Введение
Внешняя часть литосферы, сложенная продуктами выветривания, называется
корой выветривания. За нижнюю границу выветривания следует принимать
уровень грунтовых вод в данной местности. Выше уровня грунтовых вод имеются
благоприятные условия для развития процессов выветривания – горные породы
здесь периодически смачиваются атмосферными осадками, а в порах и пустотах
пород циркулирует воздух.
Мощность коры выветривания колеблется обычно от единиц до нескольких
десятков метров, а в тропиках – иногда и до 100-200 м.
Формирование коры выветривания происходило и в отдалённые геологические
эпохи. Местами она сохранилась до настоящего времени и в отличие от
современной называется ископаемой корой выветривания.
Понятие о гипергенезе (выветривании)
На поверхности континентов горные породы попадают в обстановку, которая
более или менее от условий их образования.
Дневная поверхность, как геологи называют границу земной коры и
атмосферы, характеризуется небольшими величинами давления и температуры - в
сотни и тысячи раз меньше тех величин, при которых возникают магматогенные
или метаморфогенные минералы. Давление и особенно температура на
поверхности суши испытывают значительные колебания в течении суток и года.
Мощным фактором воздействия является жидкая вода, содержащая растворённые
химически активные соединения. На горные породы здесь также действует целая
серия сложных процессов, связанных с развитием живых организмов и
почвообразованием. Всё это обуславливает неустойчивость минералов,
возникших в иных условиях, и возникновение новых минералов.
Выветриванием называется сумма физических, химических и физико-
химических процессов преобразования горных пород и слагающих их минералов
на поверхности суши под влиянием факторов и условий географической среды.
Не следует думать, что выветривание связано с деятельностью ветра. Ветровая
деятельность имеет весьма отдалённое отношение к процессам выветривания.
Чтобы избежать этой неясности смыслового и буквального значения термина
”выветривание”, А.Е.Ферсман в 1922г предложил процессы преобразования
горных пород и минералов на поверхности обозначить термином “гипергенез”
(от греч hyper – сверху, над).
Процесс выветривания очень сложен и включает многочисленные частные
процессы и явления – механические, физико-химические, химические,
биогеохимические.
Чисто физические (механические) явления приводят к дезинтеграции горных
пород: к механическому их измельчению без изменения минералогического и,
следовательно, химического состава. Механическая дезинтеграция пород
происходит в результате неодинакового объёма и линейного расширения
породообразующих минералов под влиянием сезонного и суточного колебания
температуры. Порода рассекается густой сетью тонких и тончайших трещин. В
эти трещины поступает вода , вследствие чего в них возникает капиллярное
давление. Его величина достигает значительной величины. Например, в трещины
шириной 0,001мм капиллярное давление составляет около 1,5кг/см (при обычной
температуре), а в трещинах толщиной в тысячу раз более тонких(1*10мм)-
около1500кг/см. При расширении трещин начинают действовать явления
замерзания -размерзания воды с изменением объёма.
В итоге массивная кристаллическая порода, сохраняя свой исходный состав,
теряет монолитность и начинает разрушаться. В первую очередь проявляются
скрытые напряжение , возникшие при образовании разрушающейся породы, и
проявляются отдельности – участки породы, ограниченные трещинами и
обладающие определённой формой. Особенно эффективно проявляются округлые
концентрически-скорлуповатые отдельности, образующиеся при выветривании
некоторых эффузивных и гипабиссальных пород.
Механическая дезинтеграция плотных горных пород приводит к образованию
обширных развалов, глыб и россыпей щебня (курумов), коллювиальных скоплений
(от лат colluvio-скопление) щебня у подножия обрывов, протяжённых каменных
потоков по склонам. Это типично для полярных, пустынных и высокогорных
ландшафтов.
