Реферати українською » Геология » Процеси вивітрювання гірських порід


Реферат Процеси вивітрювання гірських порід

Страница 1 из 2 | Следующая страница

року міністерство освіти РФ

Саратовський державний університет іменіН.Г. Чернишевського

>Геологический факультет

Кафедра загальної геології


Процеси вивітрювання гірських порід

 

Виконала: студентка 1 курсу

141 групи

Давиденко Ксенія

Науковий керівник: професор

Ріхтер Яків Андрійович

Саратов - 2009


 

>Оглавление

Запровадження

1. Фізичне вивітрювання

2. Хімічне вивітрювання

3.Биогенное вивітрювання

4. Продукти вивітрювання

Укладання

Список використаної літератури


Запровадження

>Экзогенние процеси розпочинаються з підготовки гірських порід до переносу, зі своїми руйнації. Гірські породи, які залягають лежить на поверхні чи біля неї, піддаються впливу сонячних променів, води, повітря, організмів. Через нерівномірного нагрівання порода дає тріщини; надто сприяє цьому замерзання води, що влучила у тріщини. Вода — хороший розчинник багатьом речовин, й у вищих шарах гірських порід, особливо в високої температурі, відбуваються, звичайно з участю атмосферного повітря, хімічні реакції окислення, заміщення, рідше — відновлення. Коріння рослин сприяють розширенню щілин між частинками породи і проникненню туди води та повітря, а речовини, виділені тваринами і рослинами, беруть участь у хімічних реакціях. Всі ці процеси руйнації та зміниприповерхностних порід називаютьсявиветриванием.Виветривание можна охарактеризувати двома шляхами:

1) вивітрювання — це сукупність складних процесів якісного і кількісного перетворення гірських порід і що становлять їх мінералів, що призводить до утворення грунту;

2) вивітрювання — цю руйнацію порід на земної поверхні і є їх перетворення на продукти, що є стійкішими у нових фізико-хімічних умовах.

Я хотіла розглянути другого варіанта.

Гірські породи,слагающие земну кору, піддаютьсяденудации внаслідок їх попереднього вивітрювання. Цей процес відбувається призводить до появи пухких (дисперсних) новоутворень зонигипергенеза, істотно відмінних за своїми фізичними властивостями від вихідних корінних порід.

Багато породи спочатку утворювалися при високих тисках і температурах за відсутності води та повітря. Продукти вивітрювання можуть сильно різнитися за складом, і навіть такі, які за одних умовах є стійкими, за зміни умов можуть бути нестійкими.

Вчені виділили чотири стадії вивітрювання, що характеризують єдинийпротекающий у часі безперервний процесгипергенеза.Гипергенез — це процес хімічного й фізичного перетворення мінерального речовини у верхній частині земної кори і його поверхні під впливом атмосфери, гідросфери і живих організмів при низьких температурах. [1,стр.16]

Перша стадія вивітрювання характеризується переважної роллю фізичних чинників вивітрювання із заснуванням великоуламкових імелкозернистих продуктів механічного розпаду масивних гірських порід. У разі суворого клімату і необхідність активноїденудации сучасне вивітрювання нерідко обмежується цієї першої стадією.

Друга стадія характеризується лужної реакцією середовища з допомогою вилучення в розчин підстав при гідролізі мінералів. І на цій стадії утворюються вторинні мінерали внаслідок окислення, гідратації, гідролізу ікарбонатизации первинних мінералів. Серед вториннихалюмосиликатов в цій стадії переважають мінерали групимонтмориллонита інонтронита. При відносному надлишку в породах кальцію продукти вивітрювання відбувається накопичення карбонату кальцію, нерідко утворить скоринку на уламках масивних порід. Вчені іменує цю стадію “>обизвесткованной” чи насиченоюсиаллитной корою вивітрювання”. Найбільшого поширення набула вона не має за умов поміркованого клімату прививетривании вивержених іметаморфических порід. У гірських районах сучасні пухкі освіти на схилах часто ставляться саме до цього типу.

Третя стадія залишкової ненасиченоїсиаллитной кори вивітрювання. Вона характеризується подальшим винесенням з харчів вивітрювання лужних іщелочноземельних елементів, унаслідок чого реакція середовища стає кислої. У ситуації серед вториннихалюмосиликатов переважаютьгаллуазит ікаолинит. Розвиток стадії вивітрювання має місце у умовах уповільненійденудации і щодо більш багатого зволоження.

