Большой практикум. Практикум по почвоведению с основами геологии красноярск 2006 удк ббк рецензенты Ю. Н. Трубников
 Скачать 13.42 Mb.
|
Таблица.Классификация обломочных пород
<p><i>Осадочные хемогенные породыi> образуются в результате: p>
Характерной особенностью хемогенных пород является постоянство химического и минералогического состава. Многие из них являются породами мономинеральными. Осадочные породы химического происхождения подразделяются на следующие группы: карбонатные, кремнистые, железистые, марганцевые, глиноземистые (аллиты), фосфатные, галогенные и сульфатные. <p><i>Осадочные органогенные породыi> образуются в результате жизнедеятельности организмов и бактерий, вследствие накопления органических остатков после отмирания животных и растений. Среди них выделяются: карбонатные, кремнистые и каустобиолиты (греч. «каустикос» - горючий, «биос» - жизнь, «литос» - камень). p> <p><b>Метаморфические горные породыb>образуются из осадочных и магматических пород под воздействием высоких температур, больших давлений, химически активных растворов и газов в глубинной части земной коры. В результате происходит процесс перекристаллизации минеральных масс, замещение одних веществ на другие, разрушение старых структур и текстур и образование новых. Метаморфические породы обычно имеют кристаллическую структуру, а слагающие их минералы имеют листоватую, таблитчатую, игольчатую, чешуйчатую форму зерен. </p> Материалы и оборудование: коллекции магматических, осадочных и метаморфических пород; капельницы с 10%-ным раствором HCI, сосуд с водой (1 л), пробирки (6-8 шт.), раствор КОН. Содержание работы: 1) разделите коллекционные образцы в соответствии с классификацией горных пород по происхождению, химическому составу и внешнему виду (структуре и текстуре); 2) опишите диагностические признаки всех горных пород в коллекции; 3) научитесь распознавать горные породы по характерным для них признакам. Для выполнения работы используйте информацию, предложенную вам на занятии преподавателем (конспект), а также материалы учебников. Изучая магматические горные породы: 1. Разделите выданные преподавателем горные породы на две группы: интрузивные, имеющие полнокристаллическую (кристаллическая и зернистая) структуру, и эффузивные, имеющие неполнокристаллическую (порфировая, стекловатая и скрытокристаллическая) структуру. 2. Подразделите горные породы по химическому составу (в зависимости от окраски): кислые породы имеют светлую, средние – серую, основные – темно-серую или темно-зеленую, а ультраосновные – обычно темную или черную окраску. 3. Определите текстуру пород в зависимости от способа заполнения пространства минералами: массивная – плотная, внешне совершенно однородная (в ней не видны какие-либо полосы, обусловленные различным цветом), не содержит пустот, пор, при ударе молотком не раскалывается на тонкие плитки; пористая (или микропористая) – порода содержит поры (пустоты), видимые на глаз. 4. При определении горных пород, наряду с учетом сложения, строения, очень важно определить главные составные части пород – минералы. Используйте знания, полученные на предыдущем занятии. Для систематизации информации о магматических горных породах заполните таблицу (табл. 4). Таблица 4. Характеристика магматических пород
Изучая осадочные горные породы, разделите коллекционные образцы на 3 класса: обломочные, хемогенные и органогенные. Далее определяете диагностические признаки этих пород. Обломочные горные породы: 1. Разделите на две группы по степени окатанности обломков: а) окатанные, б) остроугольные. 2. Выделите в пределах каждой группы две подгруппы – рыхлые и сцементированные. 3. Определите размеры исследуемых обломков (мм). 4. Введите полученные результаты в таблицу по форме (табл. 5): Таблица 5. Характеристика осадочных обломочных пород
