Горные породы, выходящие на поверхность земли, постоянно контактируют с атмосферой, биосферой, гидросферой. Под воздействием негативных факторов окружающей среды скалы начинают преобразовываться и разрушаться. Происходить этот процесс может сотни и тысячи лет. В результате на поверхности земли образуется кора выветривания.
Определение и основные виды
Кора выветривания — это, таким образом, слой вторичных, в большинстве случаев рыхлых осадочных пород, расположенный в верхних слоях литосферы и образовавшийся в результате разрушения горных массивов под действием внешних факторов. Основных видов элювиев существует всего три, образовавшиеся в результате процессов:
- физических;
- химических;
- биологических.
Конечно же, такое подразделение является несколько условным. В подавляющем большинстве случаев кора выветривания образуется под влиянием сразу всех трех этих факторов в комплексе. В данном случае можно говорить лишь о преобладании условий формирования осадочного слоя.
Немного истории
Впервые термин «кора выветривания» в обиход ввел швейцарский ученый А. Гейм в 1879 г. Систематическое же изучение таких геологических слоев в последующем началось в России. Большой вклад в такие исследования в конце XIX в, к примеру, был сделан выдающимися отечественными учеными Н. А. Богословским, К. Д. Глинкой, П. А. Земятченским. Изначально геологи не отличали кору выветривания от почвы. Четко разделил эти понятия отечественный ученый В. В. Докучаев.
В качестве самостоятельного раздела геологии наука о корах выветривания сформировалась лишь в начале XX в. Основоположниками нового направления при этом также стали русские ученые — И. И. Гинзбург, Б. Б. Полынов. Конечно же, значительный вклад в развитие этого раздела геологии внесли и некоторые зарубежные исследователи и энтузиасты — швед О. Тамм, американец У. Келлер, немец Г. Гаррассовец и многие другие.
Физические силы выветривания
В данном случае кора выветривания — это слой, образовавшийся из материнской породы, раздробленной и дезинтегрированной без существенного изменения минерального состава. Такие коры очень часто встречаются в Арктике и Антарктике, в горах, пустынях и полупустынях. Происходит физическое выветривание в основном в результате:
- многочисленных циклов оттаивания и замерзания воды;
- изменений температуры;
- действия корневой системы растений;
- рытья нор животными;
- кристаллизации солей, содержащихся в капиллярной воде.
Крупные обломки в корах выветривания этой разновидности обычно располагаются у подножья гор или в понижениях рельефа. Мелкие же при этом уносятся водой и ветром иногда на сотни километров.
Ученые различают пять основных видов физического выветривания:
- снежное;
- морозное;
- инсоляционное (в пустынях);
- ледовое;
- биологическое.
Химические процессы разрушение
Преобразовываться выходящие на поверхность земли горные породы, конечно же, могут не только под действием физических факторов. Бывает, что выветривание происходит и из-за сложных химических процессов, протекающих в материнском массиве. Таким образом, породы разрушаются также достаточно часто. Основными факторами химического образования коры выветривания являются:
- сильные органические кислоты;
- вода;
- сероводород;
- углекислота;
- кислород;
- аммиак;
- биологическая деятельность микроорганизмов.
В толще материнской породы могут происходить процессы выщелачивания, окисления, растворения, гидролиза и пр., приводящие к нарушению ее структуры.
Биологическое выветривание
Такой тип разрушения представляет собой комбинацию физических и химических процессов. К примеру, корни деревьев и кустарников могут прорастать в материнскую породу, чтобы достать воду и питательные вещества. По мере развития они все больше и больше раскалывают массив. То же самое делают и животные, роя норы. Конечно, один суслик или, к примеру, дуб разрушить целую скалу не смогут. Но в образовавшиеся из-за их жизнедеятельности полости в последующем обязательно попадет вода. В результате этого и формируется кора выветривания. Разрушение материнской породы в данном случае может происходить как под воздействием физических факторов, так и химических реакций.
Строение
Кора выветривания — это массив, располагающийся непосредственно под почвой. От последней она отличается прежде всего тем, что в ней не происходит процессов гумусообразования. Строение кора выветривания в большинстве случаев имеет не слишком сложное. При достаточно длительных процессах преобразования в ней различают четко выраженные горизонты. К примеру, слои в элювии снизу вверх могут располагаться следующим образом:
- щебенчатый или обломочный — слабо измененный, слегка растрескавшийся, гранит;
- гидрослюдистый — обычно имеет серый цвет, легко разламывется руками;
- каолиновый — минеральная глинистая масса с отдельными участками рыхлого щебенчатого материала.
Такое строение коры выветривания обычно наблюдается на гранитных участках.
Стадии развития
Самыми благоприятными условиями для формирования элювия являются выровненный рельеф и жаркий климат. Стадий развития коры выветривания при этом различают четыре:
- с преобладанием физического выветривания;
- удаление легкорастворимых элементов — серы, хлора, извести;
- образование каолинов с выносом кальция, калия и магния;
- образование латеритов.
Латеритная кора выветривания на породах, обогащенных титаном, железом и алюминием хорошо развивается в условиях тропиков.