У четвертої стадії утворюється залишковааллитная кора вивітрювання,характеризуемая накопиченням окислів кремнію, заліза і алюмінію. Розвиток її визначається поєднанням активного хімічного вивітрювання з уповільненійденудацией за умов спекотного і вологого клімату.

Термін “вивітрювання” не відбиває всю складність процесу, тим більше вітер до цього процесу не грає жодної ролі. Та заодно, це визначення поширене у геологічній, географічної, грунтової літературі. «>Виветривание» — невдало що трансформувалося російською мовою німецьке словоdieVerwitterung, що у своє чергу походить від словаdasWetter. У переведенні російською мовою це слово означає погода, а не вітер. Як синоніма вживається термін “>гипергенез”, введений1922г. А.Є.Ферсманом. Багато вчених і вважають, термін «>гипергенез» правильніший і у своїх роботах використовують що його.

У єдиному й складний процес вивітрювання умовно виділяються дві основні взаємозалежні форми:

1) фізичне вивітрювання;

2) хімічне вивітрювання.

Іноді виділяють ще органічне вивітрювання чибиогенное вивітрювання. Однак місія організмів та його вплив на гірські породи зводяться або до механічному руйнації, чи хімічному розкладанню. Отже, органічне вивітрювання входить у умовно виділені дві форми єдиного процесу.


1. Фізичне вивітрювання

 

Фізичне вивітрювання — це механічне здрібнення гірських порід без зміни їх хімічної будови і складу. Воно починається лежить на поверхні гірських порід, у місцях контакту із зовнішнього середовищем, та її дію проявляється у механічному руйнуванні корінних гірських порід під впливом сонячної енергії, атмосфери та води.

Фізичне вивітрювання викликається різноманітними чинниками. Залежно від природи впливає чинника характер руйнації гірських порід при фізичномувиветривании різний. У одних випадках процес руйнації відбувається всередині самої гірської породи й без участі зовнішнього механічно чинного агента. Так само як зміна обсягу складових частин породи, викликаного коливанням температури. Таке явище можна назвати температурнимвиветриванием. За інших випадках гірські породи руйнуються під механічним впливом сторонніх агентів. Такий процес то, можливо умовно названо механічнимвиветриванием. [2,стр.21-35]

>Температурное вивітрювання відбувається під впливом добових і сезонних коливань температури, викликають нерівномірне нагрівання і охолодження гірських порід. У цьому мінеральні зерна,слагающие гірські породи, відчувають то розширення, у разі підвищення температури, то стиснення, у її зниженні. Отже, в гірських породах поперемінно виникають стискаючі і розтягують зусилля. Розширення та стиснення порід інтенсивніше даються взнаки самоїприповерхностной частини порід.Наибольшему руйнації внаслідок температурного вивітрювання піддаютьсяполиминеральние гірські породи, такі, як граніти, габро, гнейси та інших. Різні мінерали, у тому числі складаються такі породи, мають неоднаковим коефіцієнтом об'ємного розширення, тому за зміни температури вони відчувають деформації в різного рівня. До того ж коефіцієнт лінійного розширення у однієї й тієї ж мінералу змінюється залежно від напрямку в кристалі (прояванизотропии).

Через війну тривалого впливу коливань температури і різних коефіцієнтів розширення мінералів взаємне зчеплення окремих мінеральних зерен у гірничій породі порушується, вона дає тріщини і розпадається деякі уламки. На інтенсивність температурного вивітрювання впливають також забарвлення гірської породи й розміри що становлять її мінеральних зерен. Відомо, що під впливом сонячних променів (інсоляції) значно сильніше нагріваютьсятемноцветние мінерали. У результаті швидше руйнуютьсятемноокрашенние, і навіть,крупнозернистие гірські породи.

>Температурное вивітрювання найінтенсивніше відбувається у областях, що характеризуються різкими контрастами температур, особливо добових, сухістю повітря і відсутність чи слабким розвитком рослинного покриву, що пом'якшуєтемпературное вплив на грунтів та гірські породи. Особливо інтенсивнотемпературное вивітрювання в пустелях, де кількість випадаючих атмосферних опадів вбирається у 200—250мм/год, мала хмарність, добові коливання температури нерідко досягають40—50С, дуже великі дефіцит вологості. Відносна вологість влітку може знижуватися до 10%, котрий іноді нижче. У умовах гірські породи під впливом сонячних променів сильно нагріваються до температур, що перевищують температуру повітря (особливотемноцветние мінерали), вночі само дуже розладнуються. Саме пустелях особливо яскраво виражений процесшелушения, чидесквамации, у якому від поверхні гірських порід розділяються луски чи товсті пластини, паралельні поверхні породи.

