По химическому составу минералы объединяются в классы, подразделяемые на подклассы и, далее, группы. Наибольшее распространение в земной коре получили восемь классов минералов.
1. Самородные минералы состоят только из одного химического элемента. Объединяют около 45 минералов самого разного происхождения, составляющих менее 0,1 % массы земной коры. Большинство имеет огромное хозяйственное значение (алмаз, графит, сера, золото, медь и др.). Физические характеристики самородных минералов отличаются большим разнообразием.
2. Сульфиды – сернистые соединения тяжелых металлов. Класс насчитывается около 250 минералов, составляющих 0,15 % массы земной коры. Образование сульфидов идет без доступа кислорода, большинство из них имеет гидротермальное происхождение. При окислении сульфиды легко переходят в окислы, карбонаты или сульфаты. Ценность сульфидов в том, что они являются рудами на цветные металлы, причем зачастую им сопутствует золото. Наибольшим распространением пользуются пирит (железный колчедан) FeS2, халькопирит (медный колчедан) CuFeS2, галенит (свинцовый блеск) PbS, сфалерит (цинковая обманка) ZnS, киноварь HgS и др. Подавляющему большинству сульфидов характерны металлический блеск, низкая и средняя твердость, высокая плотность.
3. Галогениды (галоидные соединения) являются солями галоидно-водородных кислот. Насчитывается около 100 представителей, как правило, гипергенного и гидротермального происхождения. Чаще всего встречаются соединения хлористые и фтористые, такие, как применяемые в химической промышленности галит NaCl (каменная соль), сильвин KCl (калийная соль). В оптике используется флюорит CaF2. Галогениды отличаются стеклянным блеском, невысокими твердостью и плотностью, часто легкой растворимостью в воде.
4. Фосфаты образованы разного происхождения солями фосфорной кислоты. Класс насчитывает около 200 минералов, составляющих около 0,7 % массы земной коры. Чаще всего применяются для производства фосфорных удобрений магматического происхождения апатит Ca5 (F, Cl) [PO4]3 и близкий к нему по составу, но гипергенного происхождения фосфорит (фосфат кальция). Фосфатам характерны невысокие показатели твердости и плотности.
5. Сульфаты представляют собой соли серной кислоты, накапливающиеся, в большинстве своем, в соленасыщенной водной среде. Сульфатам принадлежит большое породообразующее значение, они слагают около 0,1 % массы земной коры. Минералам свойственны низкая твердость, неметаллические разновидности блеска, светлая окраска. В земной коре широко распространены гипс CaSO4 x 2H2O, ангидрит CaSO4, мирабилит (глауберова соль) Na2SO4 x 10H2O.
6. Карбонаты являются солями угольной кислоты, насчитывают около 80 представителей. Карбонаты имеют огромное породообразующее значение в составе осадочных и метаморфических пород, составляют до 2 % массы земной коры. Отличительной особенностью карбонатов является их активное взаимодействие с соляной кислотой, сопровождающееся бурным выделением углекислого газа. Блеск большинства карбонатов стеклянный, твердость невысокая. Наиболее распространены такие представители, как кальцит CaCO3, магнезит MgCO3, доломит CaMg(CO3)2, сидерит FeCO3.
7. Окислы и гидроокислы составляют до 17 % массы земной коры. Представители этого класса объединяют минералы разного происхождения и подразделяются, соответственно названию, на два подкласса: окислов, отличающихся высокой и средней твердостью, и гидроокислов, обладающих низкой твердостью. С другой стороны, названный класс можно разделить на окислы и гидроокислы кремния и окислы и гидроокислы металлов. Окислы и гидроокислы кремния обладают исключительно важным породообразующим значением: только на долю кварца SiO2 приходится до 12% массы земной коры. Скрытокристаллические модификации кварца представлены разноокрашенными халцедонами. Среди водных окислов кремния необходимо назвать опал SiO2 x nH2O. Этим минералам соответственно характерен стеклянный или металлический блеск. Окислы и гидроокислы металлов обладают важнейшим рудообразующим значением. Для них свойственен, соответственно, металлический или матовый блеск. Наибольшее значение принадлежит таким минералам, как магнетит Fe3O4, гематит Fe2O3, лимонит Fe2O3 x nH2O, корунд Al2O, боксит Al2O x nH2O.
