Выветривание – это процесс разрушения и изменения состава пород вследствие колебаний температуры, замерзания и оттаивания воды, химического воздействия воды, растворенных в ней газов, кислот и щелочей, под действием ветра, растений и животных и др. Выветривание наиболее интенсивно протекает на поверхности земли, но распространяется и в глубину, особенно по зонам ослабления в породах – трещинам, разломам.

Различают выветривание физическое, химическое и биологическое или органическое. Физическое выветривание преобладает в условиях резко континентального или холодного климата и его значение состоит в раздроблении, дезинтеграции пород (см. обломочные ОГП). При химическом выветривании меняется минералогический состав пород. Активные реагенты при этом – вода, кислород, углекислота, органические кислоты. Наиболее общие процессы химического выветривания - растворение, гидратация, окисление, гидролиз; некоторые процессы называют по характеру образующихся при этом минералов: каолинизация, карбонизация, серпентинизация и др. Биологическое или органическое выветривание, связывая его с действием живых организмов; примеры биологического выветривания – действие корней растений, мхов и лишайников, животных - землероев, различных микроорганизмов.

В природе все виды выветривания протекают совместно, при определяющем влиянии того или другого, в зависимости от конкретных условий – климатических, геологических, гидрогеологических и др.

6.2. Кора выветривания и элювиальные отложения

В результате выветривания породы изменяются на некоторую глубину – обычно несколько метров, а в районах тропического климата до 100 метров. Эта зона сильно измененных пород вместе с почвой называется корой выветривания. Крупнообломочные и песчано-глинистые породы коры выветривания представляют собой элювиальные отложения или элювий. В общем случае кора выветривания имеет следующее строение (рис.6.1). Цифрами указаны:

1 – невыветрелая (материнская) порода; 2 – глыбовая зона, то есть выветрелая трещиноватая порода (вплоть до разборной скалы – рухляка); 3 – зона грубого дробления - крупнообломочный грунт (щебень, дресва с песчано-глинистым заполнителем); зона тонкого дробления: 4 – песок; 5 – глинистая порода; 6 – почва; 7 – уровень сноса пород (базис денудации а-а) или дно котлована; 8 – трещины выветривания; 9 – «острова» элювия среди разборной скалы.

Рис. 6.1. Кора выветривания:

1 – материнская порода; 2 – выветрилая скала; 3 – крупнообломочный грунт; 4 – песок; 5 – глинистая порода; 6 – почва; 7 – базис денудации;

8 – трещины выветривания; 9 – «острова» элювия среди скального грунта

Исходя из условий образования, элювиальные отложения представлены крупнообломочными, песчаными и глинистыми породами и характеризуются следующими свойствами:

Обломки имеют неокатанную, угловатую форму (щебень, дресва, хрящ); поверхность песчаных частиц шероховатая, что связано с отсутствием переноса материала;

Слоистость отсутствует, имеет место постепенный переход одной зоны в другую (рис.6.1);

Неоднородность механического состава;

Минералогический состав элювия связан с подстилающей материнской породой;

Наибольшее распространение и мощность элювия характерны для невысоких плоских водоразделов и отрицательных форм рельефа (понижений), где слабо проявляется денудация;

Нижняя граница элювия обычно неровная из-за разнообразия влияющих на выветривание факторов.

Возможность использования элювия в качестве основания сооружения зависит от мощности и вида грунта, его состава и состояния, а также от действующих нагрузок. Здания и сооружения с умеренными нагрузками успешно возводятся на элювиальных грунтах, особенно в районах широкого их распространения (Урал, Дальний восток). С другой стороны, для тяжелонагруженных особо ответственных сооружений (плотины, опоры мостов и др.) может потребоваться полное удаление выветрелых пород. Например, при возведении плотины Братской ГЭС снималось 1,5 метра верхней части слоя диабаза – основания плотины.

Особый характер имеет выветривание глинистых пород, происходящее в котлованах, откосах, подземных выработках. Увеличение влажности вызывает набухание породы с нарушением цементационных связей. Подсыхание приводит к усадке с появлением трещин. Аналогичные результаты может дать снятие части природной нагрузки (например, при отрывке котлована). Все такие изменения приводят к разупрочнению грунта и последующему разрушению. Это характерно и для таких полускальных пород, как аргиллиты, глинистые сланцы, мергели, опоки и др. Поэтому в строительных технологиях не допускаются длительные перерывы между разработкой котлована и бетонированием фундамента.

Выветривание – всеобщий процесс, действующий и на материалы искусственных сооружений, откосы выемок и насыпей и т.д. Защита от выветривания достигается нанесением на поверхности пород и материалов стойких покрытий или пропиткой их различными вяжущими.

Выветривание

процесс разрушения и изменения горных пород в условиях земной поверхности под влиянием механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и организмов. По характеру среды, в которой происходит В., различают атмосферное и подводное (см. Гальмиролиз). По роду воздействия В. на горные породы различают: физическое В., ведущее только к механическому распаду породы на обломки; химическое В., при котором изменяется химический состав горной породы с образованием минералов, более стойких в условиях земной поверхности; органическое (биологическое) В., сводящееся к механическому раздроблению или химическому изменению породы в результате жизнедеятельности организмов. Своеобразным типом В. является почвообразование, при котором особенно активную роль играют биологические факторы. В. горных пород совершается под влиянием воды (атмосферные осадки и грунтовые воды), углекислоты и кислорода, водяных паров, атмосферного и грунтового воздуха, сезонных и суточных колебаний температуры, жизнедеятельности макро- и микроорганизмов и продуктов их разложения. На скорость и степень В., мощность продуктов В. и на их состав, кроме перечисленных агентов, влияют также рельеф и геологическое строение местности, состав и структура материнских пород. Подавляющая масса физических и химических процессов В. (окисление, сорбция, гидратация, коагуляция) происходит с выделением энергии. Обычно виды В. действуют одновременно, но в зависимости от климата тот или иной из них преобладает. Физическое В. происходит главным образом в условиях сухого и жаркого климата и связано с резкими колебаниями температуры горных пород при нагревании солнечными лучами (инсоляция) и последующем ночном охлаждении; быстрое изменение объёма поверхностных частей пород ведёт при этом к их растрескиванию. В областях с частыми колебаниями температуры около 0°С механическое разрушение пород происходит под влиянием морозного В.; при замерзании воды, проникшей в трещины, объём ее увеличивается и порода разрывается. Химические и органические В. свойственны главным образом пластам с влажным климатом. Основные факторы химического В. - воздух и особенно вода, содержащая соли, кислоты и щелочи. Водные растворы, циркулирующие в толще пород, помимо простого растворения, способны производить также сложные химические изменения.

Физические и химические процессы В. происходят в тесной взаимосвязи с развитием и жизнедеятельностью животных и растений и действиям продуктов их распада после смерти. Наиболее благоприятными для образования и сохранения продуктов В. (минералов) вместе являются условия тропического или субтропического климата и незначительное эрозионное расчленение рельефа. При этом толще горных пород, подвергшихся В., свойственна (в направлении сверху вниз) геохимическая зональность, выраженная характерным для каждой зоны комплексом минералов. Последние образуются в результате следующих друг за другом процессов: распада пород под влиянием физического В., выщелачивания оснований, гидратации, гидролиза и окисления. Эти процессы часто идут до полного разложения первичных минералов, вплоть до образования свободных окислов и гидроокислов. В зависимости от степени кислотности - щёлочности среды, участия биогенных факторов образуются минералы различного химического состава: от устойчивых в щелочной среде (в нижних горизонтах) до устойчивых в кислой или нейтральной среде (в верхних горизонтах). Разнообразие продуктов В., представленных различными минералами, определяется составом минералов первичных горных пород. Например, на ультраосновных породах (Серпентинит ах) верхняя зона представлена породами, в трещинах которых образуются карбонаты (Магнезит , Доломит), керолиты, сепиолит. Далее следуют горизонты: карбонатизации (кальцит, доломит, Арагонит), в верхней части которого по трещинам могут образоваться никелевые керолиты, Гарниерит , гидролиза, с которым связано образование Нонтронит а и накопление никеля (NiO до 2,5%): окремнения (Кварц , Опал , Халцедон). Зона конечного гидролиза и окисления сложена гидрогётитом (охристым), Гётит ом, Магнетит ом, окислами и гидроокислами марганца (никель и кобальтсодержащими). С процессами В. этого типа пород связаны крупные месторождения никеля, кобальта, магнезита и природно-легированных железных руд.

На карбонатитах (См. Карбонатиты), первично состоящих более чем на 90% из Кальцит а, Анкерит а или Сидерит а и небольшого количества минералов-примесей (пироксенов (См. Пироксены), амфиболов (См. Амфиболы), тантало-ниобатов (См. Тантало-ниобаты) и редкоземельных минералов), конечные продукты В. становятся рыхлыми. В результате окисления карбонатов накапливаются гидроокислы железа, а окислы кальция и магния подвергаются существенному выносу, что приводит к увеличению содержания минералов-примесей, устойчивых в гипергенных условиях. В связи с этим свежие карбонатиты даже при ничтожном содержании ниобия, тантала, редких земель и фосфора при В. могут дать промышленные месторождения этих элементов. При В. угля (физическом) происходят его разрыхление до образования угольной сажи, потеря блеска, изменение мощности пластов; в составе углей при химическом В. содержание углерода, водорода уменьшается, а кислорода в органической массе увеличивается, кроме того, увеличивается влажность угля, понижается способность его к спеканию, уменьшается теплопроводность.

В тех случаях, когда продукты В. не остаются на месте своего образования, а уносятся с поверхности выветривающихся пород водой или ветром, нередко возникают своеобразные формы рельефа, зависящие как от характера В., так и от свойств горных пород, в которых процесс как бы проявляет и подчеркивает особенности их строения. Для изверженных пород (гранитов, диабазов и др.) характерны массивные округлённые формы В.; для слоистых осадочных и метаморфических - ступенчатые (карнизы, ниши и т.п.). Неоднородность пород и неодинаковая устойчивость их различных участков против В. ведёт к образованию останцов в виде изолированных гор, столбов, башен и т.п. Во влажном климате на наклонных поверхностях однородных сравнительно легко растворимых в воде пород, например, известняков, стекающие воды разъедают неправильной формы углубления, разделённые острыми выступами и гребнями, в результате чего образуется неровная поверхность, известная под названием карров (См. Карры). В процессе перерождения остаточных продуктов В. образуется много растворимых соединений, которые сносятся грунтовой водой в водные бассейны и входят в состав растворённых солей или выпадают в осадок. Процессы В. приводят к образованию различных осадочных пород и многих полезных ископаемых: каолинов, охр, огнеупорных глин, песков, руд железа, алюминия, марганца, никеля, кобальта, россыпей золота, платины и др., зон окисления колчеданных месторождений с их полезными ископаемыми и др.

Лит.: Гинзбург И. И., Образование древней коры выветривания на территории СССР, её минералы и их свойства, в кн.: Труды юбилейной сессии, посвященной 100-летию со дня рождения В. В. Докучаева, М. - Л., 1949; Казанский Ю. П., Выветривание и его роль в осадконакоплении, М., 1969: Выветривание и литогенез, М., 1969.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Выветривание" в других словарях:

ВЫВЕТРИВАНИЕ, в геологии и физической географии разрушение и химическое изменение горных пород и минералов на поверхности Земли в результате физических, химических и органических процессов. Влияет на образование почвы и играет основную роль в… … Научно-технический энциклопедический словарь

Выветривание - Совокупность процессов физического, химического и биологического разрушения минералов и горных пород верхней части литосферы под влиянием колебаний температуры, влажности, воздействия газов (атмосферных и растворенных в воде), растений и т.п.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ВЫВЕТРИВАНИЕ, выветривания, мн. нет, ср. 1. Действие по гл. выветривать. Выветривание дурного запаха из комнаты. 2. Действие по гл. выветриваться (геол.). Выветривание шпата и гранита. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

Основа почвообразовательного процесса, заключающаяся в превращении твердых горных пород в рыхлые образования. Разрушению породы, лежащей в основании почвенного горизонта или же на недавно обнажившейся поверхности, способствуют физические… … Экологический словарь

Процесс изменения и разрушения минералов и г. п. на поверхности Земли под воздействием физ., хим. и орг. агентов. Различают физ. (механическое) и хим. В. Некоторые выделяют также орг. В. Физическое В. происходит под воздействием изменения… … Геологическая энциклопедия

Акватолиз, гарь, исчезание, исчезновение, латеритизация, гальмиролиз Словарь русских синонимов. выветривание сущ., кол во синонимов: 8 акватолиз (2) … Словарь синонимов

выветривание - Процесс изменения и разрушения минералов и горных пород на поверхности Земли под воздействием физических, химических и органических агентов. [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] [Словарь геологических… … Справочник технического переводчика

Процесс разрушения и химического изменения горных пород в условиях земной поверхности или вблизи нее под влиянием колебаний температуры, химического и механического воздействия атмосферы, воды и организмов. Различают физические (механические),… … Большой Энциклопедический словарь

Выветривание — совокупность процессов физического и химического разрушения горных пород и слагающих их минералов на месте их залегания: под воздействием колебаний температуры, циклов замерзания и химического воздействия воды, атмосферных газов и организмов.

Выветривание происходит за счёт совокупного воздействия на верхнюю оболочку литосферы агентов (факторов) выветривания из гидросферы, атмосферы и биосферы. В результате образуются кора выветривания и продукты выветривания. Выветривание может проникать на глубину до 500 метров .

«Гора смерти» около парка «Корниш» в Серово в Санкт-Петербурге

Типы выветривания

Различают несколько типов выветривания, которые могут преобладать в разной степени:

Физическое или механическое (трение, лёд, вода и ветер);

Химическое;

Биологическое (органическое);

Радиационное (ионизирующее).

Физическое

Чем больше разница температур в течение суток, тем быстрее происходит процесс выветривания. Следующим шагом в механическом выветривании является попадание в трещины воды, которая при замерзании увеличивается в объёме на 1/10 своего объёма, что способствует ещё большему выветриванию породы.

"Арка" в штате Юта (США), пример механического выветривания

Если глыбы горных пород попадут, например, в реку, то там они медленно стачиваются и измельчаются под воздействием течения. Селевые потоки, ветер, сила тяжести, землетрясения, извержения вулканов также содействуют физическому выветриванию горных пород. Механическое измельчение горных пород приводит к пропусканию и задерживанию породой воды и воздуха, а также значительному увеличению площади поверхности, что создает благоприятные условия для химического выветривания. В результате катаклизмов с поверхности могут осыпаться породы, образуя плутонические породы. Всё давление на них оказывают боковые породы, из-за чего плутонические породы начинают расширяться, что ведёт к рассыпанию верхнего слоя пород.

Химическое

Химическое выветривание — это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественное изменение их химического состава с образованием новых минералов и соединений.

Скалы у Колыванского озера, Алтайский край

Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода — энергичный растворитель горных пород и минералов. Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород — гидролиз, приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решётки на ионы водорода диссооциированных молекул воды.

Образующееся основание (KOH) создает в растворе щелочную среду, при которой происходит дальнейшее разрушение кристаллической решётки ортоклаза. При наличии углекислого газа KOH переходит в форму карбоната.

Взаимодействие воды с минералами горных пород приводит также и к гидратации — присоединению частиц воды к частицам минералов.

В зоне химического выветривания также широко распространена реакция окисления, которой подвергаются многие минералы, содержащие способные к окислению металлы. Ярким примером окислительных реакций при химическом выветривании является взаимодействие молекулярного кислорода с сульфидами в водной среде. Так, при окислении пирита наряду с сульфатами и гидратами окисей железа образуется серная кислота, участвующая в создании новых минералов.

Биологическое

Биологическое выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения).В процессе своей жизнедеятельности они воздействуют на горные породы механически (разрушение и дробление горных пород растущими корнями растений, при ходьбе, рытье нор животными). Особенно большая роль в биологическом выветривании принадлежит микроорганизмам.

Радиационное

Радиационным выветриванием называется разрушение пород под действием радиационного, или солнечного излучения. Радиационное выветривание оказывает влияние на процессы химического, биологического и физического выветривания. Характерным примером породы, подверженной радиационному выветриванию, может служить реголит на Луне.

Реголи́т (от др.-греч. ῥῆγος - одеяло и др.-греч. λίθος - камень) — остаточный грунт, являющийся продуктом выветривания породы на месте.

В настоящее время этим термином чаще всего называют поверхностный слой сыпучего лунного грунта.

След ботинка Б. Олдрина на реголите (Аполлон-11)

Лунный грунт, доставленный экипажем Аполлона-11 (подарок СССР от США), Музей космонавтики

Термин реголит впервые применил американский геолог Г. П. Мерриль в 1897 году. Он дал ему такое определение:

Реголит — все поверхностные рыхлые образования, представляющие верхние слои земной поверхности: гумусовые почвы, аллювий, продукты выветривания пород, каковы латерит, эоловые отложения, осыпи склонов, ледниковые отложения и т. д.

Современный термин реголит чаще всего применяется по отношению к лунному грунту, как:

Несцементированный продукт дробления и переотложения лунных пород, сплошным чехлом покрывающий поверхность Луны. Реголит состоит из обломков лунных пород и минералов размером от пылевых частиц до нескольких метров в поперечнике, стёкол, литифицированных брекчий, фрагментов метеоритов и т. д.

Термин также применим и к материалам, покрывающим и поверхности других небольших безатмосферных планет и спутников (например Меркурия, Деймоса), а также астероидов. Реголит возникает в результате дробления, перемешивания и спекания лунных пород при падениях метеоритов и микрометеоритов в условиях вакуума и ничем не ослабленного космического излучения.

По радиоизотопам было установлено, что некоторые обломки на поверхности реголита находились на одном и том же месте десятки и сотни миллионов лет.

Состав лунного реголита

Неслоистый, рыхлый, разнозернистый обломочно-пылевой слой, достигающий толщины нескольких десятков метров. Состоит из обломков изверженных пород, минералов, стекла, метеоритов и брекчий ударно-взрывного происхождения, сцементированных стеклом.

По гранулометрическому составу относится к пылеватым пескам (основная масса частиц имеет размер 0,03—1 мм). Цвет темно-серый, до черного с включениями крупных частиц, имеющих зеркальный блеск. Частицы грунта обладают высокой слипаемостью из-за отсутствия окисной пленки на их поверхности и высокой электризации. Кроме того, лунная пыль легко поднимается вверх от ударных воздействий и хорошо прилипает к поверхности твердых тел, что доставляло много неудобств участникам экспедиций «Аполлон». По утверждению Армстронга, Олдрина и профессора В. Ф. Скотта в земной атмосфере реголит имеет характерный запах гари и отстрелянных пистонов.

Александр Павлович Виноградов (9 (21) августа 1895 — 16 ноября 1975) — советский геохимик, организатор и директор Института геохимии и аналитической химии (ГЕОХИ) АН СССР, основатель и руководитель первой отечественной кафедры геохимии (в МГУ), вице-президент, академик АН СССР. Иностранный член Болгарской АН (1974).

А. П. Виноградов выделяет в реголите два типа частиц: угловатые, похожие на только что раздробленную породу, и преобладающие окатанные частицы со следами оплавления и спекания. Многие из них остеклованы и похожи на стеклянные и металлические капли. По минеральному составу реголита установлено, что лунные моря сложены преимущественно базальтами, а среди пород материков преобладают анортозиты и их разновидности. Для реголита обоих типов характерно присутствие частиц металлического железа.

Образцы лунного реголита (Хабаровский краевой музей имени Н. И. Гродекова)

Доставка реголита с Луны

Первое инструментальное определение плотности и прочности поверхностного слоя реголита было осуществлено советской автоматической станцией «Луна-13» 24-31 декабря 1966 года.

Впервые лунный грунт был доставлен на Землю экипажем космического корабля «Аполлон-11» в июле 1969 года в количестве 21,7 кг. В ходе лунных миссий по программе Аполлон всего на Землю было доставлено 382 кг лунного грунта.

Реголит под колёсами Лунного автомобиля

Автоматическая станция «Луна-16» доставила 101 г. грунта 24 сентября 1970 года (уже после экспедиций Аполлон-11 и Аполлон-12).

«Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24» доставили грунт из трёх районов Луны: Моря Изобилия, материкового района вблизи кратера Амегино и Моря Кризисов в количестве 324 г., и он был передан в ГЕОХИ РАН для исследования и хранения.

Лунная программа Китая планирует доставить до 2 кг реголита космическим аппаратом «Чанъэ-5» в 2017 году.

Продукты выветривания

Продуктом выветривания в ряде областей Земли на дневной поверхности являются курумы. Продуктами выветривания в определенных условиях становятся щебень, дресва, «шиферные» обломки, песчаные и глинистые фракции, включая каолин, лессы, отдельные обломки горных пород различных форм и размеров в зависимости от петрографического состава, времени и условий выветривания.

Курумы

Куру́мы (древне-тюркское gorum — «каменистые россыпи», «нагромождения острых камней», «обломки скал») — термин, которым оперируют физическая география, геология и геоморфология; имеет два значения:

Локальные, ограниченные в трёхмерном пространстве скопления каменных остроугольных глыб, образовавшиеся естественным путем, имеющие вид сомкнутого нерасчлененного покрова на дневной поверхности земли;

Вид земной поверхности сложного строения, — курумлэнд, — представляющий собой сомкнутую группу каменных глыб крупного размера с острыми обломанными краями, расположенную на нерасчленённой подстилающей поверхности различного наклона и имеющую способность перемещаться. Обладает собственным микроклиматом, гидрологией, растительным и животным миром.

Ведущим научным центром изучения курумов в Российской Федерации является Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова.

Витоша (болг. Витоша) — горный массив в Болгарии

Витош

Термин широко распространён во многих областях Азии. Прочно закрепился в мировой географической литературе и картографии в названии горной системы Каракорум или Каракурум, что значит с древнетюркского «чёрный камень, чёрная скала».

K2 (Baltoro Музтаг, Центральный Каракорум, Пакистан)

В научный оборот в русском языке термин курум для обозначения обширных крупнообломочных каменных россыпей ввёл российский геолог Я. А. Макеров в своей монографии «Нагорные террасы Сибири и их происхождение» (1913). Термин прочно утвердился в ряде других языков. Однако в российской научной литературе употребляется большое количество синонимов слова «курум» — «каменистая осыпь», «каменная россыпь», «каменный шлейф», «обломочные накопления», «глыбовая россыпь», «курумовое поле», «каменная река», «каменное море», «каменный глетчер», «движущийся поток щебня», «курумник», «развалы каменных глыб». Российский исследователь А. Ф. Глазовский приводит сведения, что в ряде горных районов Алтая и Саян этот природный феномен называют «уронниками».

Курумник на Урале

Каменная река на Фолклендских островах

Отличительные особенности курума: это обычно крупные глыбы — статистически размеры пока не определены, но обычно от нескольких см в малом поперечнике до 1—2 м, имеющие вид свежеобломанных, но никогда не окатанные, в движении при столкновении друг с другом и трении о подстилающую поверхность могут приобретать очень незначительную окатанность, смыкаются друг с другом, образуя группы в количестве от нескольких глыб до десятков тысяч и более. Курум может занимать площадь от единиц м² в проекции на подстилающую поверхность до колоссальных по размерам «полей» или «каменных морей». В отдельных регионах Земли курумы сплошь покрывают каменным чехлом всю местность, образуя своеобразную, ни на что не похожую так называемую «дневную поверхность».

Курумы надо отличать от щебёночных и дресвяных россыпей, которые сложены мелким обломочным материалом — щебенкой и дресвой.

Курумы образуются там, где на дневную поверхность выходят твёрдые горные породы. Чаще всего это горные районы или плато всех континентов. Курумы обычно образуются при разрушении различных видов известняков, кристаллических сланцев, гранитов, гнейсов, базальтов, долеритов, песчаников, кварцитов, амфиболитов, диабазов, порфиритов, витрокластических туфов.

Одним из первых на генезис или происхождение курумов указал российский военный географ белорусского происхождения Н. М. Пржевальский; он полагал, что курумы образуются вследствие разрушения скальных горных пород в силу неравномерного нагрева и охлаждения там, где велика амплитуда дневных и ночных температур. Очевидно также, что курумообразование интенсивнее проходит весною и осенью в силу тех же причин. Возможно, растрескивание горных пород может происходить, когда на нагретую поверхность скал изливается холодный дождь.

Существует несколько природных зон образования курумов, все из которых имеют суровый нивальный климат: Арктика, Антарктика и прилегающие к ним полярные и субполярные области, субнивальный и нивальный или «холодный» пояс гор, зоны зимних антициклонов. Так, в зоне зимнего Сибирского антициклона обычно от середины осени всю зиму и часть весны стоит ясная солнечная погода с самыми низкими в Северном полушарии Земли температурами приземного воздуха. Это область широкого распространения курумов, что свидетельствует о морозном выветривании горных пород, выступающих на дневную поверхность.