>Температурное вивітрювання інтенсивно протікає на вершинах і схилах гір, не покритих снігом і льодом, де повітря прозорішим і інсоляція значно сильніші за, ніж у що прилягають низинах. Нерідко температура повітря днем тут може становити +20 - +30 °С, а вночі падає майже точки замерзання. [2,стр.40-47] стор.

 

Результат морозного вивітрювання

 

Механічне вивітрювання відбувається під механічним впливом сторонніх агентів. Особливо велике руйнівне дійство надає замерзання води. Коли вода потрапляє у тріщини і пори гірських порід, і потім замерзає, вона збільшується обсягом на 9—10%, виробляючи у своїй величезне тиск. Така сила долає опір гірських порід на розрив, і вони розколюються деякі уламки. Найбільш інтенсивнерасклинивающее дію виробляєзамерзающая вода в тріщинах гірських порід. Однак під впливом замерзала води легко дробляться і породи із високим пористість, у якихпоровое простір припадає близько 10—30% обсягу (пісковики та інші осадові породи). Процеси, пов'язані з впливом періодично замерзала води, часто називають морознимвиветриванием. Воно зокрема у високих полярних ісубполярних широтах, соціальній та гірських районах вище сніговий лінії, де у деяких випадках виявляєтьсятемпературное вивітрювання.

Така ж механічне вплив на гірські породи надають коренева система дерев іроющие тварини. Принаймні розростання дерев збільшуються у розмірі вони. Вони тиснуть з великою силою на стінки тріщин і розсовують їх як клини і тим самим викликають розколення породи деякі брили і уламки. Частина таких брил виштовхується вгору. Механічне вплив надають й різніроющие тварини, такі, як земляні хробаки, мурахи, гризуни та інших.

>Дезинтеграцию порід викликає також підвищення кристалів в капілярних тріщинах і порах. Це проявляється у умовах сухого клімату, де днем при сильному нагріванні капілярна вода підтягується до і випаровується, а солі, які у ній, кристалізуються. Під тиском зростаючих кристалів капілярні тріщини розширюються, що призводить спричиняє порушення монолітності гірської породи і його руйнації. [2,стр.61-64]

Сліди фізичного вивітрювання

2. Хімічне вивітрювання

Хімічне вивітрювання — це сукупність різних хімічних процесів, у яких відбувається подальшу руйнацію гірських порід і більш якісного зміни їх хімічного складу із заснуванням нових мінералів і сполук.

Руйнації гірських порід під впливом фізичного вивітрювання завжди тією чи іншою мірою супроводжує хімічне вивітрювання, а деяких випадках останнє грає на вирішальній ролі. Це відбиває тісну взаємозв'язок різної форми єдиного процесу вивітрювання. Фізична дезінтеграція різко збільшує реакційну поверхнювиветривающихся порід. Головними чинниками хімічного вивітрювання є вода, кисень, вуглекислота і органічні кислоти, під впливом яких істотно змінюються структура і склад мінералів й утворяться нові мінерали, відповідні певним фізико-хімічним умовам. Найважливіший чинник хімічного вивітрювання — вода, що у тій чи іншій ступенядиссоциирована на позитивно заряджені водневі іони (М+) і негативно зарядженігидроксильние іони (ВІН-). Це визначає її можливість розпочинати реакцію з кристалічним речовиною. Висока концентрація водневих іонів в розчинах сприяє прискоренню процесів вивітрювання.