8. Силикаты и алюмосиликаты объединяют около 800 минералов, многим из которых принадлежит огромное породообразующее значение, ведь представители этого класса составляют до 80 % массы земной коры. Если же к числу силикатов относить и кварц, являющийся типичным силикатом по строению кристаллической решетки (но не по химическому составу), то доля превысит 90 %. Происхождение минералов данного класса разное. Основу кристаллической решетки в минералах составляет кремний-кислородный тетраэдр. В зависимости от сочетаний этих тетраэдров, все силикаты разделяются на большое количество групп.
– Островные силикаты сложены изолированными тетраэдрами. Самый распространенный представитель, имеющий огромное породообразующее значение – магматического происхождения оливин (MgFe)2[SiO4].
– Цепочечные силикаты объединяют минералы группы пироксенов, в которых тетраэдры соединены в непрерывные цепочки. Наиболее распространен породообразующий алюмосиликат авгит
(Ca, Na) (Mg, Fe2+, Al, Fe3+) [(Si, Al)2O6].
– Кольцевые силикаты обладают соединенными в замкнутые кольца тетраэдрами. Представитель – берилл Be3Al2[Si6O18].
– Ленточные силикаты содержат соединенные в обособленные ленты тетраэдры. Здесь выделяется группа амфиболов – минералов с непостоянным химическим составом, среди которых наиболее распространен породообразующий минерал роговая обманка.
– Листовые (слоевые) силикаты представлены минералами, в которых тетраэдры объединены в ленты, образующие единый непрерывный слой. Наибольшим распространением среди них пользуются такие породообразующие минералы, как слюды: бесцветный мусковит
KAl2 (OH)2 [AlSi3O10] и его мелкочешуйчатая разновидность серицит, черный биотит K(Mg, Fe)3 (OH, F)2 [AlSi3O10]. Кроме них часто встречаются метаморфического происхождения серпентин (змеевик) Mg6(OH)8 [Si4O10], тальк Mg3(OH)2 [Si4O10] и непостоянного состава хлориты. Эти минералы возникают при воздействии на ультраосновные породы горячих растворов и газов. Другая часть листовых силикатов образуется в результате гипергенеза – выветривания содержащих полевые шпаты и слюды магматических и метаморфических пород. Так возникают глинистые минералы каолин Al4(OH)8 [Si4O10], монтмориллонит (Mg3, Al2) [Si4 O10] (OH)2 x nH2O, бейделлит Al2[Si4O10] (OH)2 x nH2O, нонтронит (Fe, Al2) [Si4O10] (OH)2 x nH2O, а также гидрослюды – минералы непостоянного состава. Среди листовых силикатов выделяется также глауконит – водный алюмосиликат K, Fe, Al, образующийся в шельфовой зоне на глубинах 200 – 300 м.
– Каркасные силикаты представлены группами полевых шпатов и нефелина. Важнейшей из них является группа полевых шпатов, доля которых в массе земной коре достигает 50 %. Каркас полевых шпатов создан тетраэдрами, сцепленными всеми четырьмя вершинами. Группа подразделяется на калиево - натриевые и кальциево - натриевые полевые шпаты. Первые представлены ортоклазом K[AlSi3O8]. Вторые – разновидностями плагиоклазов, в которых наблюдается последовательное уменьшение содержания SiO2. В соответствии с этим плагиоклазы включают ряд минералов: от натриевого (кислого по составу) альбита Na[AlSi3O8] – его сокращенная запись Ab, до кальциевого (основного) анортита Ca[AlSi3O8] – его сокращенная запись An. Промежуточное расположение занимает кальциево-натриевый (средний по составу) лабрадор Ab50 An50 – иризирующий плагиоклаз. Помимо полевых шпатов, в числе каркасных силикатов выделяют группу нефелина Na3K[AlSiO4]4 – породообразующего алюмосиликата магматического и пегматитового происхождения.
Горные породы
Горныепороды – это минеральные агрегаты или органические останки, слагающие земную кору. Полиминеральными называют породы, состоящие из нескольких минералов, мономинеральными – состоящие из одного минерала. По условиям образования горные породы подразделяются на три типа: магматические, осадочные и метаморфические. Происхождение горных пород запечатлено в их структурах и текстурах. Под структурой понимают особенности внутреннего строения горной породы: степень ее кристалличности, форму и абсолютные и относительные размеры слагающих кристаллов или зерен. Текстурой называют сложение горной породы: особенности пространственного размещения слагающих ее частиц.
Магматические горные породы возникают из магматического расплава. В зависимости от места застывания магмы они подразделяются на интрузивные (глубинные), т. е. образующиеся в глуби земной коры, и на эффузивные (поверхностные), т. е. формирующиеся на поверхности при излиянии лавы. Интрузивам характерна полнокристаллическая структура, а эффузивам – неполнокристаллическая или даже стекловатая. В силу неоднородности магматических расплавов, магматические породы также отличаются по химическому, а, следовательно, и по минералогическому составу. Главным критерием разделения является содержание в породе кремнезема SiO2 , что чисто внешне проявляется в окраске породы: чем выше содержание кремнезема, тем светлее порода.
Кислые породы очень светлые, содержат более 65 % SiO2, состоят, в основном, из кварца и ортоклаза. Представлены группой гранита – липарита (риолита).
Средние породы несколько темнее, содержат 65 – 52 % SiO2 . Состоят из ортоклаза или натриево-кальциевых плагиоклазов и включают до 30 % темноцветных минералов (биотит, роговая обманка, авгит). Представлены группами сиенита – трахита и диорита – андезита.
Основные породы темные, содержат 52 – 45 % SiO2. Состоят из основных плагиоклазов и пироксенов. Представлены группой габбро – базальта.
Ультраосновные породы черные, темно-зеленые, содержат менее 45 % SiO2 . Сложены оливином и пироксенами, практически лишены полевых шпатов. Представлены группой дунита – пикрита.
Осадочные горные породы накапливаются на земной поверхности, занимают свыше 75 % площади поверхности суши. Более 95 % их объема накопилось в морских условиях. Большинству осадочных пород характерна слоистая текстура, отражающая периодичность осадконакопления. Характер слоистости зависит от конкретных условий протекания процесса, а первостепенным из них является динамика среды. Так, в стоячей воде возникает горизонтальная слоистость, а в речном потоке – наклонная. Еще одним характерным текстурным признаком является пористость, которую, в зависимости от размера пор, подразделяют на грубую, крупную, мелкую и тонкую. По происхождению осадочные породы можно разделить на пять групп.
Обломочные (кластические) породы формируются в результате механического разрушения любых других горных пород. Они классифицируются по трем признакам. 1. По размеру (диаметру) обломков: грубообломочные (псефиты), среднеобломочные (псаммиты) и мелкообломочные (алевриты). 2. По форме обломков: угловатые (щебень) и окатанные (галька). 3. По наличию цемента: рыхлые (песок) и сцементированные (песчаник).
Глинистые породы (пелиты) состоят из мельчайших частиц, диаметр которых менее 0,01 мм. Большая часть их возникает благодаря процессам химического выветривания. Накопление глин связано с осаждением вещества из коллоидных растворов, в силу чего глинам характерна тонкая горизонтальная слоистость. При дегидратации глин возникают плотные, не размокающие в воде аргиллиты.
Хемогенные породы возникают при кристаллизации вещества из перенасыщенных водных растворов. В большинстве своем хемогенные породы мономинеральны: состоят из минералов классов карбонатов (хемогенные известняки), сульфатов (гипс и ангидрит), галогенидов (соли каменная и калийная) и др. Хемогенным породам свойственна полнокристаллическая (кристаллически-зернистая) структура: от крупно- до тонкокристаллической, и, даже, скрытокристаллической. Текстура их как слоистая, так и однородно-массивная.
Органогенные породы формируются благодаря накоплению продуктов жизнедеятельности организмов: прежде всего морских и, в меньшей степени, пресноводных беспозвоночных. Некоторые органогенные породы возникают в результате скопления растительных останков (торф). По минеральному составу преобладают карбонатные (известняк - ракушечник, мел), реже встречаются кремнистые (диатомит) и другого состава органогенные породы. В числе характерных структур необходимо назвать биоморфную (порода состоит из ненарушенных скелетов), детритусовую (порода состоит из раздробленных скелетов), биоморфно - детритусовую (порода сложена как целыми, так и разрушенными скелетами). Текстура органогенных пород слоистая и пористая.
Осадочные породы смешанного происхождения имеют сложный состав и возникают при совместном воздействии разных процессов. Среди смешанных пород следует назвать мергель, опоку.
Метаморфические горные породы возникают в результате глубокого преобразования ранее образовавшихся магматических, осадочных и метаморфических пород. Минеральный состав метаморфических пород зависит от условий метаморфизма и состава исходных пород. Главными породообразующими минералами выступают магматогенные минералы ряда Боуэна, унаследованные от осадочных пород карбонаты, а также типично метаморфогенные гранаты, тальк, турмалин и др.
Всем метаморфическим породам свойственна полнокристаллическая структура, которая подразделяется на крупно-, средне-, мелко-, тонко- и скрытозернистую. Кроме того, в зависимости от формы слагающих кристаллов, выделяют структуры порфиробластовую (кристаллы угловатые) и гранобластовую (порода состоит из округлых зерен) Текстуры метаморфических пород отличаются большим разнообразием: сланцеватая текстура проявляется в параллельно-слоистом расположении пластинчатых минералов; полосчатая (гнейсовая) текстура выражается в чередовании неоднородных по мощности слоев разного минерального состава; плойчатая текстура возникает при смятии породы в тонкие складки; очковая текстура характеризуется наличием светлоокрашенных полос, расширяющихся в виде овалов.
Более детальный анализ горных пород приводится в разделах, характеризующих геологические процессы.
ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
2. 1. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫИ ФАЦИИ ОТЛОЖЕНИЙ
Вся совокупность геологических процессов ведет к образованию разнообразных горных пород, и, соответственно, к формированию различных, сложенных этими породами, форм рельефа. В зависимости от энергетического источника и места протекания, все геологические процессы можно разделить на внешние (экзогенные) и внутренние (эндогенные). Необходимо представлять, что процессы породообразования слагаются из, казалось бы, противоположных явлений: с одной стороны – образования горных пород, а, с другой стороны – их разрушения. При этом, как формирование, так и разрушение неразрывно связаны друг с другом: разрушение магматического происхождения гранитов ведет к образованию осадочных щебня или гальки, а дальнейшее изменение обломков обеспечит возникновение гнейсов – пород метаморфического происхождения. Таким образом, в литосфере непрерывно идут процессы обновления вещества, обуславливающие формирование главных тектонических структур и рельефа земной поверхности.
Экзогенными (внешними) называются процессы, протекающие на земной поверхности или на небольших глубинах в земной коре. Названные процессы осуществляются, например, текучими водами. ледниками, ветром и т.д. Деятельность этих процессов включает два важнейших вида работы: разрушение горных пород и их накопление (аккумуляцию).
Очевидно, что характер производимой работы определяется, с одной стороны, скоростью движения и массой геологического агента, а с другой – характером горных пород (их вещественным составом, плотностью и т. д.). Так, чем выше скорость движения и масса геологического агента, тем активнее идет разрушение горных пород и транспортировка обломков. С падением скорости начинается процесс аккумуляции, причем в начале на поверхность оседают самые крупные частицы, а затем все более мелкие. Главными энергетическими источниками экзогенных процессов являются солнечная радиация и сила тяжести. Поскольку солнечная радиация по земной поверхности распределяется зонально и неравномерно, ее приход изменяется по сезонам года, то и деятельность внешних процессов подчиняется тем же закономерностям. Влияние гравитации наиболее ярко сказывается в том, что чем больше угол наклона поверхности, тем активнее происходит снос материала. Самое главное в том, что, чем выше расположена территория, тем активнее разрушение и вынос обломков горных пород, а чем ниже поверхность, тем активнее аккумуляция, и, соответственно, больше мощность накапливающихся осадочных горных пород. Следовательно, наибольшие объемы осадочных горных пород накапливаются в океанах (морях).
Таким образом, работа внешних сил ведет к такому изменению земной поверхности, которое направлено на изменение форм, созданных процессами внутренними. В конечном итоге, такое изменение ведет к перераспределению горных пород и выравнивание рельефа. То есть, созданные внутренними силами выступы суши разрушаются и понижаются, а сносимые с них обломки горных пород накапливаются в океанах и уменьшают их глубину.
В зависимости от конкретных сил, определяющих характер происходящих явлений, все экзогенные процессы можно разделить на две группы: 1) процессы выветривания, 2) процессы работы внешних динамических сил. Различие между ними заключается в следующем:
– выветривание зависит от климата; осуществляется силами, воздействующими на земную поверхность стационарно и равномерно; выветривание не вызывает перераспределения масс горных пород по земной поверхности;
– внешние динамические силы работают избирательно (зависят от энергии воздействующей силы, от рельефа, состава горных пород и др.), осуществляются подвижными агентами, ведут к перераспределению масс горных пород.
