Основы геологии. Учебное пособие. Плякин А.М.. Основы геологии
 Скачать 7.69 Mb.
|
|
Рис. 8. Коллювиальные грубообломочные отложения. Северный Кавказ, каньон р. Сеже. Фото автора Остаточные (элювиальные) коры выветривания характеризуются своеоб- разной зональностью, закономерно отражающей ход процесса выветривания. Эта зональность специфична для разных климатических условий и для разных по составу исходных (материнских) горных пород. Зональность выветривания называют профилем выветривания. Одним из первых российских геологов, изучивших процессы химическо- го выветривания и образующуюся при этом зональность профиля выветрива- ния, был И.И. Гинзбург. Согласно его представлениям, профиль выветривания 45 характеризуется в сводном разрезе рядом последовательно и закономерно сме- няющихся зон и горизонтов, различающихся разной степенью разложения ис- ходных минералов и горных пород. В нем выделяют снизу вверх 4 основные зоны: 1) гидратации силикатов и начала выщелачивания продуктов физическо- го выветривания; в состав этой же зоны включается и часто выделяемая в каче- стве самостоятельной зона дезинтеграции горных пород, то есть зона простого физического (механического) выветривания, вкоторой может и не быть хими- ческих преобразований; 2) конечной гидратации, развития выщелачивания и начала окисления; 3) выщелачивания, развития гидролиза и окисления; 4) ин- тенсивного окисления и конечного гидролиза. Конечные продукты химического выветривания образуются в самой верхней зоне профиля. Таким образом, наступление фронта выветривания про- исходит сверху вниз и в этом же направлении соответственно выветрелые по- роды постепенно сменяются всё менее и менее измененными вплоть до неизмененных, что и отражает профиль выветривания. Часто верхняя зона профиля сложена рудами, которые, оставаясь на мес- те, образуют остаточные или элювиальные месторождения коры выветривания (месторождения каолинитов, бокситов, железных руд и др.). Часть продуктов выветривания при этом может быть перемещена действием разных геологиче- ских процессов на некоторое расстояние от места выветривания или из профиля выветривания. Они также могут образовывать месторождения полезных иско- паемых, которые называют перемещенными или переотложенными. Наиболее важную группу среди переотложенных месторождений, связанных с процесса- ми выветривания, составляют россыпные месторождения и проявления. В рос- сыпях перемещенные продукты механического и (или) химического выветривания испытывают, кроме механического перемещения, ещё и допол- нительную переработку, заключающуюся в определённом окатывании облом- ков или кристаллов минералов и их дифференциации по размерам и удельным весам. Такая работа осуществляется транспортирующей силой, главным обра- зом водными потоками. В качестве примеров месторождений полезных ископаемых названных типов, связанных с корами выветривания, можно привести уникальные по мас- штабам месторождения бокситов и титана. Вежаю-Ворыквинское месторождение бокситов расположено на Сред- нем Тимане, на водоразделе рр. Ворыквы (приток р. Выми) и Вежаю (приток р. Ижмы), в 180 км севернее г. Ухты. Открыто оно в 1970г. ухтинскими геоло- гами. Руды месторождения являются полигенетическими, т.е. частично являются элювиальными, частично переотложенными. Материнскими 46 ются элювиальными, частично переотложенными. Материнскими породами для бокситов явились известковистые слюдисто-глинистые сланцы позднего протерозоя, каолинит – гидрослюдистые породы более древней, доверхнеде- вонской коры выветривания и, возможно, некоторая часть вулканогенных по- род (туфов базальтов) позднедевонского возраста. Образовались эти бокситы в конце среднего – начале позднего девона на выровненной поверхности с мел- кохолмистым и карстовым рельефом, сформированным в условиях спокойно- го тектонического режима на фоне слабого воздымания и при влажном тропическом климате. Приподнятость поверхности выветривания при относи- тельных превышениях рельефа до 150-200 м, трещиноватость горных пород в зонах тектонических нарушений, обилие теплых атмосферных осадков и по- стоянный тепловой поток из недр Земли в зоне тектонического нарушения (зоне структурного шва) создали хорошие дренажные условия. Этим была обеспечена хорошая проницаемость и промываемость выветривающихся гор- ных пород и благоприятный температурный режим. Результатом всех этих процессов стал четко выраженный профиль коры выветривания, в котором выделяются следующие зоны (снизу вверх): 1. Зона дезинтеграции, образованная в результате физического выветри- вания. Сложена она трещиноватыми породами с частичным наруше- нием первичных условий залегания и следами просадочных явлений, связанных с частичным растворением карбонатной части переслаи- вающихся терригенных и карбонатных прослоев. 2. Каолинит – гидрослюдистая зона, сложенная красными, бурыми, желтыми и желтовато-зелеными глинами. Породы почти не содержат щелочей и щелочных земель, значительно сокращено в них содержа- ние кремнезема и заметно повышено содержание глинозема (Al 2 O 3 ) и окислов железа и титана. 3. Зона конечного гидролиза, сложенная красными, бурыми и зеленовато- бурыми элювиальными бокситами, состоящими из бёмита и гематита с примесью диаспора, шамозита и каолинита. Иногда в элювиальных бокситах сохраняется первичная слоистость материнских пород. 4. Зона ресилификации, т.е. уже зона разрушения бокситов, созданная также продолжающимися процессами выветривания. Из этой зоны происходит вынос некоторого количества алюминия и относительное накопление более инертного железа. На месторождениях бокситов Западной Африки эту зону коры выветривания называют зоной желе- зистой кирассы. 47 Форма залежей бокситов плащеобразная изометрическая, иногда линейно вытянутая. Мощность бокситового пласта достигает 30м. Бокситовые руды вы- ходят на поверхность под маломощные четвертичные рыхлые отложения, что значительно упрощает и удешевляет добычу сырья. На этом месторождении имеются и переотложенные бокситы, относя- щиеся к продуктам ближнего сноса. При дальнем переносе бокситы смешива- ются с окружающими горными породами и разубоживаются. Перемещение бокситового материала происходило разными способами, поэтому среди типов бокситов по способу перемещения этого материала выделяются делювиальные, делювиально-пролювиальные или делювиально-коллювиальные, сложенные обломками разных размеров и формы. Отмечены здесь и бокситы, образован- ные за счет переноса бокситового материала в растворенном состоянии и пере- отложенного в озерно-болотных условиях. Они отличаются от прочих типов бокситов белой окраской и колломорфными структурами. Ярегское месторождение титана расположено в районе пос. Яреги в Ухтинском районе Республики Коми и территориально совмещено с Ярегским нефтяным месторождением. Оно представляет собой погребенную древнюю (эйфельско-живетскую) россыпь, образованную в результате выветривания слюдисто-глинистых сланцев позднепротерозойского времени. Эти сланцы со- держат в своем составе повышенные количества минералов титана, главным образом лейкоксена, являющегося минеральным агрегатом. Он и является глав- ным рудным минералом россыпи, содержание которого в тяжёлой фракции достигает 80%. В основном это полуокатанные зерна размером 0,2-1,5 мм серо- го или желтовато-серого цвета и удлиненно-призматического габитуса. Образо- вание лейкоксена связывают с процессами химического выветривания ильменита и других титановых минералов, а также в результате метасоматиче- ских процессов. Кора выветривания, образованная на докембрийских сланцах в кембрий- ско-силурийское время, характеризовалась, видимо, неполным профилем и дос- тигала не выше каолинитово-гидрослюдистой стадии. Она была размыта в девонское время, а продукты размыва накапливались в условиях дельты палео- реки с накоплением минералов титана и редкометально-редкоземельных эле- ментов (циркона, ильменорутила, монацита и др.). Ярегское месторождение заключает более 50% титановых руд России. Эти руды могут использоваться для получения металлического титана и красящего титанового пигмента очень высокого качества. В настоящее время прорабатываются вопросы вовлечения этого месторождения в промышленную разработку. 48 На территории России имеется большое количество месторождений, так или иначе связанных с процессами выветривания. Остаточные месторождения бокситов известны на территории железорудных месторождений Курской маг- нитной аномалии (КМА), россыпные месторождения золота, титановых и дру- гих минералов широко распространены в центральных районах России, в Сибири, на Дальнем Востоке и в других районах страны. Большое количество подобных месторождений известно и за рубежом. Таким образом, месторождения полезных ископаемых коры выветривания могут быть двумя крайними случаями проявления процессов выветривания: 1. Образование на месте остаточного продукта в виде элювиального ме- сторождения бокситов или другого полезного ископаемого как результат геоло- гической деятельности атмосферы Земли, выраженной химическим выветриванием. 2. Образование коры выветривания в результате геологической деятель- ности атмосферы, выраженной физическим выветриванием или первыми ста- диями химического выветривания с последующим перемещением продуктов выветривания гидросферными процессами: реками или морями. Продуктами процесса выветривания являются также почвы, которые представляют собой верхнюю зону выветривания, обогащенную органическим веществом – гумусом. Почву можно рассматривать как наиболее активное про- явление органического выветривания или как элювий, обогащенный продукта- ми жизнедеятельности организмов и частично ими переработанный. Она является как бы концентрированным выражением влияния органического ве- щества на процессы выветривания. Кроме сохранившегося гумуса, часть орга- нического вещества в растворённом состоянии оказала весьма существенное влияние на формирование всего профиля выветривания, расположенного ниже почвенного слоя. 2.1.2. Ветер Ветер – это перемещение массы воздуха под действием неравномерного распределения температур на поверхности Земли. Он является одним из важ- нейших экзогенных геологических процессов, непосредственно связанных с атмосферой. Наиболее активно и беспрепятственно ветер действует в районах Земли, с бедным растительным покровом или лишенных его. Такими районами являются пустыни и полупустыни, часто побережья морей и океанов, долины крупных рек. 49 В нижнем слое атмосферы существуют очень разнообразные по направ- лению и периодичности ветры, среди которых можно выделить три главные группы ветров: постоянные, периодические и непериодические. Постоянными ветрами являются пассаты и западные ветры. Эти ветры всегда, в любое время суток и года, дуют строго в одном направлении. Так, пассаты постоянно направлены вдоль экватора с востока на запад. Они пред- ставляют собой планетарные перемещения воздуха от субтропиков к экватору с отклонением их к западу за счет вращения Земли. При этом в северном полу- шарии пассаты направлены на юго-запад, а в южном – на северо-восток. Запад- ные ветры проявляются в умеренных широтах (сороковых – шестидесятых обоих полушарий) и направлены с запада на восток. Периодические ветры отличаются тем, что их направление изменяется строго по периодам (день – ночь, зима – лето). К этой группе относятся муссо- ны и бризы. Муссоны летом дуют с моря на сушу, а зимой – наоборот, с суши на море. Бризы имеют более короткую периодичность и изменяют свое направ- ление в течение суток: днем они направлены с моря на сушу, а ночью – в об- ратном направлении – с суши на море. Все периодические ветры обусловлены различиями в температуре нагревания суши и воды. Перемещение масс воздуха на приморских территориях вызывается заметной разностью температур над этими участками планеты. К непериодическим ветрам относятся практически непредсказуемые сти- хийные явления: смерчи, бури, тайфуны. Они возникают внезапно и обладают исключительной разрушительной силой. Эта сила производит гигантскую гео- логическую работу и приносит огромные бедствия населению планеты. Смерч представляет собой вращающийся вихрь воронкообразной формы, обладающий большой разрушительной силой. На территории России смерчи наиболее часты в приморских районах. В Европейской части страны они посто- янно проявляются в Краснодарском и Ставропольском краях. Вращающийся вихрь переносит над поверхностью Земли огромные массы морской воды и сбрасывает её часто далеко от места «набора». В районах Адлера, Сочи, Туапсе такие сбросы приводят в резкому подъему уровня воды в реках, смыву жилых зданий, мостов и других сооружений, уничтожению посевов и прочим потерям, а иногда и к человеческим жертвам. Скорость движения смерча превышает 50-60 км/час. Тайфуны – это крупные атмосферные вихри диаметром до сотен кило- метров и высотой до 15 км. Образуются они в зонах тропиков и обладают большой центробежной силой, создающей в центре тайфуна область отрица- 50 тельного атмосферного давления. В нашей стране тайфуноопасной областью является Дальний Восток. Бури приурочены к определённым районам Земли: в Средней Азии это афганец, в Аравии – самум и т.д. Как правило, преобладают песчаные бури, во время которых переносится огромное количество песка и более мелких пыле- видных частиц, в результате чего нарушается автомобильное и железнодорож- ное сообщение. Заносятся песком возделываемые человеком земли. Как и все экзогенные геологические процессы, ветер производит свою геологическую деятельность в три стадии: разрушительную, транспортировоч- ную и накопительную (аккумулятивную). Разрушительная работа определяется в значительной мере скоростью ветра и массой переносимого воздуха. Разрушение горных пород происходит только физическим (механическим) способом за счёт ветровой энергии, т.е. разрушает собственно масса воздуха, переносимого с определённой скоростью. Чем выше скорость ветра и больше масса переносимого воздуха, тем сильнее разрушение. Ветер выбивает частицы из встреченных им на своём пути горных пород. Разрушительная сила ветра многократно увеличивается за счет перено- симых им частиц горных пород: песка и пыли. В процессе разрушительной ра- боты за счет постоянных ударов переносимыми частицами по горной породе происходит вытачивание ветром углублений в породах, а также штриховка и полировка поверхности обрабатываемых ветром скальных выходов. Такая ра- бота ветра по вытачиванию углублений, шлифовке и полировке поверхности называется ветровой корразией. Разрушительная работа ветра в некоторых рай- онах приводит к образованию так называемых «столбов» или «болванов», когда ветром выдуваются постепенно породы из зон дробления и трещиноватости, и на поверхности Земли возникают отдельные скалы или системы скал, как, на- пример, в Красноярском крае неподалёку от г. Красноярска, на Полярном Ура- ле и в других местах. Транспортировка обломочного материала ветром осуществляется, как и разрушение, механическим (физическим) способом, т.е. в виде обломков разных размеров и разной формы. Выбиваемые ветром частицы горных пород перено- сятся на некоторое расстояние. Перенос ветром происходит двумя способами: во взвешенном состоянии и волоком. Мелкие частицы – пылинки, мелкие песчинки переносятся во взвешенном состоянии. При этом размер переносимых во взве- шенном состоянии частиц зависит от скорости ветра: сильный ветер может под- нимать в воздух и переносить даже крупные песчинки, а слабый ветер – только мелкие глинистые частицы. При скорости ветра до 6,5 м/сек переносятся части- 51 цы диаметром до 0,25 мм; при скорости ветра до 8,5 м/сек – до 0,5 мм; при ско- рости до 11,5 м/сек – до 1 мм, а при скорости до 13 м/сек – до 1,5 мм. Перенос ветром волоком по поверхности Земли происходит в том случае, если у ветра не- достаточно энергии для подъёма этих частиц над поверхностью планеты. В та- ком случае песчинки в результате совместного с другими песчинками перемещения по поверхности Земли получают возможность сгладить острые края и приобрести окатанную или более окатанную форму, чем она была до транспортировки. Этим закладываются новые черты будущей горной породы, которая может образоваться после накопления материала и прохождения необ- ходимых для преобразования в горную породу процессов. Ветер может выдувать и развеивать на разные расстояния песчаные и более мелкие частицы с поверх- ности, сложенной глинистыми, алевритовыми и песчаными породами. Процесс выдувания и развеивания частиц ветром называется дефляцией. Этот процесс ин- тересен тем, что может способствовать удалению лёгких частиц из осадка, в со- ставе которого находятся россыпеобразующие минералы с большим удельным весом (золото, платина и др.), производя естественное обогащение этого осадка полезными минералами. Существует