Особливо зростає інтенсивність хімічного вивітрювання, як у водному розчині присутні кисень, вуглекислота і органічні кислоти, які мають великий активністю й у багаторазово підвищують дисоціацію води. Залежно від реакції середовища у процесі вивітрювання виникають ті чи інші характерні асоціації мінералів. Найбільш сприятливі умови для хімічного вивітрювання перебувають угумидних областях і особливо у тропічних і субтропічних зонах, де має місце поєднання великий вологості, високої температури, пишної рослинності і впровадження величезного щорічногоотпада органічної маси (в тропічних лісах), у результаті значно зростає концентрація вуглекислоти і органічних кислот, отже, зростає й концентрація водневих іонів. Хімічний вплив на гірські породи надають перебувають у воді розчинені іони, такі, як НСЗ3.SO-4, С1-,Са+,Mg+,Na+, До+. Ці іони також можуть заміщати заряджені атоми в кристалах чи взаємодіяти із нею, що може свідчити спричинить порушення первинної кристалічною структури мінералів. Процеси, які відбуваються при хімічномувиветривании, полягають у таких засадничих хімічних реакціях: окислюванні, гідратації, розчиненні, гідролізі.

>Окисление. Процеси окислення найінтенсивніше протікають у мінералах, містятьзакисние сполуки заліза, марганцю та інших елементів. Так, сульфіди у кислому середовищі стають нестійкими й поступово заміщуються сульфатами, окислами ігидроокислами. Спрямованість цього процесу можна схематично зобразити так:

>FeS2 +nO2 +mH2Про ®FeSO4 ® Fe2(>SO4)3 ® Fe2>O3>nH2Про

желєзняк пірит сульфат сульфат (>лимонит) закису окису заліза

У першій стадії виходять сульфат закису заліза і сірчана кислота. Наявність сірчаної кислоти значно посилює інтенсивність вивітрювання, сприяє подальшому розкладанню мінералів. У другий стадії сульфат закису заліза перетворюється на сульфат окису заліза. Останній своє чергу виявляється хистким й під дією кисню та води -перетворюється на водну окис заліза — буре залізняк.Бурий залізняк фактично є складний мінеральний агрегат близьких за складом мінералівгетита (>FeO·OH) ігидрогетита (>FeO·OH·nH2>O). На поверхні низки родовищ сульфідних руд та інших залізовмісних мінералів спостерігається “>бурожелезняковая капелюх”, що виникла результаті одночасних окислення і гідратації. Місцями при недостатній кількості вологи утворюються бідна водою окис заліза,гидрогематит (Fe2>O3·H2>O). Через війну процесів окислення магнетит перетворюється на гематит, як це має місце у районі КМА.Гематит утворюється і за окислюванні таких мінералів, яколивин,пироксени,амфиболи, під впливом води, кисню і вуглекислоти. Спрямованість реакції наступна:

(>Mg, Fe)2[>SiO4] ® Fe2>O3 +nMg(HCO3)2 +mH4>SiO4.

>оливин гематитбикарбонат розчинну натріюкремнекислота

Подальший процес окислення і гідратації можуть призвести до утвореннягидроокислов заліза (>Fе2>O3·>nН2>O).

>Гидратация — це процес, що полягає в приєднання води до первинним мінералам гірських порід й освіті нових мінералів. Можна навести такі приклади гідратації:

1. Перехідангидрита в гіпс за реакцією

>СаSO4+>2H2>OCaSO4->2H2>O (реакція оборотна за зміни умов)

2. Перехід гематиту вгидроокисли заліза:

>Fе2Про3+>nН2>ОFе2Про3·>nН2Про

При гідратації обсяг породи зростає й що покривають відкладення деформуються.

>Растворение. Під упливом води, що містить вуглекислоту, відбувається розчинення гірських порід.Растворение з особливою інтенсивністю проявляється у осадових гірських породах —хлоридних,сульфатних і карбонатних. Найбільшою розчинність відрізняються хлориди: солі натрію, калію та інших. За хлоридами за рівнем розчинності стоять сульфати, зокрема гіпс, далі йдуть карбонатні породи: вапняки,доломити, мергелі. Через війну розчинюючої діяльності поверхневих і підземних вод, на поверхні розчинних порід утворюються карстові форми рельєфу.

>Гидролиз. Складний процес гідролізу особливо великого значення має тут прививетривании силікатів іалюмосиликатов. Він залежить від розкладанні мінералів, винесення окремих елементів, соціальній та приєднання гідроксильних іонів і гідратації. У результаті гідролізу первинна кристалічна структура мінералу порушується і перебудовується і може зовсім поруйнованої і замінена нової, істотно відмінній від початкового та відповідній новостворенимгипергенним мінералам. Нерідкогипергенное перетворення силікатів

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація