 |
|
|
Б.Д.Зайцев - Почвоведение |
ЭЛЕМЕНТЫ ГЕОЛОГИИ И ГЕОМОРФОЛОГИИ
|
Смотрите также:
Глазовская. Почвоведение и география почв
Биографии биологов, почвоведов
|
ВЫВЕТРИВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД И МИНЕРАЛОВ
Различают три вида выветривания горных пород и минералов: физическое, химическое и биологическое.
Физическое выветривание. Под физическим выветриванием понимают механическое разрушение горных пород и минералов без изменения их химического состава.
Основной причиной физического выветривания являются температурные колебания, происходящие на земной поверхности. Амплитуда температурных колебаний на поверхности горных пород может быть весьма значительной. Так, в условиях Центральной Азии в летний период поверхность горных пород днем нагревается до 60—70°, а ночью падает до 20—25°. Зимой в этих же условиях также наблюдаются сильные колебания температур на поверхности Земли.
Разрушающее действие температурных колебаний связано с неодинаковым объемным и линейным расширением горных пород и входящих в их состав минералов. Сказанное относится не только к горным породам, состоящим из различных минералов, но и к мономинеральным породам. Разрушение происходит как в результате различного объемного изменения отдельных минералов, так и вследствие того, что линейное расширение минералов по различным осям кристаллической решетки неодинаково.
Приведем коэффициенты объемного расширения разных минералов: кварца 0,000310; ортоклаза 0,000170 и роговой обманки 0,000284.
Как мы видели ранее, все эти минералы входят как основные в состав изверженных горных пород.
Степень нагрева горной породы зависит от ее окраски, теплопроводности и теплоемкости. При оценке количества тепла, доставляемого инсоляцией, следует также принимать во внимание условия, связанные с положением тела в отношении стран света, величиной угла падения породы к горизонту. Все это создает неоднородный нагрев горных пород. Возникающие при этом напряжения также способствуют образованию трещин. Процессы физического выветривания связаны со сложением и структурой пород.
Проникающая в трещины вода продолжает механическое разрушение горных пород путем капиллярного давления, а также в результате изменения ее объема при замерзании. Иногда в механическом разрушении горных пород принимают участие и растворимые соли. Солевые растворы проникают в трещины и при выкристаллизовывании солей их увеличивающийся объем способствует разрушению породы.
Из изложенного вытекает, что физическое выветривание должно наиболее сильно проявляться в полярных странах, пустынях и высокогорных областях, где неприкрытые горные породы подвергаются сильным температурным колебаниям.
Химическое выветривание
Под химическим выветриванием горных пород следует понимать изменения, связанные с гидролизом, растворением, гидратацией и окислением. Главной формой химического выветривания силикатных горных пород (магма) надо считать гидролиз, т. е. замещение катионов (ионов, имеющих положительный заряд) щелочей и щелочных земель водородным ионом. Вода не представляет в химическом отношении инертного тела, так как она в той или иной степени диссоциирована на составляющие ее ионы — Н и ОН. Эти диссоциированные ионы обладают зарядом и являются активными. Схематически можно представить действие воды на такой стойкий минерал, как ортоклаз, следующей формулой: K,A12SibQ,(; + 2Н20 = H2A1oSi6Q16 + 2КОН. ортоклаз алюмокремневая кислота Поскольку в воде обычно присутствует углекислота, схему выветривания правильнее представить так: K2Al2Si6Q16 + 2Н20 4- СО, = H2Al2Si2Q8■ Н20 + К2С03 +4 Si02. ортоклаз каолинит
Такое действие воды зависит от степени диссоциации раствора (присутствие кислот) и раздробленности минерала (активная поверхность).
Явления, связанные с растворением горных пород водой, также имеют большое значение в процессе выветривания. Растворенные вещества приобретают подвижность и могут выкоситься водой. Растворимость даже таких относительно труднорастворимых минералов, как кальцит, составляет 0,0143 г на 1 л воды при температуре 25°, гипса — 2,02 г в I л воды при температуре 18°.
Вещества, переходящие в раствор, также способны вступать во взаимодействие с твердой фазой горных пород и вызывать изменения в составе растворов и состоянии нерастворимых веществ. В этом случае процессы растворения тесно переплетаются с гидролизом.
С деятельностью воды связана и так называемая гидратация (присоединение воды к молекулам минерала). Примером этого может служить переход гематита в лимонит 2 Fe,03 + 3 Н,0 = 2 Fe203 - 3 Н20. гемагит лимонит В зависимости от степени гидратации могут образовываться и другие минералы: гидрогетит 3Fe203*4H20, гетит Fe203 • • Н20, турьит 2Ре20з • Н20. Окислы алюминия при гидратации переходят в гидраргилит А12СЬ • ЗН20.
В природе также широко распространены окислительные процессы, которые могут сопровождаться образованием активных соединений. Так, при окислении пирита FeS2 образуется серная кислота. Окисление сидерита FeC03 происходит по такой схеме: 4 FeC03 + 3 Н20 + 02 = 2 Fe203 -3 Н20 + 4 С02.
Биологическое выветривание
Биологическому выветриванию, при котором процессы механического измельчения и химических изменений горных пород происходят под влиянием организмов и продуктов их отпада, придают в настоящее время очень большое значение.
Тщательные исследования горных пород в условиях, где нет высшей растительности, показали, что здесь имеются представители низших организмов — бактерии, грибы, водоросли. Даже на голых скалах живут бактерии, лишайники, некоторые водоросли и иногда грибы (появление грибов в этих условиях затруднено в связи с метатрофным типом их питания, т. е. использовании для питания органического вещества).
Низшие организмы в значительной степени способствуют подготовке среды для высшей растительности, которая оказывает механическое и химическое воздействие на горные породы. Корни растений способны оказывать давление, измеряемое 10—15 кг на 1 см2. Продукты отпада растительных организмов и бактерий при разложении образуют соединения, которые значительно влияют на минеральные тела (минеральные и органические кислоты).
Корневые системы высшей растительности своими выделениями также могут способствовать разрушению горных пород. Следует отметить, что роль организмов сводится не только к воздействию их на минеральные горные породы. Растительность может являться и источником горных пород. Такой породой, образующейся на поверхности земли, является торф.
|
|
|
|
К содержанию книги: ЗАЙЦЕВ. Курс почвоведения
|
Последние добавления:
Виноградский. МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ
Ферсман. Химия Земли и Космоса
Перельман. Биокосные системы Земли
Вильямс. Травопольная система земледелия