Дезинтеграция плотных горных пород, обрзование в них системы трещин и
микрощелей обуславливает, с одной стороны, их хорошую водопроницае- мость,
а с другой – резко увеличивает реакционную поверхность выветривающихся
пород. Это создаёт условия для активизации разнообразных физико-химических,
химических и биогеохимических реакций. Осуществление этих реакций возможно
только при наличии свободной жидкой воды.
В зависимости от состава растворённых в них соединений почвенные и
грунтовые воды оказывают растворяющее действие на минералы горных пород.
При этом в результате химических реакций обмена возникают новые минералы.
Примером является метасамотическое образование смитсонита при
взаимодействии вод, содержащих хорошо растворимый сульфат цинка, с
известняками.
Под воздействием воды происходит гидратация минералов, т.е. закрепление
молекул воды на поверхности отдельных участков кристаллохимический
структуры минерала. В результате образуется гидратированные разновидности.
Например, гётит переходит в гидрогётит:
Весьма важное значение имеют реакции гидролиза, т.е. полного разрушения
кристаллохимической структуры минерала под воздействием молекул воды. При
этом также образуются новые минералы. Так, серпентин в результате гидролиза
распадается на оксиды магния и кремния. Частично эти соединения удаляются
грунтовыми водами, но в значительном количестве остаются на месте. Оксиды
кремния входят в состав аморфного апала, а магний при наличии в воде
углекислоты образует магнезит:
Гидролиз силикатов со сложной кристаллохимической структурой
сопровождается не полным её разрушением, а распадом на отдельные блоки, из
которых затем возникают новые минералы. Часто этот процесс протекает
стадийно с последовательным возникновением нескольких минералов. Так. При
гипергенном преобразовании полевых шпатов возникают гидрослюды, которые
затем преврвщаются в минералы группы каолинита или галлуазита:
Механизм этих реакций во многом ещё неясен. В их осуществлении наряду с
чисто химическими принимают участие биологические процессы. Особенно важное
значение имеет непосредственное воздействие животных и растительных
организмов на минералы, а действие продуктов их жизнедеятельности. Состав и
растворяющие свойства почвенно-грунтовых вод в значительной мере
обусловлены этими продуктами. Ещё более зависит от жизнедеятельности состав
газов (кислорода, сероводорода, углекислого газа и д.р.) происходят
окислительно-восстановительные реакции и возникают крупные скопления
оксидов железа и марганца, сульфидов железа и других металлов.
Все перечисленные процессы действуют на исходные породы вместе и
одновременно, так что действие одного из них невозможно отделить от
действия остальных. Поэтому неправильно расчленять сложный, но единый
процесс выветривания на химическое , физическое выветривание и т.п. Можно
лишь говорить о химических, физических и других частных процессах,
происходящих при выветривании, и о преобладании одних из них в конкретных
условиях тех или иных участков земной поверхности.
Разные минералы обладают неодинаковой устойчивостью при выветривании.
Степень гипергенной устойчивости наиболее распространенных магматических
минералов обратна последовательности их кристаллизации из магматического
расплава и в значительной мере обусловлена их кристаллохимической
структурой. Наиболее легко разрушаются силикаты с изолированными
кремнекислордными тетраэдрами (оливин). Более устойчивы минералы, имеющие
цепочечную или ленточную структуру (амфиболы и пироксены). Довольно легко
происходит гипергнное преобразование железомагнезиальных слюд. Устойчивость
полевых шпатов зависит от их состава: кальциевые плагиоклазы выветриваются
так же легко, как пироксены, а натриевые и калиевые полевые шпаты
выветриваются с трудом. Наиболее устойчив кварц, структура которого состоит
исключительно из кремнекислородных тетраэдров. Как следует из приведённых
данных, состав продуктов выветривания в значительной мере обусловлен
минералогическим составом исходных горных пород.
При выветривании происходит не только разрушение первичных минералов, но
и возникновение ещё более многочисленных новых, гипергенных. Большая часть
глинистых минералов, многочисленные сульфаты, карбонаты, минералы оксидов
железа, алюминия, марганца, титана и многие другие имеют гипергенное
происхождение. Следовательно, выветривание нельзя рассматривать только как
процесс разрушения горных пород. Это одновременно и созидательный процесс,
в результате которого формируется особые образования – коры выветривания.
