Формирование коры выветривания

4.1 Виды кор выветривания

Термин «кора выветривания» введён в геологическую литературу швейцарским геологом А. Геймом (1879). Систематическое изучение коры выветривания началось в конце 19 века русскими учёными В. В. Докучаевым, К. Д. Глинкой, Н. А. Богословским, П. А. Земятченским. В качестве самостоятельного раздела геологии учение о коре выветривания оформилось в 1-й половине 20 века. Основоположниками его были советские учёные Б. Б. Полынов и И. И. Гинзбург. За рубежом значительный вклад в учение о коре выветривания внесли шведский учёный О. Тамм, американский учёный У. Келлер, немецкий геолог Г. Гаррассовиц и др. (Ф.Я. Сапрыкин, 1984).

Кора выветривания—сложно построенная толща горных пород, образованных под влиянием выветривания без участия процессов денудации. Кора выветривания слагается из ряда сменяющих друг друга по вертикали горизонтов, каждый из которых состоит из своеобразных элювиальных горных пород. Часто элювий отождествляется с понятием коры выветривания, но последняй-сложный элювиальный профиль, обычно объединяющий ряд разновидностей элювия. От незатронутых выветриванием горных пород кора выветривания отличается иным цветом (бурые, красные тона), более разрыхленной структурой и изменением химического состава (Л.О. Карпачевский, 2006).

При продолжительном воздействии выветривания мощность коры выветривания может достигать нескольких десятков метров. Такое выветривание получило название глубинного или векового выветривания (И.И. Гинзбург). К агентам поверхностного выветривания при этом добавляются особые условия: например, резкие колебания температуры, свойственные поверхностным зонам, с глубиной постепенно сглаживаются и начинает играть роль давление. Сравнительно ничтожно влияние органических остатков. Одним из основных агентов глубинного выветривания становятся грунтовые воды; приобретает значение и грунтовый воздух. Глубинное выветривание в значительно меньшей степени связано с климатическими условиями, т. к. с глубиной все климатические факторы сглаживаются и в большей степени проявляются геологические условия (состав горных пород, трещиноватость и пр.). Климат влияет косвенно, отражаясь на уровне грунтовых вод, отчасти их составе, температуре и пр. (И.П. Герасимов, 1976).

В пределах толщи литосферы, затронутой процессами выветривания, выделяют вертикальные зоны, тесно связанные с особенностями поведения грунтовых вод и составом самих горных пород (рыхлые, трещиноватые). К ним относят зону просачивания или аэрации, зону истечения грунтовых вод, где все поры заполнены водой, и зону застойных вод. В каждой зоне процессы протекают совершенно различно (рис. 1).

Рисунок 1. Вертикальная зональность выветривания:

Iзона аэрации; II-зона истечения; IIIзона застойных вод; а-выпадающие атмосферные осадки; б-просачивающиеся воды в зоне аэрации;в-увеличенное просачивание в понижении за счет стока вод;г-горизонт почвенных вод: д-горизонт капиллярных вод; е, ж-зеркало грунтовых вод; з-стрелки, показывающие растекания грунтовых вод; и-зона глубинного выветривания; к-зона почвенного выветривания (И.П. Герасимов, 1976).

По степени разложения горных пород в сформированной коре выветривания выделяют ряд горизонтов:

Почва-продукт выветривания, образующийся при участии животных и растительных организмов, т. е. в сфере, биологических или «биотических» процессов (В.Р. Вильямс). В местах незначительного развития коры выветривания, при мощности ее от нескольких сантиметров до 1−2 м, вся толща элювия находится под влиянием почвообразовательных процессов. Поэтому понятие кора выветривания для таких областей совпадает с понятием почвы, а в ряде случаев и с понятием элювия. (рис.2).

Корни коры выветривания-самые нижние ее части в виде карманов или жил, выклинивающихся книзу. Чаще всего такие корни бывают приурочены к трещиноватым горным породам и отличаются степенью разложения материнской породы, которое всегда меньше, чем в вышележащих частях коры выветривания. От коры выветривания в ископаемом состоянии и на склонах обычно сохраняются именно корни .

По характеру и степени изменения исходных горных пород выделяется несколько геохимических типов кор выветривания.

Продукты гипергенеза создаются за счёт преобразования тех или иных горных пород. Поэтому их состав имеет особо важное значение для формирования кор выветривания (И.П. Герасимов, 1976).

Различают следующие генетические типы коры выветривания:

• а) автоморфная — остаточные или несмещенные продукты выветривания, остающиеся на месте разрушения коренных пород (элювий);
• б) гидроморфная (вторичная) — образующаяся в результате выноса почвенными и грунтовыми химических элементов в виде и коллоидных растворов при формировании автоморфной коры (И.П. Герасимов, 1976).

Состав автоморфной коры постепенно изменяется снизу вверх от свежей исходной породы до продуктов наиболее глубокого гипергенного преобразования. При достаточно продолжительном выветривании образуются хорошо выраженные горизонты, имеющие свои текстурно-структурные особенности и сложенные минералами, отражающими последовательные стадии гипергенного преобразования. В совокупности эти горизонты образуют профиль. Наиболее мощные элювиальные коры выветривания были образованы в мезозое. Они имеют профиль, четко дифференцированный на генетические горизонты. Например, элювиальная кора выветривания на гранитах имеет следующее строение профиля (снизу вверх):

Горизонт щебенчатой, или обломочной, коры выветривания.

Это слабо изменённый, дезинтегрированный гранит.

• 2) Гидрослюдистый горизонт. Цвет его светло-серый. Здесь структура исходной породы сохраняется, но значительная часть щелочей и щелочноземельных элементов вынесена, и большая часть полевых шпатов замещена агрегатом тонкочешуйчатых гидрослюд. Этот горизонт значительно менее прочен, чем предыдущий. Масса горизонта легко разламывается руками.
• 3) Коалинитовый горизонт. Из этого горизонта полностью удалены все однои двухвалентные катионы, гидрослюды замещены белым коалинитом. Иногда на белом фоне заметны красно-бурые пятна от скопления гидрооксидов железа или обнаруживаются выделения бесцветного гидраргилита. Минеральная масса, слагающая горизонт, имеет глинистую консистенцию с отдельными участками рыхлого щебнистого материала (А.А. Роде, 1984).

При выветривании горных пород иного состава горизонты профиля слагаются другими минералами. Каждый тип горных пород характеризуется своими особенностями состава и строения коры выветривания.

При выветривании молодых геологических образований (вулканических лав, ледниковых морен, лессовидных отложений и др.) даже при благоприятных географических условиях горизонты, образующие профиль, плохо выражены по причине недостаточного для их формирования времени. В этом случае образуется неоднородная выветренная масса, содержащая небольшие участки слабо измененных и почти неизмененных пород (И.П. Герасимов, 1976).

Гидроморфная кора образуется в относительно пониженных участках рельефа за счёт химических элементов, которые выносятся из автоморфной (элювиальной) коры. После поднятия территории или углубления эрозионно-гидрографической сети гидроморфные коры оказываются на приподнятых поверхностях. Характерный представитель древних гидроморфных кор — мощные оксидножелезные, иногда оксидноалюминиевые образования, так называемые латериты. Они возникают в гумидных тропических ландшафтах. Латериты представляют собой пласты и плиты мощностью от 0,1 до нескольких метров, залегающие на поверхности определённого возраста. Они имеют массивную шлакоподобную, ячеистую или конкреционную текстуру. Под микроскопом обнаруживаются следы коллоидного состояния новообразованной массы. Для засушливых районов тропической и субтропической территории в качестве гидроморфных кор типичны не латериты, а карбонатные и гипсовые коры (А.А. Роде, 1984).

Латеритные покровы в верхней части весьма прочны, они как бы бронируют залегающие ниже породы, предохраняя их от денудации. Поэтому эти коры называются также латеритными панцирями, или кирасами.

Аналогичную роль играют плотные карбонатные коры (известковые панцири), гипсовые и кремнистые. Их образование происходило в условиях жарких аридных ландшафтов, вероятно, в переменно-влажном климате. Карбонатная кора наподобие бетонного покрытия облекает относительно приподнятые элементы рельефа (плато, высокие террасы).Она имеет мощность от 0,1−0,2 до 2 м и больше, массивную и конкреционную текстуру. Карбонатная кора сложена скрытокристаллическим кальцитом, масса которого плотно цементирует обломки окружающих пород. На отдельных участках эта кора представлена скоплениями конкреций, имеющих разную форму и размеры от нескольких сантиметров до 0,5 м. карбонатные коры широко распространены в странах Ближнего Востока, в Северной Африке, Мексике, местами встречаются Южной Европе. Реликты карбонатных кор имеются в Средней Азии, Южном Казахстане, Крыму (А.А. Роде, 1984).

Гипсовая кора сложена мелкокристаллическими или шестоватыми кристаллами гипса. Текстура её плотная или рыхлая, ноздреватая. Эта кора встречается во многих засушливых областях Азии и Северной Африки. Фрагменты гипсовой коры сохранились в некоторых районах Средней Азии и Казахстана. Особенно большую площадь она занимает на Устюрте (А.А. Роде, 1984). выветривание кора формирование урал Среди кор выветривания различают площадные и линейные. Первые распространены на больших площадях (с чем связано их название) и представляют собой остатки древних автоморфных кор. Вторые являются особой формой кор. Они приурочены к зонам разломов или контактам толщ разного состава. Линейные коры имеют мощность, значительно большую, чем площадные. Это связано, в частности, с тем, что горные породы в этих более проницаемых зонах предварительно подверглись обработке гидротермальными растворами, а затем уже действию факторов выветривания (А.А. Роде, 1984).

На протяжении геологической истории биоклиматические условия не оставались постоянными. Изменялся и рельеф суши. Поэтому древние коры выветривания находятся между собой в сложном соотношении. На Урале, и других местах нашей страны и за рубежом хорошо сохранились коры выветривания разного геологического возраста. В силу того что верхний горизонт автоморфых кор сложен глинистыми минералами, верхняя часть этих кор сравнительно легко разрушается. Сохранению древних глинистых кор способствует перекрытие их более поздними гидроморфными корами, особенно латеритными панцирями. Такие случаи широко распространены в Южной Америке, Австралии, Индии, Африке (А.А. Роде, 1984).

Коры выветривания по времени своего образования делятся на современные и древние. К современным относится почва — представляет собой продукт биохимического процесса, в котором ведущую роль играют продукты биохимических реакций остатков растительности. Древние коры выветривания формировались на разных геологических этапах развития земной коры и их возраст достигает миллионы и миллиарды лет. (А.А. Роде, 1984).