5. Нже таблицы дайте описательную часть работы: а) для гальки, щебня, гравия, дресвы охарактеризуйте минеральный состав, цвет, однородность; б) для конгломерата, брекчии и др. сцементированных обломков – состав обломков, их однородность, цвет, минеральный состав цемента (вскипает под действием НСI – карбонатный, не режется ножом – кремнистый и т.п.); в) пески и песчаники подразделите по составу (мономинеральные или полиминеральные), указав их минералогический состав; г) для алевритовых пород (греч. «алеврон» - мука) - лëссов и лëссовидных суглинков охарактеризуйте общие и отличительные черты: например лëсс бурно реагирует с соляной кислотой (содержит кальцит), бесструктурен, порист, а лëссовидный суглинок не реагирует с HCI, часто слоист, иногда содержит прослойки гравия, песчаных частиц. Особенно важно знать! Лëссы могут быть почвообразующими породами. Определите также цвет породы. Хемогенные и органогенные породы; 1. Разделите коллекционные образцы по происхождению. 3. Запишите основные характеристики каждой горной породы в табл. 6. Ниже таблицы укажите минеральный состав, основные свойства, структуру, использование в промышленности, районы распространения. Таблица 6. Общая схема диагностики хемогенных и органогенных пород
Метаморфические горные породы: 1. Выделите в коллекции образцы метаморфических горных пород. 2. Определите и опишите характерные черты этих пород: окраску, тип структуры и текстуры, минеральный состав, диагностические свойства (вскипание от 10% HCI, твердость). Основную информацию занесите в таблицу по форме (табл. 7) Таблица 7. Характеристика метаморфических горных пород
Для выполнения контрольной работы по горным породам каждому студенту выдается набор образцов. В тетради по самостоятельной работе опишите свойства и определите название каждого образца по характерным диагностическим признакам, укажите их минералогический состав и классификационную принадлежность, а так же распространение и роль в природе и народном хозяйстве. Для получения удовлетворительной оценки нужно правильно определить не менее 4 пород. 1.4. Свойства и диагностика почвообразующих пород (лабораторная работа) Не все горные породы могут быть почвообразующими. Безусловно, это качество породы связано с их происхождением, строением и свойствами. Почвообразующая (материнская) порода – это горная порода, из которой образовалась данная почва. На рисунке показана упрощенная схема строения почвенного профиля. Почвообразующая порода расположена в нижней его части и обозначена индексом С:
При изучении основ геологии в курсе почвоведения особое внимание уделяется изучению почвообразующих (материнских) горных пород. Почвовед должен знать, какие материнские породы встречаются на территории землепользования, и как они будут влиять на строение почвы, водно-воздушный, тепловой, пищевой режимы и многие другие свойства. Наиболее распространенными почвообразующими породами являются рыхлые отложения четвертичного возраста. Эти отложения сформированы за счет денудации (выравнивания) и переотложения поверхностных и выветренных горизонтов горных пород. Для почвоведения интерес представляет не вся толща этих отложений (до 100 метров и более), а только верхняя часть, охваченная процессами гипергенеза и почвообразования. Существенное значение имеют разнообразные отложения междуречных пространств. Они покрывают нижележащие коренные породы, поэтому их называют покровными. К ним, прежде всего, относятся: лёсс, лёссовидный суглинок, покровные суглинки и глины. Эти породы широко распространены в земледельческой зоне России и являются основными почвообразующими (материнскими). На территории Красноярского края распространение почвообразующих пород тесно связано с развитием рельефа. По данным С.А.Коляго (1967), к ним относятся следующие основные группы:
Материалы и оборудование: набор почвообразующих горных пород: лëсс; лëссовидный суглинок; коричнево-, красно-, желто-палевые суглинки и глины; аллювий; песок; лупа, 10% раствор HCI. Содержание работы: 1. Определите и опишите основные диагностические признаки образцов в предложенном наборе пород. 2. Используя классификацию почвообразующих пород, предложенную С.А. Коляго, самостоятельно изучите и оцените породы, встречающиеся в регионе. Результаты работы оформите в виде таблицы по следующей форме (табл. 8): Таблица 8. Характеристика почвообразующих пород
В качестве основных источников для выполнения данной работы используйте рекомендуемую литературу. Контрольные вопросы: 1. Дайте определение понятию почвообразующей породы? 2. Как влияют почвообразующие породы на почвообразовательный процесс и свойства почв? 3. Охарактеризуйте основные экзогенные процессы и их роль в формировании четвертичных отложений? 4. Назовите классификацию четвертичных отложений и почвообразующих пород? 5. К каким почвообразующим породам приурочены почвы легкого гранулометрического состава? 6. К каким почвообразующим отложениям (флювиогляциального, ледникового или озерно-ледникового генезиса) приурочены почвы тяжелого гранулометрического состава? 7. В каких почвах, образовавшихся на русловом, пойменном или старичном аллювии, содержится больше гумуса? Тесты 1. Почвообразующие породы чаще бывают по происхождению: а) химические; б) обломочные; в) органогенные. 2. На поверхности земной коры формируются породы: а) магматические; б) осадочные; в) метаморфогенные. 3. Группа обломочных пород с наименьшим размером: а) пылеватые; б) глинистые; в) песчаные. 4. Алеврит это: а) песок; б) лёсс; в) глина. 5. Порода это: а) полиминеральный агрегат; б) химическое соединение; в) полевой шпат. 6. Группа химических пород, использующихся для мелиорации кислых почв? а) сульфатные; б) кремнистые; в) карбонатные. 7. В состав глин входит минерал: а) гематит; б) монтмориллонит; в) габбро. 8. Сапропель - это порода по происхождению: а) обломочная; б) химическая; в) органогенная. 9. Кислые магматические породы чаще имеют окраску: а) черную; б) красноватую; в) светлую. 10. К почвообразующим породам относятся: а) глина; б) щебень; в) мрамор. 11. Основное отличие породы от почвы: а) отсутствие гумуса; б) отсутствие минералов; в) окраска. 12. Породы – сырьë для производства фосфорных удобрений: а) диорит; б) гематит; в) апатит. 13. Породы – сырьë для производства азотных удобрений: а) доломит; б) селитра; в) сапропель. 14. Минералы - сырьë для производства калийных удобрений: а) сиенит; б) сильвин; в) серпентин. 15. К метаморфическим породам относят: а) порфирит; б) кварцит; в) кимберлит. 16. Почвообразующая пылеватая порода палевого цвета, карбонатная, пористая: а) песок; б) лёсс; в) монтмориллонит. 17. Магматические интрузивные породы: а) гранит, мрамор, сиенит, известняк; б) базальт, габбро, брекчия, диорит; в) гранит, габбро, сиенит, диорит. 18. Магматические эффузивные породы: а) порфирит, базальт, обсидиан, пемза; б) порфир, туф, базальт, сиенит; в) порфир, пемза, дунит, обсидиан. 19. Делювий – это: а) продукты выветривания, переотложенные водой; б) продукты выветривания, переотложенные к подножию склонов поверхностно движущейся водой; в) щебень, глина, галька, гравий в шлейфе склонов. 20. Пролювий – это: а) продукты выветривания, переотложенные работой горных рек и речек; б) обломочный материал в конусах выноса; в) крупный обломочный материал, вынесенный горными реками. 21. Аллювий – это: а) обломочный материал в поймах рек; б) продукты выветривания, переотложенные работой равнинных рек; в) окатанный обломочный материал. 22. Отложения, образованные ледниками: а) покровные суглинки; б) морены; в) лëсс. 23. Породы, образованные геологической деятельностью моря, озера, болота: а) осадочные; б) метаморфические; в) отложенные. 24. Наиболее распространенные химические элементы в горной породе: а) Ca, Mg, K, Fe, Al; б) O, Si, AI, Fe; в) AI, Fe, Ca, Mg. 25. Породы-агроруды: а) известняк, доломит, кальцит, гипс, сильвинит, мергель, апатит; б) селитра, кальцит, гипс, халькопирит, апатит, торф, галит; в) известняк, доломит, гипс, фосфорит, калийные соли, торф, сапропель. 1.5. Агроруды (самостоятельная работа) Конспект теории Агрономические руды – это горные породы и минералы, используемые в сельском хозяйстве в природном виде или в виде получаемых из них минеральных и органических удобрений для улучшения плодородия почв и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. До недавнего времени одной из важнейших агрономических руд считались натриевая и калиевая селитры. В настоящее время изобретен промышленный способ получения азотных соединений синтетическим путем из азота воздуха. Полученные синтетическим путем азотные удобрения по сравнению с природными селитрами значительно лучше по качеству. Главными агрономическими рудами являются фосфатные, калийные и серные руды, на которых базируется современная промышленность минеральных удобрений. Остальные руды находят применение в качестве местных удобрений и разрабатываются самими сельскохозяйственными или небольшими промышленными предприятиями вблизи места использования. По характеру использования агрономические руды разделяются на несколько групп: Агроруды – источники химических элементов для питания растений. Источниками азота являются агроруды - минералы: натриевая и калиевая селитра, агроруды - горные породы: торф и сапропели. Источниками фосфора являются агроруды - горные породы: апатит-нефелины (минерал апатит) и фосфориты (основной фосфорсодержащий минерал франколит). Источниками калия являются агроруды - горные породы: сильвиниты (основной породообразующий минерал сильвин), карналлиты (сильвин, карналлит). Источниками серы являются самородная сера, пирит. Источниками микроэлементов служат халькопирит (медь), сфалерит (цинк), бура (бор) и т.д. В качестве микроудобрений можно применять бедные непромышленные руды, а также отходы действующих рудников, обогатительных фабрик и металлургических заводов. Агроруды – источники органического вещества. Источниками органического вещества (гумуса) являются агроруды - горные породы: торфы верховые и низинные и сапропели. Такие агроруды называют полными удобрениями, поскольку в них содержатся в различных количествах все необходимые элементы питания растений. Агроруды – химические мелиоранты почв. В качестве химических мелиорантов для известкования кислых почв применяют различные агроруды - горные породы: известняки (кальцит), доломиты (доломит), известковые туфы, мергели, карбонатные сапропели, а также отходы промышленности, богатые известью. Для химической мелиорации солонцовых почв (гипсования) используются агроруды - горные породы, сложенные гипсом. Агроруды – оптимизаторы структуры почв. Для развития растений весьма важно структурное состояние почвы. Хорошо оструктуренная почва обеспечивает растениям благоприятный водный и воздушный режим. Структурное состояние почв может быть улучшено с помощью определенной групп агрономических руд - горных пород: туфов, шлаков, вулканических пемз, цеолитовых пород, ракушечных известняков. Агроруды, используемые в технологии производства минеральных удобрений. Добавки вермикулита (0,5-1 %), тонкомолотого цеолита и известняка предотвращают слеживаемость минеральных удобрений. Сера (самородная) и ее различные соединения, переработанные в серную кислоту, широко используются в производстве фосфорных и азотных удобрений. Агроруды, применяемые в животноводстве. В животноводстве в качестве кормовых добавок применяются: каменная соль (галит), цеолиты, чистые разновидности известняков. Из малозольных сапропелей и верхового торфа специальной обработкой получают кормовые дрожжи – добавку в корма для птицы и скота. Торф используется как подстилочный материал для скотных дворов, свинарников, птичников. Агроруды, применяемые для борьбы с сельскохозяйственными вредителями и изготовления ядохимикатов. В качестве носителей (наполнителей) инсектицидов используются каолинит, монтмориллонит, тальк и цеолиты. Сера входит в состав препаратов для борьбы с вредителями растений, а также в качестве дезинфекционного препарата для окуривания животных и лечебного средства в составе различных мазей. Минерально-сырьевая база агрономических руд в Красноярском крае представлена фосфоритовой и апатитовой рудами, торфом и сапропелями, вермикулитом, бентонитом и цеолитом, гипсом, карбонатными породами, сажистыми и окисленными углями (Природные ресурсы …, 2001). Запасы