Факторы и условия образования кор выветривания
Роль биоклиматических условий.
Образование продуктов выветривания находится в тесной зависимости от физико-
географических условий и среди них в первую очередь климата. Действительно,
с климатом связано поступление воды, необходимой для протекания большей
части реакций на поверхности Земли, а также обеспечение процессов
выветривания энергией.
Энергия расходуется на разрушение кристаллохимических структур первичных
минералов и настроение новых. Так, для полного разрушения на ионы одной
грамм-молекулы оливина необходимо затратить около 21тыс. Дж., для более
устойчивого альбита -46тыс. Дж.
Процесс выветривания обусловлен преимущественно энергией солнечной
радиации. Величина поступающей лучистой энергии Солнца на поверхность Земли
зависит от угла падения солнечных лучей и возрастает от полюсов к низким
широтам. Однако интенсивность выветривания не обязательно будет возрастать
вслед за увеличением радиационного баланса. Степень использования
поступающей энергии зависит от атмосферного увлажнения. Как бы долго не
подвергались воздействию солнечных лучей полевые шпаты, они не превратятся
в глинистые минералы при отсутствие жидкой воды, необходимой для химических
и биохимических реакций. Поэтому в засушливых ландшафтах, где количество
осадков меньше величины испаряемости, степень использования энергии Солнца
очень мала. В условиях значительного атмосферного увлажнения полнота
использования энергии солнечной радиации резко возрастает.
Следует подчеркнуть, что значение элементов климата определяется не
только их непосредственным воздействием на выветривание, но и тем, что
климат в значительной мере регулирует биологические и почвообразовательные
процессы, часто играющие ведущую роль в гипергенном преобразовании горных
пород. Поэтому можно считать, что общая направленность выветривания
определяется не просто климатическими, а биоклиматическими условиями.
Изменение биоклиматических условий преимущественно в зависимости от
атмосферного увлажнения обуславливает возникновение двух основных типов
выветривания – гумидного (от лат. Humidus - влажный) и аридного (от лат.
Aridus - сухой). Каждому типу выветривания соответствуют коры определённого
состава и строения.
Гумидные ландшафты характеризуются значительным атмосферным увлажнением
и лесной растительностью. Последняя обладает огромной биомассой, измеряемой
тысячами центров сухого органического вещества на 1 га. Величина ежегодно
отмирающего органического вещества в таёжных лесах составляет 35-55 ц/га, а
во влажных тропических лесах достигает 250 ц/га. Эта масса отмирающего
органического вещества перерабатывается в почве микроорганизмами в
органические кислоты. Поэтому почвенные воды гумидных ландшафтов обладают,
кислой реакцией и активно воздействует на минералы исходных горных пород.
Выветривание протекает под воздействием постоянного промывания
выветривающихся толщи горных пород обильными кислыми растворами. Чем больше
атмосферных осадков и поступающей солнечной энергии, тем более интенсивно
выветриваются горные породы.
Иная картина наблюдается в аридных ландшафтах. Здесь распространена
травянистая растительность. Её биомасса в десятки раз меньше биомассы
лесов. Особенная почвенная микрофлора перерабатывает растительные остатки с
образованием высокополимеризованных органических соединений, которые не
обладают агрессивными свойствами по отношению к минералам. Почвенные воды
имеют нейтральную или слабощелочную реакции. Полного промывания
выветривающейся толщи не происходит, и в ней постепенно накапливаются
относительно легкорастворимые соединения.
Роль и значение рельефа
Большая роль в процессах гипергенеза принадлежит рельефу. На положительных
элементах рельефа гипергенные минералы образуются из химических элементов,
которые входят в состав горных пород, слагающих этот элемент рельефа. В
таких условиях формируется автоморфная (от греч. Avtos - сам; morphe -
форма), или элювиальная кора выветривания. Характерная черта аморфных кор –
образование их полностью за счёт ресурсов исходной породы, без
существенного поступления химических элементов с соседних участков.