Накапливающиеся на поверхности Земли горные породы объединяются в генетические типы отложений, которые, в свою очередь, подразделяются на фации.
Генетический тип отложений – это совокупность горных пород, накопленных определенным геологическим агентом.
Фация – это комплекс отложений какого-либо генетического типа, накопленный в определенных физико-географических условиях. Фации характеризуются закономерными условиями залегания, строением и составом горных пород. Отличия между фациями объясняются, прежде всего, разной динамикой условий осадконакопления. По условиям осадконакопления всю земную поверхность можно разделить на две главные области: континентальную и морскую. В континентальной, гипсометрически поднятой области, господствуют разрушение горных пород и слагаемых ими форм рельефа, а также снос продуктов разрушения. Поэтому процессы аккумуляции на суше представлены на небольших площадях, и ведут к накоплению маломощных осадочных толщ. Наоборот, в пределах гипсометрически низко расположенных океанов, процессы аккумуляции господствуют, в силу чего морским отложениям характерны огромные площади и мощности. Соответственно, более 95 % объема осадочных пород, распространенных на поверхности суши, накапливалось в океанических условиях, т.е., во время морских трансгрессий (этапов наступления моря). Очевидно, что важнейшим фактором, определяющем протекание на земной поверхности процессов либо денудации, либо аккумуляции, является тектоника – восходящие тектонические движения ведут к установлению континентальных условий денудации, а нисходящие – океанических условий аккумуляции. При смене тектонического режима, т.е. при переходе от морских условий к континентальным (или наоборот), на какое-то время на поверхности устанавливаются переходные условия (например, мелководных морских заливов).
Таким образом, можно выделить три главных обстановки осадконакопления:
– морскую (океаническую)
– континентальную
– переходную.
В составе каждой из них представлены различные генетические типы отложений:
– морские отложения: шельфовые, батиальные, абиссальные;
– континентальные отложения: элювиальные и склоновые, коллювиальные (обвально-осыпные), аллювиальные, озерно-болотные, эоловые и др.;
– переходные отложения: осадки устьевые и лагунные.
ВЫВЕТРИВАНИЕ
Выветриванием называется совокупность процессов физического и химического разрушения горных пород и минералов. Немаловажную роль при этом играют живые организмы. Выделяют два главных типа выветривания: физическое и химическое.
1. Физическое выветривание ведет к последовательному дроблению горных пород на все более мелкие обломки. Его можно разделить на две группы процессов: выветривания термического и механического.
Термическое выветривание происходит в результате резких суточных перепадов температуры, ведущих к расширению пород при нагреве и сжатию при охлаждении. Таким образом, на интенсивность разрушения горных пород влияют:
- величина суточного перепада температуры;
- минеральный состав горных пород;
- окраска горных пород;
- размер слагающих горные породы минеральных зерен.
Полиминеральные горные породы (граниты, гнейсы) разрушаются быстрее, так как у разных минералов, входящих в их состав, неодинаковые величины коэффициентов объемного расширения, в силу чего постепенно нарушается сцепление минеральных зерен и порода рассыпается на отдельные обломки (процесс дезинтеграции). Кроме того, быстрее разрушаются породы крупнокристаллические, а также темноцветные (они сильнее нагреваются, следовательно, испытывают больший суточный перепад температур). Наиболее интенсивно температурное выветривание идет на обнаженных высокогорных вершинах и склонах, а также в зоне пустынь, где, в условиях низкой влажности и отсутствия растительности, суточный перепад температур на поверхности горных пород может превышать 60° С. При этом наблюдается процесс десквамации (шелушения) скальных выступов, выражающийся в послойном отделении параллельных поверхности выступа чешуй и пластин горных пород.
Механическое выветривание осуществляется замерзающей водой, а также живыми организмами и ново образующимися минеральными кристаллами. Максимально значение замерзающей в порах и трещинах горных пород воды, которая при этом увеличивается в объеме на 9 - 10% и расклинивает породу на отдельные обломки. Такое выветривание называют морозным. Оно наиболее активно при частых (суточных) переходах температуры через 0° С, наблюдается в высоких и умеренных широтах и выше снеговой границы в горах. Расклинивающее воздействие на горные породы оказывают также корни растений, роющие животные и растущие в порах и трещинах горных пород кристаллы минералов.
В результате совокупности процессов дезинтеграции возникают минеральные обломки диаметром до 0,01 мм (мелкий алеврит).
2. Химическое выветривание ведет к изменению минерального состава горных пород или полному их растворению. Важнейшими факторами здесь выступают вода, а также содержащиеся в ней кислород, угольная и органические кислоты. Наибольшая активность процессов химического выветривания наблюдается во влажном и жарком климате. Такие природные условия способствуют постоянному разложению огромного объема растительных останков, что ведет к накоплению угольной и органических кислот, а значит, к росту содержания химически активных ионов водорода. Процессы химического выветривания осуществляются благодаря реакциям гидролиза, окисления, гидратации и растворения.
Гидролиз имеет особое значение при выветривании минералов класса силикатов и алюмосиликатов, когда в результате воздействия содержащей углекислоту воды возникают новые, более устойчивые к создавшимся условиям соединения, часть из которых может остаться на месте, а часть будет вынесена водой. При этом кристаллическая решетка минералов перестраивается или замещается новой. Таким путем идет последовательное разложение полевых шпатов в гидрослюды и в каолинит. При высоких температурах и влажности каолинит разлагается до наиболее устойчивых гидроокислов алюминия. Следовательно, на месте богатых алюмосиликатами пород возникают месторождения каолинита и алюминиевых руд.
Окисление наиболее активно проявляется в тех минералах, которые содержат закисные соединения железа, марганца и других металлов. Например, в кислой среде происходит последовательное замещение сульфидов сульфатами, а затем окислами и гидроокислами. Так, в результате выветривания пирита (FeS2) на поверхности месторождения может возникнуть «железная шляпа», состоящая из лимонита (Fe2O3 х nH2O).
Гидратация заключается в образовании новых минералов за счет присоединения воды к исходным минералам. Это может проявляться при переходе ангидрита (CaSO4) в гипс (CaSO4 х 2H2O) или гематита (Fe2O3) в лимонит (Fe2O3 х nH2O).
Растворение интенсивнее всего идет в осадочных породах хлоридного, сульфатного и карбонатного состава. Легче всего растворяются хлориды, затем сульфаты. Но наибольшим распространением в составе земной коры отличаются карбонатные породы, растворение которых привело к широкому развитию карстовых форм (см. работу подземных вод).
Интенсивность выветривания зависит от состава и исходной трещиноватости пород, в результате чего выветривание может носить избирательный характер, что ведет к первоочередному разрушению неустойчивых блоков и контрастному выделению в рельефе устойчивых массивов горных пород.
В результате выветривания на земной поверхности формируется особый генетический тип отложений – элювий - слой рыхлых неперемещенных продуктов выветривания. Состав и мощность элювия определяются составом первичных горных пород и временным фактором, а также характером процессов выветривания, который, в первую очередь, зависит от климата. Следовательно, в развитии процессов выветривания наблюдаются сезонная ритмичность и широтная зональность.
Корой выветривания называют совокупность элювиальных образований верхней части земной коры. Формирование мощных кор выветривания происходит за длительный промежуток времени на сложенных полиминеральными магматическими и метаморфическими породами равнинных территориях во влажном и жарком климате, способствующем бурному развитию растительности. Согласно Б. Б. Полынову и И. И. Гинзбургу в развитии коры выветривания на поверхности магматических пород можно выделить четыре основных стадии.
1. Обломочная – в результате господства физического выветривания на поверхности накапливаются обломки исходных пород.
2. Сиаллитная обызвесткованная (Si, Al) – протекает в начале химического выветривания, когда благодаря гидролизу и гидратации силикатов и алюмосиликатов возникают гидрослюды, монтмориллонит, бейделлит и другие минералы. Одновременно происходит частичный вынос щелочных катионов Ca, Na.
3. Кислая сиаллитная – карбонаты, возникшие при взаимодействии катионов с углекислотой, выносятся. Глубокие изменения кристаллохимической структуры силикатов ведут к образованию таких глинистых минералов, как каолинит и нонтронит.
4. Аллитная – силикаты полностью разрушаются, вместо них на поверхности формируются самые устойчивые соединения: окислы и гидроокислы железа, алюминия и кремния (гетит, гидрогетит, гиббсит и др.).
