Гірські породи, які виходять на поверхню землі, постійно контактують з атмосферою, біосферою, гідросферою. Під впливом негативних факторів навколишнього середовища скелі починають перетворюватися і руйнуватися. Відбуватися цей процес може сотні і тисячі років. У результаті на поверхні землі утворюється кора вивітрювання.
Визначення та основні види
Кора вивітрювання — це, таким чином, шар вторинних, в більшості випадків пухких осадових порід, розташований в верхніх шарах літосфери і утворився в результаті руйнування гірських масивів під дією зовнішніх факторів. Основних видів элювиев існує всього три, що утворилися в результаті процесів:
- фізичних;
- хімічних;
- біологічних.
Звичайно ж, такий підрозділ є дещо умовним. У переважній більшості випадків кора вивітрювання утворюється під впливом відразу всіх трьох цих факторів у комплексі. В даному випадку можна говорити лише про переважання умов формування осадового шару.
Трохи історії
Вперше термін «кора вивітрювання» в ужиток увів швейцарський учений А. Гейм у 1879 р. а Систематичне вивчення таких геологічних шарів у подальшому почалося в Росії. Великий внесок у такі дослідження в кінці XIX в, наприклад, був зроблений видатними вітчизняними вченими Н. А. Богословським, К. Д. Глинкою, П. А. Земятченскім. Спочатку геологи не відрізняли кору вивітрювання від грунту. Чітко розділив ці поняття вітчизняний вчений В. о. Докучаєв.
У якості самостійного розділу геології наука про корах вивітрювання сформувалася лише на початку XX ст. Основоположниками нового напрямку також стали російські вчені — В. І. Гінзбург, Б. Б. Полин. Звичайно ж, значний внесок у розвиток цього розділу геології внесли і деякі зарубіжні дослідники і ентузіасти — швед О. Тамм, американець У. Келлер, німець Р. Гаррассовец і багато інших.
Фізичні сили вивітрювання
В даному випадку кора вивітрювання — це шар, що утворився з материнської породи, роздробленою і дезинтегрированной без істотної зміни мінерального складу. Такі кори дуже часто зустрічаються в Арктиці і Антарктиці, у горах, пустелях і напівпустелях. Відбувається фізичне вивітрювання в основному в результаті:
- численних циклів відтавання і замерзання води;
- змін температури;
- дії кореневої системи рослин;
- риття нір тваринами;
- кристалізації солей, що містяться в капілярній воді.
Великі уламки в корах вивітрювання цього різновиду зазвичай розташовуються біля підніжжя гір або в пониженнях рельєфу. Дрібні ж при цьому несуться водою і вітром іноді на сотні кілометрів.
Вчені розрізняють п’ять основних видів фізичного вивітрювання:
- сніжне;
- морозний;
- инсоляционное (у пустелях);
- льодове;
- біологічне.
Хімічні процеси руйнування
Перетворюватися виходять на поверхню землі гірські породи, звичайно ж, можуть не тільки під дією фізичних факторів. Буває, що вивітрювання відбувається і з-за складних хімічних процесів, що протікають в материнському масиві. Таким чином, породи руйнуються також досить часто. Основними факторами хімічного освіти кори вивітрювання є:
- сильні органічні кислоти;
- вода;
- сірководень;
- вуглекислота;
- кисень;
- аміак;
- біологічна діяльність мікроорганізмів.
В товщі материнської породи можуть відбуватися процеси вилуговування, окислення, розчинення, гідролізу тощо, призводять до порушення її структури.
Біологічне вивітрювання
Такий тип руйнування являє собою комбінацію фізичних і хімічних процесів. Наприклад, коріння дерев і чагарників можуть проростати в материнську породу, щоб дістати воду і поживні речовини. У міру розвитку вони все більше і більше розколюють масив. Те ж саме роблять і тварини, риючи нори. Звичайно, один ховрах або, наприклад, дуб зруйнувати цілу скелю не зможуть. Але що утворилися з-за їх життєдіяльності порожнини в подальшому обов’язково потрапить вода. В результаті цього і формується кора вивітрювання. Руйнування материнської породи в даному випадку може відбуватися як під впливом фізичних факторів, так і хімічних реакцій.
Будова
Кора вивітрювання — це масив, розташований безпосередньо під грунтом. Від останньої вона відрізняється насамперед тим, що в ній не відбувається процесів гумусообразованія. Будова кора вивітрювання в більшості випадків має не надто складне. При досить тривалих процесах перетворення в ній розрізняють чітко виражені горизонти. Наприклад, шари в елювії знизу вгору можуть розташовуватись наступним чином:
- щебенчатой або уламковий — слабо змінений, злегка потрощений, граніт;
- гидрослюдистый — зазвичай має сірий колір, легко разламывется руками;
- каоліновий — мінеральна глиняна маса з окремими ділянками пухкого щебенчатого матеріалу.
Така будова кори вивітрювання зазвичай спостерігається на гранітних ділянках.
Стадії розвитку
Найбільш сприятливими умовами для формування елювію є вирівняний рельєф і жаркий клімат. Стадій розвитку кори вивітрювання при цьому розрізняють чотири:
- з переважанням фізичного вивітрювання;
- видалення легкорозчинних елементів — сірки, хлору, вапна;
- освіта каолінів з виносом кальцію, калію та магнію;
- освіта латеритом.
Латеритная кора вивітрювання на породах, збагачених титаном, залізом і алюмінієм добре розвивається в умовах тропіків.
Типи за місцем і умовами утворення
Відрізнятися кори вивітрювання можуть, звичайно ж, не тільки за способом утворення. Також такі масиви класифікуються і за складом. У цьому плані розрізняють наступні типи кори вивітрювання:
- скельні — утворюються в основному в горах;
- уламкові — також найчастіше утворюються в гористій місцевості, представлені неокатанными уламками;
- мелкоземлистые карбонатні — утворюються на вивержених породах, або лесовидні суглинки (Вірменія, Крим, Монголія);
- дрібнозернисті сиаллитные — кори з комплексом сиаллитных матеріалів (північ Російської рівнини);
- оглиненные — утворилися в основному в сухому кліматі;
- оглиненные залізисті — утворилися в тропічній і субтропічній зонах;
- феритні;
- бокситові — містять велику кількість гідроокису алюмінію.
Морфогенетичні види
У цьому плані розрізняють наступні типи кори вивітрювання:
- площинні;
- лінійні.
Перший тип утворень покриває дуже великі площі в кілька сотень і тисяч квадратних кілометрів. Лінійні кори вивітрювання при цьому розвиваються за тектонічно ослаблених зон. Тому вони утворюють лише невеликі локальні зони у відповідності з який натяжкою ділянок різної активності.
Розчленування рельєфу може дуже сильно ускладнювати формування кори вивітрювання. Вздымание ділянок часто перевищує швидкість утворення елювію. В результаті кора вивітрювання піддається денудації до повного формування. У цьому випадку величезні маси грубодисперсного матеріалу виносяться в кінцеві водойми стоку. Наприклад, р. Об щорічно поповнює океан на 394 км3 різного роду порід.
Якою може бути потужність
Формування кори вивітрювання на Землі відбувалося протягом багатьох тисяч років. Звичайно ж, у різних місцях планети такі процеси займали не однакові проміжки часу. Виникли на етапі формування планети гірські породи руйнувались довше, що утворилися в більш пізні періоди — менш короткий термін. Тому всі кори вивітрювання на землі можна умовно розділити на сучасні і древні.
Перший тип элювиев зазвичай має не дуже велику потужність. Такі кори вивітрювання ще не сформувалися до кінця і найчастіше навіть не мають чітких горизонтів. Стародавні елювії зазвичай утворюють дуже товсті масиви з яскраво виражену шаруватість.
У різних місцях планети, в залежності від тривалості освіти, кора вивітрювання може мати товщину від декількох метрів до декількох сотень метрів. У більшості ж випадків товщина элювиального підгрунтового шару становить 30-40 м. Найбільшу потужність кора вивітрювання має в тропічних і субтропічних регіонах. Найбільш тонкі елювії спостерігаються зазвичай в пустелях і степах.
Стародавні кори вивітрювання, в свою чергу, поділяються на:
- докембрийскую;
- верхнепалиозойскую;
- тріас-юрську;
- мело-палеогеновую;
- плеотин-четвертинну.
Такі кори вже після утворення часто піддавалися повторним процесів обілення: шамотизации, каолинизации, пиритизации, оглеению, карбонатизации, засолення та ін В даний час такі елювії на землі дуже добре збереглися в основному там, де над ними залягають більш молоді породи, зберігають їх від руйнування.
Підводне вивітрювання
Накопичуватися і утворювати цілі геологічні масиви продукти руйнування гірських порід, звичайно ж, можуть не тільки на поверхні суші. Кора вивітрювання є також і на дні морів і океанів. В даному випадку руйнування гірської породи (гальмиролиз) відбувається в основному під дією:
- мінералізованою морської води;
- коливань температури води;
- тиску;
- змін газового режиму та ін.
Накопичуються опади на дні морів і водойм зазвичай швидше, ніж на суші. Іноді при гальмиролизе утворюються підводні жорсткі панцирі різного складу: вапняні, залізо-марганцевих, доломітові та ін. Потужність таких пластів зазвичай не перевищує 1 м.
Які корисні копалини можуть залягати
Вивчення кори вивітрювання має не лише теоретичне (відновлення палеогеографічної обстановки часу формування), але і практичне значення. Справа в тому, що такі геологічні утворення часто бувають багаті на різного роду цінні корисні копалини:
- залізні руди;
- боксити;
- марганець;
- нікелеві руди;
- кобальты та ін.
У древніх корах вивітрювання в деяких випадках різного роду метали можуть накопичуватися на окремих ділянках в кількостях більших, ніж навіть у материнській породі. Наприклад, саме таким чином сформувалися багато родовища, які розробляються сьогодні промисловим способом на Уралі.
Також досить цінними з точки зору господарського використання людиною можуть бути різного роду глинисті утворення кор вивітрювання. Такий матеріал використовується як керамічне або вогнетривке сировину, відрізняється відбілюючими та іншими цінними властивостями. Звичайно ж, найбільш багатими на різноманітні корисні копалини є стародавні кори.
Родовища з розряду розсипних
Кори вивітрювання — це, таким чином, освіти, представляють собою в наш час величезна народохозяйственное значення в плані видобутку металів і глини. Крім того, в таких пластах часто зустрічаються і розсипні родовища золота, платини, срібла, алмазів і ін великої площі. На таких ділянках видобуток дорогоцінних каменів і благородних металів ведеться в тому числі і промисловим способом. Такі родовища можуть зустрічатися як у стародавніх, так і сучасних корах вивітрювання. Золото, алмази або платина в цьому випадку просто виносяться водними потоками з товщі підупалої материнської породи накопичуються, приміром, на мілинах або поворотах річок.
Що таке иллювий
Зазвичай кору вивітрювання геологи називають элювием. Але існує ще один тип масивів, утворений уламками не материнської породи на даній ділянці, а принесені ззовні. Такі кори вивітрювання називають инфильтрационными. Склад вони можуть мати самий різний. Наприклад, розрізняють иллювии карбонатні, сульфатні, соляні, крем’янисті. Зрозуміло, різного роду родовища в корах вивітрювання цього типу також утворюються досить-таки часто.