В том же время в процессе формирования автоморфной коры некоторые
химические элементы вносятся из неё почвенно-грунтовыми водами в виде
истинных и коллоидных растворов. Эти подвижные соединения переносятся с
водами в понижения рельефа и выпадают в форме различных минералов, которые
слагают гидроморфную кору. Следовательно, состав гидроморфной коры зависит
от состава и процессов, протекающих при формировании автоморфной коры
выветривания. Связь между составом автомофной и гидроморфной кор получила
название геохимического сопряжения. Таким образом, в процессе выветривания
рельеф контролирует перераспределение химических элементов по площади и
определяет размещение в пространстве разных форм коры выветривания.
Наиболее интенсивные процессы гипергенного преобразования минералов в
постоянно влажных тропических ландшафтах. Здесь происходит глубокое
преобразование кристаллохимических структур силикатов, сопровождающееся
выносом щелочных и щелочноземельных химических элементов, кремни, железа,
алюминия и возникновения каолинита, галлуазита, нонтронита, аллофаноидов,
гидрослюд, гидрогематита, псиломелана. В ряде случаев возникает минералы
гидроксидов алюминия. Мощность афтоморфной коры при большой длительности
выветривания достигает несколько десятков метров.
На относительно пониженных элементах рельефа за счёт выноса из
автоморфных кор образуются мощные накопления оксидов железа, алюминия,
иногда маргонца.
Интенсивность выветривания уменьшается в гумидных ландшафтах умеренного
и холодного климата. В результате процессов выветривания происходит не
столь интенсивное преобразование силикатов, как в гумидных тропиках. Здесь
также возникают глинистые минералы, но среди них преобладают гидрослюды;
минералы группы каолинита мало характерны. Мощность элювиальной коры
выветривания низкотермических гумидных ландшафтов небольшая. Интенсивность
выноса и гидрогенного накопления оксидов железа и особенно алюминия сильно
уменьшается по сравнению с гумидными тропическими ландшафтами.
В аридных условиях разрушения структур силикатов очень ограничено.
Элювиальная кора выветривания характерезуется сильной дезинтеграцией
исходных пород. Для гидроморфных образований типичны мощные гипсовые и
карбонатные коры, а также аккумуляция разнообразных растворимых сульфатов и
хлоридов (мирабилита, эпсомита, галита и т.д.)
Роль времени
Время является необходимым условием всякого природного процесса.
Определённое время требуется для преобразования первичных минералов и
формирования коры выветривания. Б.Б.Полынов разроботал теорию единого
процесса выветривания. Согласно этим представлениям, развитие процесса
выветривания происходит в определённой последовательности. На самой первой
стадии гипергенного преобразования магматической горной породы преобладают
процессы её механического разрушения и возникают различные формы
обломочного элювия. Во вторую стадию происходит извлечение из
кристаллохимических структур силикатов щелочных и щелочноземельных
элементов, главным образом кальция и натрия. При этом в выветривающейся
породе образуются плёнки и конкреции кальцита (обызвесткованный элювий). В
третью стадию совершаются глубокие изменения кристаллохимической структуры
силикатов и возникают глинистые минералы. Образуется сиаллитный элювий,
получивший название по преобладающим химическим элементам- кремнию(силицию)
и алюминию. В четвёртую стадию происходит разложение некоторых силикатов и
образование оксидов, при этом кора выветривания обогащается в первую
очередь оксидами железа, а при наличии определённого состава исходных пород-
оксидами алюминия. Поэтому эта кора выветривания была названа аллитной.
Изложенные представления следует понимать как идеальную схему,
иллюстрирующую общую направленность процесса выветривания. Конкретные
климатические условия в особенности состава исходных пород могут
способствовать этому процессу или задерживать его на той или иной стадии.