Типы по месту и условиям образования
Различаться коры выветривания могут, конечно же, не только по способу образования. Также такие массивы классифицируются и по составу. В этом плане различают следующие типы коры выветривания:
- скальные — образующиеся в основном в горах;
- обломочные — также чаще всего образующиеся в гористой местности, представленные неокатанными обломками;
- мелкоземлистые карбонатные — образующиеся на изверженных породах, или лессовидные суглинки (Армения, Крым, Монголия);
- мелкозернистые сиаллитные — коры с комплексом сиаллитных материалов (север Русской равнины);
- оглиненные — образовавшиеся в основном в сухом климате;
- оглиненные железистые — образовавшиеся в тропической и субтропической зонах;
- ферритные;
- бокситовые — содержащие большое количество гидроокиси алюминия.
Морфогенетические виды
В этом плане различают следующие типы коры выветривания:
- площадные;
- линейные.
Первый тип образований покрывает очень большие площади в несколько сотен и тысяч квадратных километров. Линейные коры выветривания при этом развиваются по тектонически ослабленным зонам. Поэтому они образуют лишь небольшие локальные зоны в соответствии с простиранием участков разной активности.
Расчленение рельефа может очень сильно затруднять формирование коры выветривания. Вздымание участков часто превышает скорость образования элювия. В результате кора выветривания подвергается денудации до полного формирования. В этом случае огромные массы грубодисперсного материала выносятся в конечные водоемы стока. Например, р. Обь ежегодно пополняет океан на 394 км3 разного рода пород.
Какой может быть мощность
Формирование коры выветривания на Земле происходило в течение многих тысяч лет. Конечно же, в разных местах планеты такие процессы занимали не одинаковые промежутки времени. Возникшие на этапе формирования планеты горные породы разрушались дольше, образовавшиеся в более поздние периоды — менее короткий срок. Поэтому все коры выветривания на земле можно условно разделить на современные и древние.
Первый тип элювиев обычно имеет не слишком большую мощность. Такие коры выветривания еще не сформировались до конца и зачастую даже не имеют четких горизонтов. Древние элювии обычно образуют очень толстые массивы с ярко выраженной слоистостью.
В разных местах планеты, в зависимости от длительности образования, кора выветривания может иметь толщину от нескольких метров до нескольких сотен метров. В большинстве же случаев толщина элювиального подпочвенного слоя составляет 30-40 м. Самую большую мощность кора выветривания имеет в тропических и субтропических регионах. Наиболее же тонкие элювии наблюдаются обычно в пустынях и степях.
Древние коры выветривания, в свою очередь, подразделяются на:
- докембрийскую;
- верхнепалиозойскую;
- триас-юрскую;
- мело-палеогеновую;
- плеотин-четвертичную.
Такие коры уже после образования зачастую подвергались повторным процессам обеления: шамотизации, каолинизации, пиритизации, оглеению, карбонатизации, засолению и пр. В настоящее время такие элювии на земле очень хорошо сохранились в основном там, где над ними залегают более молодые породы, сохраняющие их от разрушения.
Подводное выветривание
Накапливаться и образовывать целые геологические массивы продукты разрушения горных пород, конечно же, могут не только на поверхности суши. Кора выветривания имеется также и на дне морей и океанов. В данном случае разрушение горной породы (гальмиролиз) происходит в основном под действием:
- минерализованной морской воды;
- колебаний температуры воды;
- давления;
- изменений газового режима и пр.
Накапливаются осадки на дне морей и водоемов обычно быстрее, чем на суше. Иногда при гальмиролизе образуются подводные жесткие панцири разного состава: известковые, железо-марганцовые, доломитовые и пр. Мощность таких пластов обычно не превышает 1 м.
Какие полезные ископаемые могут залегать
Изучение коры выветривания имеет не только теоретическое (восстановление палеогеографической обстановки времени формирования), но и практическое значение. Дело в том, что такие геологические образования часто бывают богаты на разного рода ценные полезные ископаемые:
- железные руды;
- бокситы;
- марганец;
- никелевые руды;
- кобальты и пр.
В древних корах выветривания в некоторых случаях разного рода металлы могут накапливаться на отдельных участках в количествах больших, чем даже в материнской породе. К примеру, именно таким образом сформировались многие месторождения, разрабатываемые сегодня промышленным способом на Урале.
Также достаточно ценными с точки зрения хозяйственного использования человеком могут быть разного рода глинистые образования кор выветривания. Такой материал используется как керамическое или огнеупорное сырье, отличается отбеливающими и другими ценными свойствами. Конечно же, наиболее богатыми на разного рода полезные ископаемые являются древние коры.
Месторождения из разряда россыпных
Коры выветривания — это, таким образом, образования, представляющие собой в наше время огромное народохозяйственное значение в плане добычи металлов и глины. Кроме того, в таких пластах зачастую встречаются и рассыпные месторождения золота, платины, серебра, алмазов и пр. большой площади. На таких участках добыча драгоценных камней и благородных металлов ведется в том числе и промышленным способом. Такие месторождения могут встречаться как в древних, так и в современных корах выветривания. Золото, алмазы или платина в этом случае просто выносятся водными потоками из толщи разрушающейся материнской породы и накапливаются, к примеру, на отмелях или поворотах рек.
Что такое иллювий
Обычно кору выветривания геологи называют элювием. Но существует еще один тип массивов, образуемый обломками не материнской породы на данном конкретном участке, а принесенными извне. Такие коры выветривания называют инфильтрационными. Состав они могут иметь самый разный. К примеру, различают иллювии карбонатные, сульфатные, соляные, кремнистые. Разумеется, разного рода месторождения в корах выветривания этого типа также образуются довольно-таки часто.