и ресурсы агрономических руд имеются во всех группах сельскохозяйственных районов края. Суммарный расход агрономических руд на необходимое количество удобрительных композиций на краткосрочную перспективу по сельскохозяйственным районам составляет: 1) фосфоритовой руды – до 300 тысяч тонн, 2) торфа и сапропелей – 1 миллион тонн, 3) цеолитового сырья – 100 тысяч тонн ежегодно. Эти потребности в агрономических рудах надежно обеспечены потенциалом минерально-сырьевой базы Красноярского края. Например, потребность местного рынка удобрений могут обеспечить геологические запасы и ресурсы 1) фосфоритовой руды только Сейбинского месторождения – не менее чем на 30 лет, 2) торфа и сапропелей в Ачинско-Боготольском районе – на 50 лет, цеолитового сырья только Сахаптинского участка на 30 лет. Разведанные запасы торфа в Енисейском районе составляют 41980 тыс т, Иланском – 18964 тыс т, Ачинском – 14483 тыс т, Ирбейском – 12511 тыс т, Каратузском – 8555 тыс т, Казачинском – 4262 тыс т. Ресурсы природных цеолитов Росси оцениваются в количестве 4,8 млрд тонн, Красноярского края (Кординское, Вознесенское, Сахаптинское, Пашенское и др. месторождения) – 1,2 млрд тонн. Содержание работы. Изучение агрономических руд осуществляется студентами самостоятельно во внеаудиторное время. Для этого из списка описанных на лабораторных занятиях минералов и горных пород выберите те, которые являются агрорудами. Далее изучите учебную литературу и оформите информацию в виде записей в табл. 9. При необходимости занимайтесь с коллекциями в лаборантской кафедры. Эта работа защищается у преподавателя. Таблица 9. Агрономические руды
Темы рефератов
Список рекомендуемой литературы для оформления реферата см в приложении. Тесты
а) горные породы и минералы, используемые в сельском хозяйстве в природном виде или в виде получаемых из них минеральных и органических удобрений и улучшения свойств почв; б) горные породы и минералы, используемые в качестве сырья для производства минеральных удобрений; в) горные породы и минералы, используемые в сельском хозяйстве для улучшения свойств почв. 2. Породы – агроруды: а) известняк, доломит, кальцит, гипс, сильвинит, мергель, апатит; б) селитра, кальцит, гипс, змеевик, апатит, торф, галит; в) известняк, доломит, гипс, фосфорит, калийные соли, торф, сапропель. 3. Полифункциональные агрономические руды: а) калиевая селитра; б) известняки; в) цеолиты. 4. Фосфоросодержащие агроруды: а) лиминит; б) сильвин; в) апатит. 5. Агроруды – химические мелиоранты почв: а) кальцит, доломит, гипс; б) биотит, кальцит, доломит, гипс; в) гипс, сильвин, галит, известняк. 6. Какие агроруды являются полными удобрениями: а) натриевая селитра, вивианит, сильвин; б) торф, сапропель, озерный ил; в) пемза, цеолитовый туф, вермикулит. 7. Происхождение фосфоритов: а) магматическое; б) осадочное; в) метаморфическое, 8. В качестве кормовой добавки животным используется: а) галит; б) сильвин; в) сера самородная. 9. Источником меди является: а) молибденит; б) сфалерит; в) халькопирит. 10. Агроруды – оптимизаторы почвенной структуры: а) известняк, сапропель, торф; б) пемза вулканическая, туф вулканический, вермикулит; в) гипс, доломит, кальцит. 11. Наибольшую ценность имеет: а) торфовивианит; б) торф низинный; в) торф верховой. 12. Сапропель является источником: а) калия; б) фосфора: в) азота. 13. В качестве наполнителей инсектицидов используют: а) тальк, каолинит, цеолит; б) известняк, тальк, монтмориллонит; в) монтмориллонит, галит, гипс. 14. Осадочное происхождение имеют агроруды: а) пемза, цеолит, сильвинит; б) доломит, торф, фосфорит; в) сапропель, торф, туфы. 15. Самое крупное месторождение натриевой селитры находится в: а) Казахстане; б) Чили; в) Средней Азии. 16. Источником источником производства калийных удобрений могут использоваться минералы: а) сильвин; б) ортоклаз; в) гипс. 17. Комплексное значение (источник азота, органического вещества, микроэлементов, биологически активных веществ) при внесении в почву имеет: а) известняк; б) торф; в) базальт. 18. Для химической мелиорации засоленных почв используют минералы: а) халцедон; б) гипс; в) кальцит. 19. Источником азота при внесении в почву могут быть: а) обломочные аллювиальные отложения; б) излившиеся магматические породы основного состава; в) гнилостный ил (сапропель) пресноводных озер гумидной зоны. 20. Наибольшую опасность загрязнения почвы тяжелыми металлами представляют: а) известковая мука; б) фосфорные удобрения; в) азотные удобрения. 1.6. Геологические процессы в формировании почвообразующих пород (семинар) Конспект теории Общие понятия. На протяжении длительной истории земная кора не оставалась постоянной, а испытывала и испытывает разнообразные изменения. Одни участки ее поднимаются, другие опускаются, третьи перемещаются в горизонтальном направлении. Эти движения происходят неравномерно, с различными скоростями и размахом. Они обусловлены действием различных геологических процессов. Часть из них протекает на глазах человека (землетрясения, вулканизм, горные осыпи, обвалы). Другая часть геологических процессов действует медленно и постоянно в течение длительного промежутка времени. К ним относятся, например, геологическая работа ветра, действие морских волн и течений, колебательные движения земной коры и т.д. Главным фактором этих процессов является энергия. Источники энергии:
Соответственно источникам энергии все геологические процессы делятся на эндогенные и экзогенные. Эндогенными называются геологические процессы, происходящие за счет внутренней энергии Земли. К ним относятся:
Эндогенные процессы коренным образом меняют характер земной коры; они приводят к созданию основных форм рельефа поверхности Земли – горных систем, отдельных возвышенностей, впадин и котловин. Рельеф, созданный эндогенными силами, в свою очередь, подвергается действию экзогенных сил. Экзогенные геологические процесс возникают в результате взаимодействия земной коры с атмосферой, гидросферой и биосферой. К ним относятся:
Под влиянием экзогенных процессов возвышенности разрушаются реками и ветрами; у подножия возвышенностей накапливаются остатки пород в виде песка, ила, галечника; впадины заполняются продуктами разрушения (осадками горных пород), берега впадин размываются волнами. Таким образом, если эндогенные процессы стремятся к расчленению и усложнению рельефа земной поверхности, то экзогенные направлены к тому, чтобы выровнять поверхность Земли. Развитие земной коры и ее поверхности происходит во взаимодействии эндогенных и экзогенных процессов. Все виды экзогенных геологических процессов объединяют в 3 большие группы:
Выветриванием называется процесс разрушения и изменения горных пород и минералов под влиянием солнечной радиации, механического и химического воздействия воздуха, воды и организмов. Выветривание совершается in situ. Под денудацией понимается совокупность процессов сноса продуктов выветривания. Денудация сводится к перемещению раздробленного или химически растворенного материала с возвышенностей в депрессии рельефа – долины, котловины, озерные и морские бассейны. Главными факторами денудации являются сила тяжести, ветер, текучие воды и движущиеся льды и ледники. Аккумуляция – это процесс накопления принесенных денудацией продуктов выветривания. Выветривание, продукты выветривания. Физическое выветривание проявляется в раздроблении горных пород на обломки разной величины без изменения химического состава. Наиболее интенсивно протекает в горах и пустынях. Влияют такие факторы, как:
В результате физического выветривания массивные горные породы распадаются по плоскостям на плитки, расслаиваются, дробятся, измельчаются и превращаются в скопления рыхлых обломочных пород, состоящих из глыб (>100 мм), щебня (100-10 мм), дресвы (10-1 мм), песка (1-0,1 мм), алеврита или пыли (0,1-0,01 мм). Продукты физического выветривания отличаются следующими признаками: 1) остроугольным характером обломков различного размера, 2) хаотичностью и отсутствием сортировки обломочных пород по крупности (рис. 1). В результате физического выветривания образуются особые формы ландшафта (рис. 2, 3). Если выветривание происходит в горной области, где имеются плоские горизонтальные поверхности, то продукты выветривания накапливаются на них в виде глыб и более мелкого дресвяного материала. В этом случае создаются россыпи беспорядочного нагромождения обломочных пород, получившие название «каменных морей». Типичными областями физического выветривания в пустынях являются «каменистые пустыни» с многочисленными глыбами матрацевидной формы. На склонах невысоких гор образуются «конусы осыпания», представляющие собой скопления различных по размеру обломков от основания до самой вершины склона. Поэтому возвышенность кажется как бы утонувшей в продуктах разрушения слагающих ее пород.  Рис.1. Физическое выветривание  Рис.2. На первой стадии туфовые скалы в процессе выветривания превращаются в подобие песчаных дюн  Рис. 3. Каменные арки и колонны в пустыне Юты Химическое выветривание выражается в разрушении и измельчении горных пород под влиянием химического воздействия на них газов (О2 и СО2) и воды атмосферы. Оно проявляется в виде реакций растворения, гидратации, дегидратации, гидролиза, окисления и восстановления. Это приводит к частичному или полному преобразованию исходных горных пород и возникновению совершенно новых минералов и горных пород. Химическое выветривание протекает наиболее интенсивно в условиях влажного и теплого климата, в умеренных широтах оно на 40-50% слабее, а в пустынях еще слабее. Растворением называется способность молекул одного вещества распространяться вследствие диффузии в другом веществе. Наиболее распространенным растворителем в природе является вода. Природная вода никогда не бывает химически чистой, а всегда содержит в растворе или в коллоидном состоянии различные вещества. Точно также не существует абсолютно нерастворимых минералов. Степень растворимости химических соединений, входящих в состав горных пород, неодинакова. Первыми в значительных количествах выщелачиваются из пород соединения хлора и серы. Затем соединения кальция, натрия, магния и калия. Еще медленнее – кремний, входящий в состав силикатов, и, наконец, последними выносятся полуторные оксиды алюминия и железа, а также кремний кварца. Иначе говоря, элементы, содержащиеся в минералах и породах, по степени растворимости располагаются в следующий ряд: Cl > S > Ca > Na > Mg > K >…Si (силикатов) >…Fe > Al …Si (кварц). В соответствие с этим Б.Б. Полыновым установлены 4 стадии выветривания. В первой стадии (обломочной) выветрелые породы представлены продуктами физического выветривания, еще не подвергшимися химическому изменению. Во второй стадии (сиаллитной обызвесткованной или карбонатной) удаляются соединения хлора, серы и порода обогащается карбонатами. В третьей стадии (сиаллитной кислой или стадии глин) происходит отщепление и вынос оснований Ca, Na, Mg, K и образование глин. В четвертой стадии (стадии латеритов) отщепляется и выносится кремний силикатов и накапливаются кварц и полутораоксиды (R2O3). Химическое выветривание достигает последней стадии лишь в тропиках и субтропиках, а в умеренном климате доходит только до стадии глин. Гидратацией называется образование новых водных соединений путем адсорбции (поглощения поверхностью вещества молекул кристаллизационной воды). Наиболее характерным примером является гидратация ангидрита, который, подвергаясь воздействию подземных вод, переходит в гипс: CaSO4 + 2H2O CaSO4 ∙ 2H2O Во влажном климате образуются богатые водой гидраты оксидов железа: Fe2O3 + n H2O Fe2O3 ∙ n H2O В результате этой реакции на поверхности выветривающихся пород образуются бурые корки лимонита. В нижней части почвы накапливаются ортзанды, представляющие собой осадок бурого железняка, цементирующего пески. Дегидратация характеризуется выделением воды из водных минералов. Так образуются минералы группы гематита: Fe2O3 ∙ n H2O Fe2O3 Гидролизом называется обменное разложение веществ под влиянием гидролитической диссоциации воды, сопровождающееся разрушением их кристаллических решеток. Гидролизу широко подвергаются силикаты и алюмосиликаты. Наиболее распространенным видом гидролиза в природе является каолинизация алюмосиликатов. Процесс каолинизации ортоклаза (полевого шпата) при воздействии на него влаги и углекислоты атмосферы протекает по следующей реакции: K[AlSi3O8] + nH2O + mCO2 Al4[Si4O10](OH8) + K2CO3 + SiO2∙nH2O Хорошо растворимый поташ уносится в виде водного раствора. Водный кремнезем также выносится в составе коллоидного раствора и переотлагается на новом месте в виде опала. На месте разрушения полевошпатовой горной породы, например, гранита, остается каолинит (нерастворимый в воде глинистый минерал). Окислением называется присоединение к молекуле вещества атомов кислорода, растворимых в воде, или содержащихся в воздухе. Окисление сопровождается переходом закисных соединений в оксидные и часто сопровождается изменением окраски минералов и пород. Примером может служить окисление магнетита в условиях жаркого климата: 4Fe3O4 + O2 6 Fe2O3 Часто окисляется пирит по следующей схеме: FeS2 + nO2 + mH2O FeSO4 Fe2(SO4)3 Fe2O3∙nH2O Восстановление – обратный процесс окисления – заключается в потере веществом части или всего содержащегося в нем химически связанного кислорода. Восстановительная среда (дефицит кислорода) возникает при насыщении породы водой, накоплении и распаде органического вещества, высокой плотности породы и низкой ее пористости. В условиях болот оксиды железа переходят в закисные. Появляется серо-зеленая или сизая глинистая масса, подстилающая обычно торфяники и называемая в почвоведении глеем. Процесс его образования получил название оглеения: R2O3 RO. Карбонитизация представляет собой процесс присоединения углекислоты к продуктам изменения горных пород, приводящий к образованию карбонатов кальция, железа, магния и других металлов: Na2S + H2CO3 Na2CO3 + H2S Выпадение карбонатов может происходить также вследствие уменьшения содержания углекислоты в растворе или при биологическом поглощении ее растениями: Са(НСО3)2 > СаСО3 + Н2О + О2 Большинство карбонатов хорошо растворимы в воде и поэтому выносятся из зоны выветривания в подстилающие породы, где часть из них переотлагается, образуя конкреции. Вынос карбонатов достигает огромной величины. Например, ежегодный сток СаСО3 с суши в океан составляет около 560 млн т. Но в районах с сухим климатом образующиеся карбонаты остаются преимущественно в зоне выветривания в тонко распыленном виде и в форме конкреций. Увеличение содержания СО2 в растворе вызывает повышение растворимости карбонатов, т.е. декарбонитизацию. Биогенное выветриваниепротекает при участии живых организмов. Как высшие, так и низшие организмы в процессе роста и взаимодействия с внешней средой поглощают известное количество минеральных веществ. В обмен на поглощение катионов они выделяют эквивалентное количество Н+, а в обмен на поглощение анионов выделяют НСО3-. Образовавшаяся угольная кислота внедряется в кристаллическую решетку минерала и вызывает его разрушение. Это одна сторона проявления биогенного выветривания. Другая заключается в механическом воздействии живых организмов на породы. Например, корни деревьев, проникая по трещинам, постепенно их расклинивают и разрушают. Они способны разорвать даже очень плотную массу, т. к. тургор или давление, развивающееся в клетках корней, достигает очень больших величин, 60 и даже 100 атм. Таким образом, нужно иметь в виду, что интенсивность физического и химического выветривания резко повышается благодаря жизнедеятельности живых организмов. Продукты выветривания подразделяют на:
Продукты выветривания горных пород, накапливающиеся на месте своего образования (остаточные), называются элювиальными отложениями или элювием (рис. 4). В состав элювия входят грубо- и среднеобломочные породы, образовавшиеся в результате процессов физического выветривания (глыбы, щебень, дресва, песок, алеврит), а также мелкообломочные, образовавшиеся в результате химического выветривания (глины).  Рис. 4. Элювиальные отложения | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||