мнение, что процесс дефляции может при- водить к образованию дефляционных россыпей. Аккумуляция осадков при геологической деятельности ветра или накоп- ление происходит в результате ослабления или прекращения ветра, а также при встрече потоком воздуха, содержащего во взвешенном состоянии твёрдые час- тицы горных пород, непреодолимого препятствия: естественного обнажения горных пород, неровностей рельефа, растительности и др. препятствий. Ударя- ясь о препятствие, ветер теряет скорость, а переносимые частицы падают на поверхность Земли и накапливаются постепенно в виде определённых размеров геологического тела. Во всех случаях воздух перемещается из областей с высоким давлением в области с более низким давлением. Скорость ветра в тропосфере возрастает с высотой и достигает максимальных значений на высоте 8 – 10 км. Ветер имеет две основные характеристики: направление и скорость, которые могут быть весьма изменчивыми. Как правило, под ветром понимают его горизонтальную составляющую. Вертикальная составляющая ветра обычно в сотни раз меньше горизонтальной и заметной величины достигает только в высокогорных рай- онах или в облаках. Горные породы, которые образуются в результате геологической дея- тельности ветра, называются эоловыми. Они представлены преимущественно песчано-глинистыми или лёссовыми отложениями. 52 Геологическая деятельность ветра приводит к образованию своеобразных форм рельефа на поверхности Земли, бедной или лишённой растительности. Такими формами являются дюны и барханы, подвижные формы, которые ино- гда называют «движущимися песками». Барханы представляют собой асимметричные песчаные холмы серповид- ной формы, образующиеся при разнонаправленном ветре в областях накопле- ния продуктов развеивания. Высота барханов часто не превышает 10 м, но при благоприятных условиях – длительно действующем ветре и его однонаправ- ленности, она может достигать 100-150 м. При перемещении барханы сливают- ся в длинные цепи холмов и напоминают застывшие морские волны. Скорость передвижения барханов зависит от их размеров, силы и продолжительности действия ветра. Мелкие барханы перемещаются со скоростью до 10 м в сутки, очень крупные барханы за год могут переместиться на первые метры. Дюны (рис. 9) по своей природе являются разновидностью барханов. Это удлиненные холмы с округлой вершиной, образующиеся в результате переноса песка ветром на побережьях морей и океанов. Распространены они на плоских низких берегах морей, богатых намывным песком, например, на побережье Ба- ренцева моря на Северном Тимане, на южном берегу Рижского залива, на Ат- лантическом побережье Франции и в других местах. Дюны могут быть свидетельством тектонического опускания территории. Очень часто они распо- лагаются в виде гряды с пологим наветренным и крутым подветренным скло- нами. Высота дюн зависит также от скорости ветра, количества песка и размеров песчинок. Чем крупнее песчинки, тем большую высоту имеют дюны. По берегам Балтийского моря высота дюн составляет 30-40 м, на французском побережье Атлантического океана она достигает 100-200 м, а в Тунисе, по бе- регам Средиземного моря, превышает 200 м. Дюны могут соединяться, образуя цепи, например, на побережье Баренцева моря в районе между мысами Барми- ным и Большим Румяничным. Скорость перемещения дюн зависит и от характера береговой раститель- ности. Пышная наземная растительность сдерживает перемещение дюн, а в тун- дровых районах северного полушария продвижение дюн замедлено вязкой карликовой березкой. Обычно скорость перемещения дюн укладывается в 1-20 м за год; небольшие дюны высотой до 1 м (на побережье Северного Ледовитого океана) движутся со скоростью до 3 м в год. Результатом деятельности ветра могут быть глинистые и лёссовые пус- тыни. Первые представляют собой неглубокие котловины, покрытые глинистой коркой, которые называются такырами. Корка растрескивается на дневной по- 53 верхности с образованием многоугольных плиток. На месте высоких соляных озёр образуются солончаковые пустыни, покрытые рыхлой солью и глиной, – они называются сорами. Лёссовые пустыни образуются в результате накопле- ния мельчайших частиц (размером 0,05-0,1 мм), переносимых ветром. |