеют прямое отношение к обеим наукам. Поэтому она изучается и географами, и геологами, которые смыкаются на уровне геоморфологии. Кроме того, учение о корах выветривания легло в основу геохимии ландшафта - самостоятельной географической дисциплины (Б.Б. Полынов). Крупнейший советский ученый, основатель геохимии ландшафта академик Борис Борисович Полынов теоретически обосновал и показал на ряде географических примеров стадийный характер развития коры выветривания, связанный с неравномерностью вымывания из нее растворимых продуктов выветривания. Б. Б. Полынов (1877 - 1952) Б. Б. Полынов выделил четыре фазы развития коры выветривания: 1. грубообломочная, 2. обызвесткованная, 3. 4. кислая сиаллитная, аллитная. СТАДИИ ВЫВЕТРИВАНИЯ: 1-я стадия – физическое разрушение и образование грубообломочной коры выветривания; В обломочной коре выветривания еще сохраняются все химические элементы, присутствующие в исходной горной породе, вторичных минералов практически нет. горы Мангыстау, Казахстан, Мангышлак 2-я стадия – вынос хлоридов и сульфатов и накопление кальцитов, образование обызвесткованной коры выветривания; Из обызвесткованной коры выветривания вынесены освобождающиеся при выветривании хлориды и сульфаты, но сохраняются карбонаты кальция, скопления которых в виде белых мучнистых конкреций, прожилок, корочек на поверхности щебня - характерный признак обызвесткованной коры выветривания. Для этого типа коры уже характерно образование ряда глинистых минералов. В СНГ обызвесткованные коры широко распространены в степях Забайкалья, в степях и пустынях Казахстана и Средней Азии, в Армении. 3-я стадия –– образование сиалитной коры выветривания; она сильно оглинена (образование вторичных минералов алюмосиликатов), но содержит еще много первичных минералов. Все легкорастворимые соли и карбонаты кальция из нее вымыты, поэтому она обеднена по сравнению с исходными породами не только хлором и натрием, но и кальцием. Кислая сиаллитная кора выветривания в отличие от обызвесткованной распространена во влажном климате умеренных широт, преимущественно в лесной зоне. Сиаллитная кора выветривания гранитов (Хмельницкая область, Полоновское месторождение каолина) 4-я стадия – аллитная (или ферраллитная) кора выветривания, которая представляет самую зрелую стадию. Характерен вынос кремнезема, накопление гидроокислов железа и алюминия. В этой коре не сохранилось первичных минералов, они замещены каолинитом и гидроокислами железа и алюминия. До такой стадии выветривания породы доходят только во влажном климате субтропических и тропических поясов, где в тектонически спокойных областях процессы выветривания обгоняют денудацию (снос). Мощные красноцветные ферраллитные коры типичны для влажных субтропиков и тропиков Аллитная кора выветривания Латериты Мадагаскара и Амазонии. Латеритная кора выветривания, Мадагаскар Коры выветривания имеют разный химико-минералогический состав в зависимости от климатических условий формирования, т.е. проявляют зональную дифференциацию. ЗОНАЛЬНЫЕ ТИПЫ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ (Г. Геррасович, 1930) ЗОНАЛЬНЫЕ ТИПЫ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ (Г. Гаррасович, 1930) ЗОНАЛЬНЫЕ ТИПЫ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ (Г. Гаррасович, 1930) Итак, Обломочная - преобладает физическое разрушение горных пород (дезинтеграция); Сиалитная - преобладает гидролиз с образованием глинистых минералов (каолинит, монтмориллонит, нонтронит); Аллитная - преобладает окисление глинистых минералов до оксидов и гидрооксидов Fe, Al, Mn, Si (формируются латериты). Зональной дифференциации подвержен не только химико-минералогической состав кор выветривания, но и их мощность. Мощность определяется интенсивностью процессов выветривания, которые в свою очередь во многом зависят от климатических условий. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ПЕРЕОТЛОЖЕННЫХ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ -- четвертичных ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД ЭЛЮВИЙ (от лат. Eluo – вымываю) – продукты выветривания горных пород, накапливающиеся на месте своего образования практически без существенного перемещения. ЭЛЮВИЙ ИЗВЕСТНЯКОВ, на котором формируются горно-луговые черноземовидные почвы западных яйл (АйПертинская яйла) Водно-ледниковые моренные валунно-галечниковые отложения ДЕЛЮВИЙ (от лат. deluo – смываю) отложения, которые образуются в результате накопления перемещённых (плоскостным смывом) со склонов рыхлых продуктов выветривания. ДЕЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ В НИЖНЕЙ ЧАСТИ СКЛОНА ПРОЛЮВИЙ – (от лат. proluo – уношу течением) – отложения, которые формируются временными водотоками и накапливаются в конусах выноса оврагов, балок, характеризуются несортированностью и неокатанностью обломков. ПРОЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ БАЛОЧНЫЕ ПРОЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ Пролювий в днищах коротких оврагов. Юго-Восточного горного Крыма Пролювиальные грязекаменные селевые отложения Пролювиальные грязекаменные селевые отложения АЛЛЮВИЙ - (от лат. Alluvio – нанос, намыв) – отложения, формирующиеся постоянными водотоками в долинах рек, характеризуются окатанными, сортированными механическими элементами. АЛЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ Аллювиальные отложения в долине р. Клондайк, центральный Юкон, Канада КОЛЛЮВИЙ – отложения, которые образуются в результате разрушения горных пород и их перемещения под действием силы тяжести (обвалы, осыпи). КОЛЛЮВИЙ КОЛЛЮВИЙ ОСЫПНЫЕ КОЛЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯДЕСЕРПЦИЙ ДЕЛЯПСИЙ ДЕЛЯПСИЙ – отложения оползней Оползень в Кармадонском ущелье (Северная Осетия), сентябрь 2002 г. Продолжение следует… Дайте ответы на следующие вопросы (вопросы не переписывать, ставить только номер вопроса) 1. 2. 3. 4. 5. 6. Основателем школы генетического почвоведения является ……. К морфологическим признакам почв относятся: а) минералогический состав; б) цвет; в) включения; г) новообразования; д) химический состав; е) механический состав; ж) поглотительная способность почв (назовите верное) Основным источником минеральных соединений в почвах является…………. Основными климатическими факторами, которые определяют условия почвообразования и энергетику почвообразования, являются………….. Дайте определение структуры почвы……………… Объясните, почему кора выветривания является одновременно объектом геологическим и географическим.