Распространение курумов по поверхности Земли крайне неравномерно. Есть области, где курумы являются преобладающим типом земной поверхности, в иных местах это лишь «пятна» в рельефе, где-то курумы не встречаются вообще, и это составляет загадку современной геоморфологии. Происхождение или генезис курумов, а значит и география их распространения очевидно является следствием большого числа различных факторов: литологии, климата, экспозиции склонов, абсолютной высоты местности и других. Так на Тянь-Шане и Гиссаро-Алае курумы не являются преобладающим типом поверхности; в бассейне реки Витима курумы занимают чрезвычайно обширные площади.

Свентокшиские горы, Польша

Мальорка

Вопрос происхождения или генезиса курумов является предметом научных дискуссий, и мнения исследователей расходятся. По существующим данным курумы в целом могут быть отнесены к трём группам:

Реликтовые курумы, оставшиеся в рельефе с прошлых эпох;

- «молодые» курумы, образовавшиеся в эпоху последних континентальных оледенений;

Курумы, образующиеся в настоящее время.

Исходным материалом для образования каменных отдельностей или глыб служат первоначально нерасчлёненные «материнские» горные породы. Место, где курумы образуются, иногда называют «областью питания» курума. Со временем курум может разрастаться, увеличиваясь в размерах, двигаться по подстилающей его поверхности и занимать всё большую и большую площадь. Наступающая передняя кромка подвижной массы сомкнутых крупнообломочных глыб носит название «фронт курума», боковые его окраины — «флангами», а область, где курум зарождается и откуда он начал своё движение — «тылом курума». На плоских вершинах гор курумов обычно нет, но склоны их часто бывают обильно покрыты сплошным слоем крупных каменных обломков.

Ряд наблюдений показывает, что курумы, погребённые ранее в толще рыхлых отложений, могут вновь появиться на дневной поверхности в силу различных причин.

Курумы могут поставлять обломочный каменный материал для морен различного генезиса, селей, склоновых осыпей, образовывать пороги в реках и ручьях или вообще загромождать их русла. Наличие курумов, их способность двигаться необходимо учитывать при строительстве различных сооружений. Поэтому курумы и их свойства изучают инженерные геология и геоморфология.

В общем виде процесс курумообразования и движения каменных масс курумов вниз по склону приводит к нивелированию рельефа и снижению его абсолютной высоты. Курумы — продукт разрушения «материнских» горных пород, что является процессом деструкции горных масс и ведёт к денудации рельефа.

Невнимательные исследователи иногда путают курумы с моренами различного происхождения, осовами, остановившимися селями, осыпями и другими формами обломочных и иных покровов, сложенных каменными отдельностями. Иногда курумы образуют протяжённые ленты на склонах гор, когда ширина такого «потока» меньше его длины и тогда такие образования называют «каменными реками». Глубина или толщина покрова, состоящего из глыб различна, но не слишком велика. Щебень, дресва и иные мелкие обломки обычно разрушаются, смываются водой вниз по склону, обнажая пустоты между глыбами. Для небольших животных курумы предоставляют убежища от более крупных хищников. Крупным животным, лошади и человеку передвигаться по поверхности курума чрезвычайно затруднительно, а иногда и просто невозможно.

Наблюдения и опыты показывают, что многие курумы двигаются, обычно вниз по склонам гор. Иногда это медленное движение, иногда — катастрофически быстрое как, например, во время землетрясения. Описаны случаи подвижки курумов со страшным грохотом зимою в горах севера Восточной Сибири. В своём движении курумы могут срезать почвенный покров, уничтожать растительность, изменять условия обитания животных, гидрологический режим и атмосферные процессы в приземном слое.

Неподвижный курум называют «мёртвым» или «спящим». Неподвижные курум имеет свойство покрываться различными видами растительности и заселяется определёнными видами животных, которым курум предоставляет возможность устраивать норы и убежища, а также естественно защищённые ходы сообщения.

Курум обладает собственным микроклиматом, который определяется его морфометрией, местоположением и заселяющей его растительностью и животным миром. По данным российского геоморфолога Ю. Г. Симонова в Восточной Сибири глубина проникновения суточных температур в «тело» курума в среднем составляет 0,4 м.

Иногда курумы сплошь покрыты мхами и другой растительностью, которая их совершенно маскирует. В силу своей архитектоники курумы обладают собственными весьма специфичными свойствами: так в «теле» курума может круглогодично сохраняться лёд и фирн; очевидно, что внутрь «толстого» курума не проникают солнечные лучи, он не обдуваются внутри тёплыми ветрами и является аккумулятором холода. Иногда курумы «бронируют» подстилающие горные породы и под курумами в нивальном климате образуются «пятна» многолетней мерзлоты. От таяния снега и фирна в «теле» курума образуются временные, а иногда и постоянные, меняющие лишь объём стока в зависимости от времени суток и года, водные потоки, невидимые с поверхности, но ясно слышимые. Сливаясь, такие потоки ниже по склонам гор выходят на дневную поверхность и образуют уже настоящие ручьи и даже реки, формирующие собственные русла. Курумы также в отдельных регионах обладают свойством аккумулировать в своём «теле» атмосферную влагу и, к удивлению путешественников, можно обнаружить лужицы воды и ручейки даже вблизи вершин гор. Гидрогеологи до настоящего времени не удаётся достоверно учесть водный баланс с учётом «курумовых» вод. В Бурятии и Читинской области по данным российского гидрогеолога Н. А. Вельминой до 20% подземных вод образуется за счёт конденсации атмосферной влаги в курумах. Эту особенность покровов, сложенных обломочными породами с глубокой древности использовали цивилизации Азии. Так, в отдельных местностях, создавая искусственный покров из обломков горных пород вокруг деревьев, человек полностью удовлетворял растение необходимой влагой и полив не требовался! Этот агротехнический приём широко применялся обитателями Крыма. Также существует изумительный способ «создания» искусственных ручьёв в пустынных областях, а именно: на наклонной каменистой или глинистой поверхности делается протяжённый желоб и, затем, на всем его протяжении складывают пирамиды камней; атмосферная влага переходит из газообразного в жидкое состояние на поверхности камня, стекает вниз и образует настоящий ручей пресной воды.

Курумы, не используя настоящий термин, описывали многие географы и путешественники всех времён и народов. Одним из первых курумы на склоне горного массива Мунку-Сардык в горах Восточного Саяна специальным знаком обозначил на своей карте российский геолог и географ С. П. Перетолчин в монографии «Ледники хребта Мунку-Сардык». Начиная с XX века на российских топографических картах и другой инженерно-геологической документации курумы обозначаются специальным условным знаком .

Регионы широкого распространения

Бырранга

Примерное расположение гор Бырранга на полуострове Таймыр

Саяны

Западный Саян, хребет Ергаки. Висячий камень в западной части Ергак

Урал

Каменные реки Урала

Остров Врангеля

Остров Врангеля - Карта расположения

Цветная фотография острова Врангеля, сделанная из космоса в 2001 году

Остров Врангеля — снимок из космоса

Горы на острове Врангеля

В горах на острове Врангеля

Становое нагорье

Фолклендские острова

Спутниковый снимок архипелага

Эрозия

Эро́зия (от лат. erosio — разъедание) — разрушение горных пород и почв поверхностными водными потоками и ветром, включающее в себя отрыв и вынос обломков материала и сопровождающееся их отложением.

Часто, особенно в зарубежной литературе, под эрозией понимают любую разрушительную деятельность геологических сил, таких, как морской прибой, ледники, гравитация; в таком случае эрозия выступает синонимом денудации. Для них, однако, существуют и специальные термины: абразия (волновая эрозия ), экзарация (ледниковая эрозия ), гравитационные процессы, солифлюкция и т. д. Такой же термин (дефляция) используется параллельно с понятием ветровая эрозия , но последнее гораздо более распространено.

По скорости развития эрозию делят на нормальную и ускоренную . Нормальная имеет место всегда при наличии сколько-либо выраженного стока, протекает медленнее почвообразования и не приводит к заметным изменением уровня и формы земной поверхности. Ускоренная идет быстрее почвообразования, приводит к деградации почв и сопровождается заметным изменением рельефа.

По причинам выделяют естественную и антропогенную эрозию. Следует отметить, что антропогенная эрозия не всегда является ускоренной, и наоборот.

Эрозия в каньоне Антилоп, юго-запад США

Ветровая эрозия почв, о. Гавайи

Ветровая эрозия

Это разрушающее действие ветра: развевание песков, лесов, вспаханных почв; возникновение пыльных бурь; шлифовка скал, камней, строений и механизмов твердыми частицами, переносимыми силой ветра. Ветровая эрозия подразделяется на два типа:

Повседневная

Пыльные бури

Начало пыльной бури связано с определенными скоростями ветра, однако из-за того, что летящие частицы вызывают цепную реакцию отрыва новых частиц, окончание её происходит при скоростях существенно меньших.

Валун из гнейса, подверженный ветровой эрозии (горы Наньшань, Китай)

Наиболее сильные бури имели место в США в 1930-е годы («Пыльный котёл») и в СССР в 1960-е годы, после освоения целины. Чаще всего пыльные бури связаны с нерациональной хозяйственной деятельностью человека, а именно — массированной распашкой земель без проведения почвозащитных мероприятий.

Выделяют и специфические дефляционные формы рельефа, так называемые «котловины выдувания »: отрицательные формы, вытянутые по направлению господствующих ветров.

Водная эрозия

Промоины на пшеничном поле, США

Водная эрозия происходит под воздействием временных потоков атмосферных вод (ливневые дожди, талые воды и т. д.).

Капельная эрозия

Разрушение почвы ударами капель дождя. Структурные элементы (комочки) почвы разрушаются под действием кинетической энергии капель дождя и разбрасываются в стороны. На склонах перемещение вниз происходит на большее расстояние. Падая, частички почвы попадают на плёнку воды, что способствует их дальнейшему перемещению. Этот вид водной эрозии приобретает особое значение во влажных тропиках и субтропиках .

Плоскостная эрозия

Под плоскостной (поверхностной) эрозией понимают равномерный смыв материала со склонов, приводящий к их выполаживанию. С некоторой долей абстракции представляют, что этот процесс осуществляется сплошным движущимся слоем воды, однако в действительности его производит сеть мелких временных водных потоков.

Поверхностная эрозия приводит к образованию смытых и намытых почв, а в более крупных масштабах —делювиальных отложений.

Линейная эрозия

В отличие от поверхностной, линейная эрозия происходит на небольших участках поверхности и приводит к расчленению земной поверхности и образованию различных эрозионных форм (промоин, оврагов, балок, долин). Сюда же относят и речную эрозию, производимую постоянными потоками воды.

Смытый материал отлагается обычно в виде конусов выноса и формирует пролювиальные отложения.

Линейная эрозия бывает двух видов:

Глубинная (донная) — разрушение дна русла водотока. Донная эрозия направлена от устья вверх по течению и происходит до достижения дном уровня базиса эрозии;

Боковая — разрушение берегов.

В каждом постоянном и временном водотоке (реке, овраге) всегда можно обнаружить обе формы эрозии, но на первых этапах развития преобладает глубинная, а в последующие этапы — боковая.

Пример совмещённых боковой и глубинной эрозий. Берег Сухоны

Распространение эрозии

Процессы эрозии распространены на Земле повсеместно. Ветровая эрозия преобладает в условиях аридного климата, водная эрозия — в условиях гумидного климата.

Корра́зия (лат. corrado — скоблить, скрести) — процесс механической эрозии, обтачивания, истирания, шлифования и высверливания массивов горных пород движущимися массами обломочного абразивного материала, перемещаемого водой, ветром, льдом или смещающегося под действием силы гравитации по склонам. Так, в пустынях корразия происходит под действием песка, в ложе ледника — валунами, в русле реки — влекомыми водой обломками. В результате на поверхности пород образуются ячеистая структура, борозды, ложбины и другие углубления.

Суффозия (от лат. suffosio — подкапывание) — вынос мелких минеральных частиц породы фильтрующейся через неё водой. Процесс близок к карсту, но отличается от него тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения. Одна из характеристик азмываемости грунтов.

Суффозия приводит к проседанию вышележащей толщи и образованию западин (суффозионных воронок, блюдец, впадин) диаметром до 10 и даже 100 метров, а также пещер. Другим следствием может быть изменение гранулометрического состава пород как подверженных суффозии, так и являющихся фильтром для вынесенного материала.

Одна из диковинных форм рельефа, осложняющая Улуру. Здесь существует множество пещер, генезис которых пока не ясен. Возможно, их формирование связано с суффозией или карстом. По-видимому, эти процессы имели здесь место на протяжении миллионов (или десятков миллионов лет), что и привело к образованию форм рельефа, которые, скорее, можно ожидать на известняковом плато...

Наиболее широкое развитие суффозия получает в области распространения лёссов и лёссовидных суглинков, под склонами долин рек, часто по ходам роющих животных. Одним из необходимых условий суффозии является наличие в породе как крупных частиц, образующих неподвижный каркас, так и вымывающихся мелких. Вынос начинается лишь с определенных значений напора воды, ниже которых происходит только фильтрация.

В карбонатных и гипсоносных песчано-глинистых отложениях и мергелях карст и суффозия могут проявляться одновременно. Это явление носит название глинистый карст или глинистый псевдокарст .

Кигиляхи (якут. кисиляхи, киси — человек) — высокие скальные столбы причудливой формы, образованные в результате криогенного выветривания. Камни, торчащие на поверхности плоских гор или из-подо льда со снегом, похожи на человека, откуда и происходит название.

Кигиляхи. Каменные великаны и их секреты

Фото: meic/ykt.ru

На нашей планете множество мест, происхождение которых не способен в полной мере объяснить человек. Вокруг таких объектов рождается множество легенд и сказаний, объясняющих то, что с трудом поддается рациональному объяснению. Кигиляхи, или кисиляхи, — одни из таких объектов. Они представляют собой высокие столбы, образованные из горных пород, которые обычно располагаются на вершинах скал в ходе выветривания. Неудивительно, что высокие столбы, напоминающие собой застывшие фигуры великанов, стали героями многих легенд Якутии, где они и располагаются.

ИСТОРИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КИГИЛЯХОВ

Самое большое количество столбов-кигиляхов находится в северной Якутии, самые впечатляющие каменные фигуры расположены на Новосибирских островах, именно сюда приезжает большинство туристов. Интересно, что с якутского «кисилях» дословно переводится как «место, где есть люди», так как само слово «кис» — «человек». Известно, что якутские кисиляхи возникли около 120 млн. лет назад. Примерно в это время образовались Верхоянский и Черский хребты в результате наезда Северо-Американской континентальной плиты на Евразийскую. Именно после образования складок на этих хребтах начали формироваться и кигиляхи. Правда, своим происхождением они обязаны выветриванию, которое в условиях морозной погоды и местонахождения (вершины скал) и образует каменные столбы. Материал, из которого состоят кигиляхи, — это твердые горные породы, в основном гранит.

Есть другая версия происхождения этих скал, она, как водится, связана с потусторонними силами. Легенда гласит, что когда-то землю еще не покрывали снега и вечная мерзлота, люди тогда обитали в основном именно в горных местностях. Но с течение времени менялся и климат, жилище в скалах стало непригодным, так как началось сильное похолодание. В момент, когда жизнь стала совсем невозможной, люди решили переселиться на юг, спуститься с гор. Но во время перехода Кисиляхского хребта многие из них, не выдержав холода, замерзли. Со временем они превратились в каменные столбы, которые, покрываясь все новыми и новыми слоями камня, достигли своих настоящих размеров.

Фото: meic/ykt.ru

РАСПОЛОЖЕНИЕ

Кигиляхи достаточно распространены по всему миру, они есть в Казахстане — известен массив Койтас, есть горные ряды в Забайкалье. В разных странах каменные столбы называют по-разному, где-то — «каменными монахами», из-за того что они напоминают застывших молящихся священнослужителей. В России же самые известные кигиляхи находятся в Якутии, куда ежегодно съезжаются заинтересованные магическими камнями туристы. Наиболее известные места нахождения камней — Кисиляхский хребет, Медвежьи и Ляховские острова. Вообще само слово «кигилях» стало употребляться геологами всего мира сравнительно недавно, это произошло после открытия Ляховских островов, когда были обнаружены и названы мыс Кигилях и одноименный полуостров. Два острова, входящих в группу Ляховских, — Четырехстолбовой и Столбовой — находятся преимущественно в море Лаптевых. Еще одно известное место «обитания» кигиляхов — гора Кисилях-Тас, она расположена в 100 километрах от берега Восточно-Сибирского моря, на берегу протекающей по тундре реки Алазея. Именно на этой горе кигиляхи образуют так называемый хребет, так как гряда столбов тянется по всей вершине горы. Важно также уметь отличить кигиляхи от нунатаков (от эскимосского «нуна» и «так», что дословно означает «одинокая вершина»). Эти различные каменные столбы очень похожи, нунатаки — скалы, которые стоят поодиночке, или скалистые вершины, которые образуются на поверхности ледника. Именно в этом основное их отличие от кигиляхов — нунатаки образуются не только в результате выветривания, на их появление влияют также разрушающиеся ледником горные породы. Но если лед вокруг исчезает и нунатак остается стоять на голой скалистой поверхности, вы вряд ли сможете отличить этот каменный столб от кигиляха. Пожалуй, только ученые-геологи могут точно определять причину образования каменных столбов.

Фото: meic/ykt.ru

КИСИЛЯХСКИЙ ХРЕБЕТ

Кисиляхский хребет — одно из наиболее живописных мест обитания кигиляхов, он располагается на водоразделе рек Адычи и Яны. Кроме того, в горной системе Черского этот хребет один из самых малых. Его протяженность около 80 метров, а самая высокая вершина достигает отметки в 1548 метров. Хребет состоит из множества различных горных пород, что позволяет считать его сложнообразованным, в его состав входят: глинистые сланцы, песчаники юры, аргиллиты и другие минералы, ученые считают, что все эти гранитоиды по возрасту относятся к меловому периоду. Именно эти осадочные породы и образуют кигиляхи, некоторые из которых в высоту могут достигать 30 метров. Они расположены на главном гребне хребта и, кроме того, тянутся по всему водоразделу. Интересно, что именно на Кисиляхском хребте кигиляхи образуют иногда непроходимые стены или лабиринты с небольшими ходами между столбов. Чем ниже находится кигилях, тем он ниже, но при этом на вершине располагаются идеально ровные столбы, а ниже они приобретают интересные и причудливые формы. Кигиляхам присваиваются такие же странные названия, которые говорят о том, на что похож столб. Вообще многие туристы считают своим долгом как-нибудь необычно назвать полюбившийся им кигилях. Поэтому, если вы будете читать путевые заметки разных путешественников, которые побывали в одном месте, не найдете одинаковых названий каменных столбов. Каждый даст им названия на свое усмотрение, ориентируясь на то, что напомнил ему камень. Кисиляхский хребет покрыт множеством трещин и расщелин, а северная его сторона сплошь покрыта лишайниками и мхами. Многие исследователи отмечают еще одну особенность кигиляхов — наличие ножки. Известный геолог Г. Майдель в своих исследованиях писал, что ножка у каменных столбов — это основание высотой в рост человека, при этом оно немного тоньше, чем сам кигилях. При этом точный возраст камней остается неизвестным: сколько ученых, столько и догадок.

Фото: Айар Варламов/yakutiaphoto.com

ЭКСПЕДИЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ КИСИЛЯХОВ

Многие ученые в разное время совершали экспедиции на острова Якутии, для того чтобы выяснить истинное происхождение кигиляхов. Так, в 1921-1923 годах Ф. П. Врангель проводил экспедицию, в ходе которой его группой были исследованы Медвежьи острова, которые располагаются в Восточно-Сибирском море. В группу этих островов входил остров Четырехстолбовой, именно на нем-то Врангель и обнаружил впервые кигиляхи, в своих заметках о походе он стремился выяснить их причины образования. «Можно заключить, что три ныне разделенных камня составляли некогда один большой утес: постепенно расщеливаясь и разрушаясь от силы мороза или других физических проблем, он утратил свой первобытный вид», — писал он, первым отметив выветривание как главный фактор образования новых кигиляхов.

А в 1935 году на этот же остров с новой экспедицией прибыл геолог С. Обручев, который также исследовал кигиляхи. В своих мемуарах он описал не только теорию об образовании камней, но и рассказал историю их открытия. По его словам, Медвежьи острова были открыты еще в 1702 году и впервые посещены в 1720 году. Интересен другой отмеченный им факт: столбы очень быстро разрушались. Обручев писал, что если в 1720 году было четыре столба, то уже в 1935 году обнаружилось только три, а четвертый превратился в каменную россыпь и лежал у подножия остальных. При этом геолог отмечает, что достаточно лишь 200 лет, для того чтобы все кигиляхи на Четырехстолбовом были разрушены. Но исследование Обручева не было воспринято всерьез, так как в своих записях он допустил слишком много неточностей. Так, в этом же 1935 году на острове побывала другая экспедиция — исследователя Воробьева, которая обнаружила и описала все четыре кигиляха. Однако на данный момент известно, что столбы, находящиеся на Кисиляхском хребте, покрыты вертикальными трещинами и потому достаточно неустойчивы. Но, несмотря на существующую опасность обрушения, местные жители с древних времен считают кигиляхи лучшим местом отдыха. Сидя у них, по поверьям, можно набраться душевных сил и спокойствия. А в 1986 году у подножия Кисиляхского хребта археологами было обнаружено более 68 стоянок древних людей и захоронение. Эти находки говорят о том, что горная местность Якутии в древние времена была достаточно плотно заселена. И возможно, местные жители правы, веря в то, что кигиляхи несут в себе силы древних предков.

Фото: Айар Варламов/Yakutia

Выветривание горных пород – это процесс их разрушения вблизи поверхности в течение длительного периода времени. Выветривание происходит в результате воздействия различных факторов и принято различать три его типа: физическое или механическое, химическое выветривание и биологическое.

Выветривание горных пород физическое

Физическое выветривание – это разрушение горных пород под действием разницы температур. Как оно происходит? Порода трескается, когда её частицы, поочередно охлаждаясь и нагреваясь, теряют прочные связи друг с другом.

В трещины попадает вода и лед и, со временем, они увеличиваются. Водой, а также ветром разрушенный материал уносится из трещины и порода разрушается. Если горная порода слоистая и один слой податливее другого, то, разумеется, в первую очередь разрушается именно он.

Выветривание горных пород химическое

Горные породы также разрушаются в результате их растворения и выщелачивания. Растворяет породу попадающая в её трещины вода, процесс это медленный, но непрерывный. Причем, чем шире и глубже трещина, тем большая поверхность породы подвергается растворению.

Химическому растворению больше всего подвержены карбонатные горные породы – известняки, доломиты, мрамор, гипс, каменная соль

Выветривание горных пород биологическое

Биологическим выветриванием называют разрушение горных пород растениями и мельчайшими живыми организмами – бактериями. Разрушает горные породы не только корневая система крупных растений, но и, например, растущие на поверхности скал лишайники.

Отмирая, частицы растений попадают в воду и делают её более агрессивной химически по отношению к поверхности горной породы. Порода начинает более интенсивно растворяться и разрушаться. Можно сказать, что биологическое выветривание способствует химическому и физическому.

Подверженные выветриванию всех типов верхние слои горных пород называются корой выветривания.

5.В зависимости от происхождения различают минералы первич­ные и вторичные.

К первичным относятся минералы, образовавшиеся впервые в земной коре или на ее поверхности в процессе кристаллизации магмы. К первичным наиболее распространенным минералам относятся кварц, полевой шпат, слюда, из которых состоят гра­нит или сера в кратерах вулканов.

Вторичные минералы образовались при обычных условиях из продуктов разрушения первичных минералов вследствие вывет­ривания, при осаждении и кристаллизации солей из водных рас­творов или в результате жизнедеятельности живых организмов. Это - кухонная соль, гипс, сильвин, бурый железняк и другие.

6.Гранулометрический (механический) состав почв и его значение

Гранулометри́ческий соста́в (механический состав, почвенная текстура) - относительное содержание в почве, горной породе или искусственной смеси частиц различных размеров независимо от их химического или минералогического состава. Гранулометрический состав является важным физическим параметром, от которого зависят многие аспекты существования и функционирования почвы, в том числе плодородие.

Механические элементы – твёрдые частицы, склеенные между собой в почвенные агрегаты. Твёрдая фаза - это всегда смесь частиц разного размера, эти частицы характеризуются химической прочностью связи. Между составными компонентами гранулами или частицами не разрушаются при механическом и химическом воздействии. Все элементы в элементарной почвенной частице находятся в химическом взаимодействии в микро и макро агрегатах. Элементарные почвенные частицы склеиваются органическим веществом и самыми тонкими коллоидами.

Шкала Качинского

Граничные значения, мм Название фракции

до 0,000001 Истинные растворы

0,000001-0,0001 Коллоиды

0,0001-0,0005 Тонкий ил

0,0005-0,001 Грубый ил

0,001-0,005 Мелкая пыль

0,005-0,01 Средняя пыль

0,01-0,05 Крупная пыль

0,05-0,25 Тонкий песок

0,25-0,5 Средний песок

0,5-1 Крупный песок

1-3 Гравий

больше 3 Каменистая часть почвы

Гранулометрический состав определяет многие физические свойства и водно-воздушный режим почв, а также химические, физико-химические и биологические свойства.

Меньший диаметр частиц означает большую удельную поверхность, а это, в свою очередь - большие величины ёмкости катионного обмена, водоудерживающей способности, лучшую агрегированность, но меньшую прочность. Тяжёлые почвы могут иметь проблемы с воздухосодержанием, лёгкие - с водным режимом.

Разные фракции обычно представлены различными минералами. Так, в крупных преобладает кварц, в мелких - каолинит, монтмориллонит. По фракциям различается способность образовывать с гумусом органоминеральные соединения.

7.. Факторы почвообразования (климат, рельеф, почвообразующие породы, растительность и живые организмы, время, деятельность человека), их роль в формировании почв. Климат формируется под влиянием космических факторов и геосферных. Он оказывает многостороннее влияние на биосферу, процессы почвообразования, свойства почв и почвенного покрова. Влияние климата на почвообразование проявляется как непосредственно, обусловливая водно- воздушный, тепловой, биологический, геохимический режимы почв, так и косвенно через другие компоненты биосферы: атмосферу, гидросферу, почвообразующие породы, рельеф, растительный, животный мир и хозяйственную деятельность человека. С климатом связана широтная зональность биосферы и вертикальная поясность в горах. Для характеристики обеспеченности влагой наибольшее распространение получил коэффициент увлажнения Высоцкого-Иванова, он рассчитывается как отношение среднемноголетнего количества осадков к испаряемости. Рельеф – это совокупность форм земной поверхности разных масштабов. Рельеф играет большую роль в процессах функционирования биосферы и в почвообразовании. Мега- и макрорельефы участвуют в формировании воздушных масс и перераспределении тепла и влаги по земной поверхности, определяя климатические и погодные условия, а через них – макроэкосистемы с характерным почвенным покровом. Мезо- и микроформы рельефа перераспределяют тепло и влагу в пределах склонов, повышений и понижений. Они определяют особенности микроклимата и глубину залегания с характерными особенностями почвенного покрова. Определяют размер и форму ЭПА, образующих почвенные комбинации. Профиль любой почвы заканчивается почвообразующей породой. Почвы наследуют от почвообразующей породы гранулометрический состав, минералогический и химический составы, ряд физических свойств. На породах, обогащённых элементами питания и основаниями, как правило, образуются плодородные почвы и, наоборот, на бедных породах формируются почвы с низким плодородием. Почвы, унаследовавшие негативные, с агрономической точки зрения, свойства, такие, как каменистость, высокая плотность, наличие водорастворимых солей и др., требуют специальных затрат на их освоение и улучшение. Почвообразующие породы могут в корне изменять скорость и направление почвообразовательных процессов, что приводит к формированию азональных типов почв, например, дерново-карбонатные почвы в таёжно- лесной зоне среди подзолистых. Глубина залегания грунтовых вод определяется рельефом и степенью водопроницаемости почвообразующих пород. Под воздействием почвенно- грунтовых вод может происходить заболачивание, оглеение, вынос и привнос растворимых продуктов почвообразования, поднятие и опускание солей при колебании уровня грунтовых вод и капиллярной каймы и др. За время существования жизни на Земле живое вещество преобразовало огромное количество солнечной энергии в химическую и механическую работу выветривания. Часть энергии трансформировалась в потенциальную и длительное время в виде громадных запасов орг. и орг.-минер. веществ (нефть, уголь, торф, гумус и др.) сохраняется в земной коре. Живое вещество существенно изменило хим. состав атмосферы, литосферы и гидросферы. Благодаря живому веществу сформировалась почва и главное её свойство – плодородие. В основе почвообразования лежит биологический круговорот веществ, сущность которого заключается в том, что химические элементы литосферы, вода и элементы атмосферы поглощаются живыми организмами, перегруппировываются и возвращаются в почвы, но уже в новом качестве и других количествах. Абсолютный возраст – время, прошедшее с начала формирования почвы до настоящего момента. Относительный возраст характеризует зрелость – степень развития конкретной почвы, соответствие её профиля факторам почвообразования. В процессе почвообразования каждая почва проходит ряд последовательных стадий. На первой стадии начальное почвообразование, сменяется стадией развития (формируется зрелый почв. профиль), при этом достигается стадия квази-равновесия или «климаксное» состояние. В последней стадии долгое время, сменяясь стадией эволюции (сопоставима со стадией развития и ведёт к новому квази-равновесию). 66. В чём сущность почвообразовательного процесса? Почвообразовательный процесс – это совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энергии, протекающих в почвенной толще. Совокупность процессов можно разделить на три группы: 1. Процессы обмена веществами и энергией между почвой и другими природными телами (поступление в почву и вынос из неё). 2. Процессы превращения веществ и энергии, происходящие в почвенной толще. 3.Процессы передвижения и аккумуляции веществ и энергии в почвенной толще. Характерная черта – цикличность. Наиболее выражен годичный цикл. Тенденция обратимости и противоположной направленности. Определённая совокупность микропроцессов образует частные (или элементарные) почвообр. процессы. Более 60 естественных ЭПП, объединённых в 7 групп. 1. Биогенно- аккумулятивные ЭПП (подстилкообразование, гумусообразование, торфообразование, детритообразование); 2.Гидрогенно-аккумулятивные ЭПП (засоление, окарбоначивание, оруденение); 3. Метаморфические ЭПП (сиаллизация (оглинение), монтмориллонитизация, ферралитизация- каолинизация-ферсиаллитизация-бокситизация-ферратизация, оглеение, оструктуривание, слитизация); 4. Элювиальные ЭПП (выщелачивание, оподзоливание, лессирование, псевдооподзоливание-псевдооглеение- отбеливание-ферролиз-- элювиально-глеевый процесс-- Al-Fe-гумусовый процесс, осолодение, коркообразование); 5. Иллювиально-аккумулятивные ЭПП (глинисто-иллювиальный-- алюмогумусо-иллювиальный- железистогумусо-иллювиальный-иллювиально-гумусовый-иллювиально- карбонатный); 6. Педотурбационные ЭПП (самомульчирование, криотурбация, пучение, биотурбация, ветровальная педотурбация); 7. Деструктивные ЭПП (эрозия, дефляция (ветровая эрозия), погребение); 8. Агрогенные и техногенные ЭПП (освоение, агрогенное гумусонакопление, мульчирование, окультуривание, агротурбация); 9. Мелиоративные ЭПП (пескование, агрогенное оструктуривание, рекультивация); 10. Деструктивные агро- и техногенные ЭПП (ускоренная эрозия, ирригационная эрозия, дефляция, стаскивание, вторичное засоление, вторичное оглеение. Дегумификация, выпахивание, обесструктуривание, переуплотнение, техногенное загрязнение, агрогенное загрязнение, почвоутомление).

8. Большую роль в питании растений и в превращении внесенных в почву удобрений играет ее поглотительная способность. Под поглотительной способностью понимается способность почвы поглощать различные вещества из раствора, проходящего через нее, и удерживать их. Основы современных представлений о поглотительной способности почвы были заложены работами академика К. К. Гедройца. Он различал пять видов поглощения в почве.

механическую, физическую, физико-химическую, химическую и биологическую. 1. Механическая поглотительная способность – это свойство почвы поглощать твёрдые частицы, поступающие с водой или воздухом, размеры которых превышают размеры почвенных пор. 2. Физическая (молекулярная адсорбция) – это свойство почвы изменять концентрацию молекул различных веществ на поверхности твёрдых частиц за счёт физического взаимодействия молекул. При этом меняется величина поверхности и поверхностная энергия. Происходит положительная физическая адсорбция орг. соединений и отрицательная минер. и некоторых орг. соединений. 3. Химическая (хемосорбция) обусловлена образованием труднорастворимых соединений, выпадающих в осадок из почв. раствора. 4. Биологическая обусловлена поглощением элементов питания и кислорода почвенного воздуха корнями растений и микроорганизмами. Она характеризуется большой избирательностью поглощения. 5. Физико-химическая обусловлена наличием в составе почв ППК, представленного почвенными коллоидами. ППК обладает способностью поглощать и обменивать катионы и анионы, находящиеся на поверхности кол. частиц, на эквивалентное количество ионов почв. раствора. Эта способность обусловливает физико-хим. свойства почв, такие как кислотность, щелочность, буферная способность.

Выветривание - разрушение горных пород под воздействием ряда факторов. Приходя в контакт с атмосферой, гидросферой и биосферой, горные породы, ранее находившиеся на глубине, подвергаются изменению своего состояния, нарушению сплошности и, наконец, дезинтеграции, разрушению на мелкие частицы. Выветривание можно разделить на три вида механическое, химическое и биологическое.

Механическое или морозное выветривание , происходит при замерзании воды попавшей в трещины горных пород. Вода, замерзая, превращается в лед, объем которого на 10% больше, и при этом создается давление на стенки, например, трещины, до 200 МПа, что значительно больше прочности большинства горных пород. Такое же расклинивающее действие на породы оказывают кристаллы соли при их росте из раствора. Механическое расклинивающее воздействие на горные породы оказывают корни деревьев и кустарников, которые, увеличиваясь в объеме, создают большое добавочное напряжение на стенки трещины. Даже мелкие грызуны, а также черви, муравьи и термиты оказывают механическое воздействие на горную породу, роя ходы до 1,5 м глубиной.

Химическим выветриванием называется разрушение горных пород под воздействием воды, кислорода, углекислоты и органических кислот, содержащихся в воздухе и воде и воздействующих на поверхность пород, растворяя их. Химические выветривание представлено несколькими основными процессами: растворением, окислением, гидратацией, восстановлением, карбонатизацией, гидролизом.

Растворение играет наиболее важную роль, т.к. связано с воздействием воды, в которой растворены ионы Na, К, Mg, Са, CI, SO, НСО3 и др. Особенно существенны ионы водорода (Н), гидроксильный ион (ОН) и содержание О, СО и органических кислот. Как известно, концентрации ионов Н оценивают в виде рН-логарифма концентрации ионов. При рН = 6 растворимость железа в 100 тыс. раз (!) больше, чем при рН = 8,5. Глинозем - Al2O3, практически нерастворимый при рН от 5 до 9, при рН < 4 прекрасно растворяется. Кремнезем - SiO2 - значительно увеличивает свою растворимость при пере-ходе от кислых растворов с рН < 7 к щелочным рН > 7. Отсюда ясно, какую важную роль играет водородный ион в ускорении процессов химического выветривания, в частности растворения. Хорошо растворяются соли хлористо-водородной и соляной кислот. Так, на 100 частей воды по весу NaCl приходится 36 частей, RC1 - 32, MgCl - 56, CaCl - 67. Карбонаты и сульфаты растворяются хуже, например на 10 тыс. частей воды всего 20 частей CaSO4, или 25 частей CaSO4 +2H2O. Еще хуже растворяются карбонатные породы, известняки, мергели, доломиты. Однако если растворение продолжается длительное время, то возникает большое разнообразие карстовых форм рельефа, включая глубокие, многокилометровые пещеры

Окисление представляет собой взаимодействие горных пород с кислородом и образование оксидов или гидроксидов, если присутствует вода. Сильнее всего окисляются закисные соединения железа, марганца, никеля, серы, ванадия и других элементов, которые легко соединяются с кислородом.

Легко окисляется такой распространенный минерал, как пирит:

FeS2 + mO2 + nH2O>FeSO4> Fe2 (SO4)3>Fe2O3 nH2O

Таким образом, на «выходе» после окисления получается такой распространенный минерал, как лимонит, или бурый железняк.

Следы окисления в виде пород, окрашенных в бурый, охристый цвет, наблюдаются везде, где в породах содержатся железистые минералы или их включения.

Восстановление происходит в отсутствие химически связанного кислорода, когда сильным восстановителем является органическое вещество, сформировавшееся в результате отмирания болотной растительности. При этом необходимы анаэробные условия в неподвижной, застойной воде, например в болотах. Восстановительные процессы превращают породы с оксидом железа, окрашенные в бурые, желтые и красноватые цвета, в серые и зеленые. Под торфом иногда возникает глинистая серо-зеленая масса, называемая глеем.

Гидролиз - это довольно сложный процесс, особенно затрагивающий минералы из группы силикатов и алюмосиликатов. Происходит он при взаимодействии ионов Н и ОН с ионами минералов, следовательно, для гидролиза всегда необходима вода. Гидролиз приводит к нарушению первичной кристаллической структуры минерала и возникновению новой структуры уже другого минерала. Наиболее распространенный пример - это гидролиз ортоклаза, одного из полевых шпатов, часто встречающегося в горных породах, особенно в гранитах. Гидролиз в присутствии СО приводит к образованию нерастворимого минерала каолинита и выносу бикарбоната калия и кремнезема.

Примеры реакции гидролиза:

2 KАlSi3O8 + 3H2O + 2CO2 > Al2Si2O5 (OH)4 + H4SiO4 +2KHCO3

ортоклаз, каолинит кремнекислота бикарбонат калия

микроклин

СaАl2Si2O8 + 3H2O + 2CO2 > Al2Si2O5 (OH)4 + Са(HCO3)2 + H4SiO4

аноритт каолинит бикарбонат Сa

Карбонатизация . Минералы, содержащие ионы Ca, Mg, Na и K вступают в реакцию с природными водами, насыщенными углекислотой. При этом образуется карбонаты и бикарбонаты этих минералов. Такой процесс называется карбонатизацией. Все поверхностные воды содержат углекислый газ, поступающий из атмосферы или из разлагающегося в почве органического вещества. Растворенный углекислый газ реагирует с водой, при этом образуется углекислота:

Н 2 О + СО2 = Н2 СО3

Углекислота диссоциирует на ионы водорода (Н +) и бикарбоната (НСО3 -) и ионы карбоната (СО3 2-). Поэтому насыщенная углекислой вода растворяет многие минералы легче, чем чистая вода, т.е. является активным агентом выветривания.

Гидратация - это процесс присоединения воды к минералам и образования новых минералов. Самый простой пример - переход ангидрита в гипс.

CaSO4 + 2H2O>CaSO4 2H2O

Объем породы при гидратации увеличивается, что может привести к деформациям отложений.

Биологическое выветривание. Горные породы на своих поверхностях содержат огромное количество микроорганизмов. На 1 г выветрелой породы может приходиться до 1 млн. бактерий. Как только порода начинает выветриваться, на ней сразу же поселяются бактерии и сине-зеленые водоросли, затем лишайники и мхи, которые растворяют и разрушают поверхностный слой породы, и после их отмирания на ней образуются углубления, ямки, борозды, заполненные сухой биомассой отмерших организмов. Наиболее распространены грибные гифы (ветвящиеся тяжи) и микроколонии из округлых клеток. Грибы, как правило, интенсивно окрашены различными пигментами - меланином, каротиноидами, микроспоринами, которые вызывают потемнение трещин и придают поверхности мрамора, например, красновато-бурый, бурый - почти черный - цвет. Еле заметные трещинки на поверхности камней обладают другими экологическими обстановками, нежели обстановки на гладкой поверхности породы. Там больше влаги и меньше света. Поэтому в субаэральных пленках на поверхности камней преобладают микроскопические грибы, гифы которых активно растут, удлиняются и в конце концов покрывают всю поверхность камня. Таким образом, на поверхности горных пород формируются сообщества микроорганизмов, играющие важную роль в процессах выветривания.

Чаще всего перечисленные выше типы выветривания действуют одновременно. Однако под воздействием климата, водного режима, смены суточной и сезонной температур решающим становится какой-нибудь один тип, подчиняющийся климатической зональности. Так, во влажной тропической зоне химическое выветривание благодаря высокой температуре протекает интенсивно, с максимумом выщелачивания. Несколько менее энергично такое же выветривание происходит в таежно-подзолистой зоне. В пустынях, полупустынях и тундре преобладает физическое выветривание, тогда как химическое сходит на нет.

Справочники