Итогом гипергенного преобразования исходной породы является установление
динамического равновесия между составом коры выветривания и физико-
географическими условиями. Для этого требуется очень большое время.
Процесс выветривания может прерваться на любой стадии в связи с
неблагоприятным изменением физико-географических условий(например, в связи
с аридизацией климата) или под воздействием геологических событий(например,
тектоническое поднятие территории, сопровождаемое эрозией коры
выветривания, или наоборот, опусканием региона и захоронения коры
выветривания под осадками). Следовательно, очень древняя кора выветривания
может быть неполно развитой, а геологически более молодая кора,
развивавшаяся на протяжении более длительного времени, может оказаться
более хорошо сформированной. Поэтому необходимо различать
время(длительность) формирования коры, с одной стороны, а с другой- её
геологический возраст.
Выветривание происходило на протяжении всей геологической истории. Следы
древних процессов гипергинеза сохранились в виде остатков древних кор
выветривания, обычно погребенных под более молодыми отложениями. В качестве
примера укажем, что в пределах Русской платформы под мощной толщей
осадочных отложений на глубине 1,5-2 км сохранились остатки древней коры
выветривания, образованной на поверхности кристаллического основания
платформы. В западной части Закавказья в отдельных местах почти на
поверхности находятся остатки кор выветривания, образовавшиеся в
сравнительно недалёком геологическом прошлом, которые были в дальнейшем
размыты и переотложены в виде рыхлых красноцветных наносов, на которых
образованы современные почвы.
Древнейшая (протерозойская) кора выветривания на территории нашей страны
известны в Карелии. Она образованна около 2 млрд лет назад и затем
перекристаллизована. Более позднего возраста коры выветривания обнаружены
во многих районах. Особенно широко распространена кора выветривания ,
образованная на протяжении мезозоя. Его остатки обнаружены от Западной
Украины до Дальнего Востока и от островов Северного Ледовитого океана до
гор Средней Азии. Для этой коры выветривания характерна очень большая
мощность.
Коры выветривания, их типы и строение
Продукты гипергенеза создаются за счёт преобразования тех или иных горных
пород. Поэтому их состав имеет особо важное значение для формирования кор
выветривания.
Состав автоморфной коры постепенно изменяется снизу вверх от свежей
исходной породы до продуктов наиболее глубокого гипергенного
преобразования. При достаточно продолжительном выветривании образуются
хорошо выраженные горизонты, имеющие свои текстурно-структурные особенности
и сложенные минералами, отражающими последовательные стадии гипергенного
преобразования. В совокупности эти горизонты образуют профиль. Наиболее
мощные элювиальные коры выветривания были образованы в мезозое. Они имеют
профиль, четко дифференцированный на генетические горизонты. Например,
элювиальная кора выветривания на гранитах имеет следующее строение профиля
(снизу вверх):
1- горизонт щебенчатой, или обломочной, коры выветривания..
Это слабо изменённый, дезинтегрированный гранит
2- гидрослюдистый горизонт. Цвет его светло-серый. Здесь структура
исходной породы сохраняется, но значительная часть щелочей и
щелочноземельных элементов вынесена, и большая часть полевых шпатов
замещена агрегатом тонкочешуйчатых гидрослюд. Этот горизонт значительно
менее прочен, чем предыдущий. Масса горизонта легко разламывается руками.
3- коалинитовый горизонт. Из этого горизонта полностью удалены все одно-
и двухвалентные катионы, гидрослюды замещены белым коалинитом. Иногда на
белом фоне заметны красно-бурые пятна от скопления гидрооксидов железа или
обнаруживаются выделения бесцветного гидраргилита. Минеральная масса,
слагающая горизонт, имеет глинистую консистенцию с отдельными участками
рыхлого щебнистого материала.
При выветривании горных пород иного состава горизонты профиля слагаются
другими минералами. Каждый тип горных пород характеризуется своими
особенностями состава и строения коры выветривания.
При выветривании молодых геологических образований (вулканических лав,
ледниковых морен, лессовидных отложений и д.р.) даже при благоприятных
географических условиях горизонты, образующие профиль, плохо выражены по
причине недостаточного для их формирования времени. В этом случае
образуется неоднородная выветренная масса, содержащая небольшие участки
слабо измененных и почти неизмененных пород.
Гидроморфная кора образуется в относительно пониженных участках рельефа
за счёт химических элементов, которые выносятся из автоморфной
(элювиальной) коры. После поднятия территории или углубления эрозионно-
гидрографической сети гидроморфные коры оказываются на приподнятых
поверхностях. Характерный представитель древних гидроморфных кор – мощные
оксидножелезные, иногда оксидноалюминиевые образования, так называемые
латериты. Они возникают в гумидных тропических ландшафтах. Латериты
представляют собой пласты и плиты мощностью от 0,1 до нескольких метров,
залегающие на поверхности определённого возраста. Они имеют массивную
шлакоподобную, ячеистую или конкреционную текстуру. Под микроскопом
обнаруживаются следы коллоидного состояния новообразованной массы. Для
засушливых районов тропической и субтропической территории в качестве
гидроморфных кор типичны не латериты, а карбонатные и гипсовые коры.
Латеритные покровы в верхней части весьма прочны,, они как бы бронируют
залегающие ниже породы, предохраняя их от денудации. Поэтому эти коры
называются также латеритными панцирями, или кирасами.
Аналогичную роль играют плотные карбонатные коры (известковые панцири),
гипсовые и кремнистые. Их образование происходило в условиях жарких аридных
ландшафтов, вероятно, в переменно-влажном климате. Карбонатная кора
наподобие бетонного покрытия облекает относительно приподнятые элементы
рельефа (плато, высокие террасы).она имеет мощность от 0,1-0,2 до 2м и
больше, массивную и конкреционную текстуру. Карбонатная кора сложена
скрытокристаллическим кальцитом, масса которого плотно цементирует обломки
окружающих пород. На отдельных участках эта кора представлена скоплениями
конкреций, имеющих разную форму и размеры от нескольких сантиметров до
0,5м. карбонатные коры широко распространены в странах Ближнего Востока, в
Северной Африке, Мексике, местами встречаются Южной Европе. Реликты
карбонатных кор имеются в Средней Азии, Южном Казахстане, Крыму.
Гипсовая кора сложена мелкокристаллическими или шестоватыми кристаллами
гипса. Текстура её плотная или рыхлая, ноздреватая. Эта кора встречается во
многих засушливых областях Азии и Северной Африки. Фрагменты гипсовой коры
сохранились в некоторых районах Средней Азии и Казахстана. Особенно большую
площадь она занимает на Устюрте.
Среди кор выветривания различают площадные и линейные. Первые
распространены на больших площадях (с чем связано их название) и
представляют собой остатки древних автоморфных кор. Вторые являются особой
формой кор. Они приурочены к зонам разломов или контактам толщ разного
состава. Линейные коры имеют мощность, значительно большую, чем площадные.
Это связано, в частности , с тем, что горные породы в этих более
проницаемых зонах предварительно подверглись обработке гидротермальными
растворами, а затем уже действию факторов выветривания.
На протяжении геологической истории биоклиматические условия не
оставались постоянными. Изменялся и рельеф суши. Поэтому древние коры
выветривания находятся между собой в сложном соотношении. На Урале, в
Казахстане и других местах нашей страны и за рубежом хорошо сохранились
коры выветривания разного геологического возраста. В силу того что верхний
горизонт автоморфых кор сложен глинистыми минералами, верхняя часть этих
кор сравнительно легко разрушается. Сохранению древних глинистых кор
способствует перекрытие их более поздними гидроморфными корами, особенно
латеритными панцирями. Такие случаи широко распространены в Южной Америке,
Австралии, Индии, Африке, как это показано на рисунке.
Образование месторождений полезных ископаемых при выветривании
С корами выветривания связаны разнообразные месторождения полезных
ископаемых, в том числе весьма крупных. Так, известное железнорудное
месторождение Курской магнитной аномалии, по-видимому, представляет собой в
верхней, наиболее богатой части древнюю, раннепалеозойскую кору
выветривания магнетитсодержащих кварцитов. Предполагают, что в результате
гипергенных процессов кремнезём был выщелочен, магнетит окислен и в верхнем
горизонте образовались богатые гематитовые руды. В мезозойской коре
выветривания Южного Урала имеются крупные залежи никелевых и железных
легированных руд, а также каолинита. Во многих странах известны
месторождения бокситов, образовавшихся при выветривании горных пород
силикатного состава. Особенно благоприятны для этого нефелиновые сиениты.
Кора выветривания рудных месторождений
Для поверхностной части рудных месторождений, проработанной процессами
гипергенеза, типична так называемая вторичная зональность. Её сущность
заключается в том , что от исходных руд по направлению к поверхности
происходит закономерное изменение минерального состава.
Это явление аналогично тому, которое наблюдается в автоморфной коре
выветривания распространенных горных пород. Однако особенности минерального
состава рудных месторождений, где важную роль играют сульфиды,
обусловливают своеобразный характер этой коры выветривания.
Общая схема строения коры выветривания сульфидного месторождения имеет
следующий вид.
В верхней части месторождения, где свободно циркулирует, воздух и
просачиваются фильтрующиеся воды, происходит окисление сульфидов с
образованием легкорастворимых сульфатов металлов, а также серной кислоты.
Если гипергенное образование происходит в аридных ландшафтных условиях,
то малые количества фильтрующихся вод быстро иссякают, и из них
кристаллизуется серия разнообразных сульфатов. Сверху располагаются
сульфаты трёхвалентного железа (ярозит и др.), ниже, в условиях некоторого
недостатка кислорода, - сульфаты двухвалентного железа, меди, цинка
(мелантерит, хальканит, госларит и др.).
В гумидных ландшафтах обильные кислые растворы фильтруются вниз,
растворяя рудные минералы. Вверху в результате окисления и гидролиза
выпадают гидроксиды железа, которые образуют железную шляпу, как бы
прикрывающую месторождения. Под железной шляпой может образоваться
горизонт, из которого полностью выщелочены руды и где сохранилась лишь
“сыпучка” из устойчивых минералов (кварца, барита).
Верхняя часть коры выветривания рудных месторождений, где доминируют
процессы окисления, получила название зоны окисления.
Ниже уровня грунтовых вод находится область значительного дефицита
кислорода. Поэтому те минералы, которые сюда поступили в составе водных
растворов сверху, выпадают в виде плохо растворимых вторичных сульфидов
(халькозина, ковеллина). Эта нижняя часть коры выветривания рудных
месторождений называется зоной вторичного обогащения или цементации. Часто
здесь образуются очень богатые руды, представляющие особую ценность.
В зависимости от конкретных географических условий, строения
месторождения и состава, руд кора выветривания имеет различные горизонты.
Так, для рудных месторождений Казахстана типичны горизонты богатых
окисленных (сульфатных) руд и вторичного сульфидного обогащения. На медно-
колчеданных месторождениях Урала кора выветривания представлена мощной
железной шляпой и горизонтом выщелачивания (сверху кварцево- баритовая,
снизу колчеданая “сыпучка”), а зона вторичного обогащения слабо выражена. В
резко аридных ландшафтах пустыни Атакама (Чили) кора выветривания рудных
месторождений отличается мощным горизонтом сульфатов. Сравнительно молодая
кора выветривания полиметаллических месторождений Кавказа плохо выражена.
Переотложение продуктов выветривания. Стадии формирования новейшей коры
выветривания.
Под влиянием ветра, силы тяжести, движущейся, воды или льда коры
выветривания разрушаются, и продукты выветривания вовлекаются в длинный
процесс переноса и переотложения.
Так как минеральные образования обладают различной механической
твёрдостью, удельным весом, гипергенной устойчивостью, то одновременно
начинается процесс их естественной сортировки, дифференциации.
Пока переотложенные продукты выветривания находятся на суше и и
подвержены процессам гипергенеза, их следует рассатривать как
переотложенную кору выветривания. В дальнейшем, поступая в морские
бассейны, продукты выветривания подвергаются процессам осадочной
дифференциации и выпадают в виде различных осадков, которые затем
преобразуются в осадочные горные породы.
Процесс дифференциации минерального вещества на суше является
закономерным продолжением разделения химических элементов, начавшегося при
образовании сопряженных автоморфных и гидроморфных кор выветривания. Разные
экзогенные процессы в различной мере способствуют дифференциации продуктов
выветривания при их переотложении.
Денудация кор выветривания прерывает, но не прекращает процессы
гипергенеза. Продукты выветривания, перемещенные и вошедшие в состав
континентальных отложений, вновь подвергаются гипергенному воздействию. Это
может происходить в географических условиях, совсем не похожих на те, в
которых они образовались. Например, продукты нивально-тундрового
выветривания в результате ледниковых явлений и работы поверхностных вод
были переотложены и сейчас подвергаются гипергенному преобразованию в
условиях таежных, степных и пустынных ландшафтов.
Следует различать результаты выветривания, совершающегося до
переотложения материала, в прогенетическую стадию(от греч.pro-
перед)гипергинеза, и результаты выветривания после отложения рыхлых
продуктов в эпигенетическую стадию(от греч.epi-после).
В эпигенетическую стадию последнего этапа гипергинеза вследствие ее
кратковременности не могли образоваться коры выветривания с ясно
выраженными горизонтами, а возникли лишь отдельные скопления гипергенных
минералов, только намечающие эти горизонты. Для эпигенетической стадии
типичны различные стяжения и конкреции. В лесных ландшафтах умеренного
пояса возникают новообразования гидрогетита и псиломелана; в степных-
кальцита; в пустынных- гипса. Для новообразований эпигенотической стадии
гипергинеза, так же как и для образований прогенетической стадии,
характерны явления гипергенного метасоматоза- замещение минералов,
слагающих рыхлые наносы, новообразованными гипергенными минералами без
изменения объема наносных отложений.
Заключение
Изучение коры выветривания имеет большой теоретический и практический
интерес. Изучая её, можно установить особенности климата данной местности в
период её формирования. К ней приурочены месторождения многих полезных
ископаемых: руды, железа, марганца, алюминия, никеля, огнеупорных глин, а
также россыпные месторождения золота, драгоценных камней и платины. Из
россыпей полезные ископаемые извлекаются значительно легче, чем из
материнских невыветренных магматических пород, содержащих их в рассеянном
виде. Кора выветривания представляет интерес не только для геолога-
поисковика, геоморфолога, климатолога, но и для специалистов ещё ряда
геологических, а также биологических, географических и других профилей.
Аннотация
В данной курсовой работе затронута один из важнейших разделов в геологии
как кора выветривания. Она содержит такие разделы: 1.Понятие о
гипергенезе;2.Факторы и условия образования кор выветривания (роль
биоклиматических условий, роль и значение рельефа, роль времени); 3.Коры
выветривания, их типы и строения; 4.Образование месторождений полезных
ископаемых при выветривании(кора выветривания рудных месторождений,
переотложение продуктов выветривания, стадии формирования новейшей коры
выветривания).
Список используемой литературы
Добровольский В.В.”Геология”
Кора выветривания вып. 5, 1963г; вып. 9, 1965г.
Кора выветривания вып. 18, 1983г.
Перельман А.И. “Формы коры выветривания и их распределение”
|