Таким образом, можно говорить и о вертикальной зональности в строении кор выветривания. На равнинных территориях во влажных или переменно-влажных условиях жаркого термического пояса в вертикальном разрезе коры выветривания обычно представлена следующая последовательность элювиальных образований. Нижняя часть сложена корой обломочного типа. Выше залегает гидрослюдисто-монтмориллонитово-бейделлитовая кора. Еще выше находится содержащая гидроокислы алюминия и железа каолинитовая или нонтронитовая кора (возникающие при выветривании соответственно кислых или основных пород). На самой поверхности расположена красноцветная латеритная (панцирная) кора, насыщенная гидроокислами железа и алюминия, придающими ей в сухом состоянии твердость обожженного кирпича.
Необходимо отметить, что по времени образования коры выветривания разделяют на современные и древние. В современных корах вертикальная дифференциация элювия практически не выражена, мощность его мала, на поверхности развивается почвенный покров. Наибольшее практическое и теоретическое значение принадлежит древним корам выветривания, изучение которых позволяет реконструировать палеогеографические условия их формирования. В них же содержатся и огромные запасы минерально-сырьевых ресурсов: боксита, гематита, малахита, каолинита, россыпи редких и драгоценных металлов и камней.
По характеру распространения древние коры выветривания бывают площадными и линейными. Площадные коры возникают на равнинных территориях в тектонически спокойных условиях, имеют большую площадь, мощность в десятки метров, обладают выраженной вертикальной зональностью. Линейные коры выветривания, достигающие толщины в 100 – 200 м и более, представлены в горных областях, а также в пределах складчатого основания равнин.
РАБОТА ВЕТРА
Работа ветра, как и других ниже перечисленных геологических сил, относится к группе динамических геологических процессов. Процессы работы ветра, накопленные ветром отложения и созданные ветром формы рельефа иначе называются эоловыми.
Эоловые процессы наиболее активно протекают при большой скорости ветра, наличии на земной поверхности рыхлых сухих мелкодисперсных горных пород, слабом развитии или отсутствии растительности.
Разрушительная работа ветра осуществляется двумя путями. Дефляция – выдувание частиц рыхлых пород воздушными струями. Дефляция бывает бороздовой (в трещинах, линейно вытянутых углублениях) и плоскостной (сдувание с большой площади). Корразия – разрушение горных пород путем истирания их твердыми частицами, переносимыми ветром. Корразия бывает точечной, бороздовой (царапающей) и сверлящей. Благодаря ней лежащие на поверхности валуны и гальки превращаются в эоловые многогранники, обычно имеющие форму трехгранной призмы (драйкантер). В результате ветровой эрозии возникают формы рельефа как отрицательные (котловины выдувания, эоловые борозды и ниши), так и положительные (эоловые столбы, иглы, обелиски). В немалой степени этому способствует избирательный характер ветровой эрозии, в первую очередь разрушающей самые слабые породы, создавая причудливые формы эоловой препарировки.
Ветровой перенос осуществляется волочением или перекатыванием крупных обломков по поверхности, скачкообразным (сальтация) перемещением крупного песка, переносом мелкого песка и пыли во взвешенном состоянии. Понятно, что характер движения обломков зависит как от скорости ветра, так и от размера и массы перемещаемых частиц. При первых двух способах движения обломки сталкиваются, истираются, шлифуются, иногда раскалываются.
Ветровая аккумуляция ведет к накоплению эоловых отложений песчаного, алевритового, реже глинистого состава. Преобладающим минералом является устойчивый к механическому воздействию кварц. Эоловые наносы образуют разной формы и размеров бугры, у которых наветренный склон пологий (обычно 5 – 10°), а подветренный крутой (до 30 – 35°). Для внутренней текстуры ветровых отложений характерна косая слоистость, параллельная подветренному склону эолового бугра, что позволяет определить направление ветра во время его образования. Однако, при смене направлений ветра, слоистость приобретает гораздо более сложный характер, типа чередования разнонаправленных наклонно лежащих вогнутых и выпуклых слоев. Наиболее распространенными эоловыми формами являются дюны и барханы. Дюны имеют овальную в плане форму, округлую вершину, высоту до нескольких десятков метров, иногда до ста метров и более. Иногда ветер выносит песок с наветренной части дюны, образуя здесь котловину выдувания. В итоге дюна приобретает параболическую форму в плане, причем «рога» параболы направлены в сторону, откуда дует ветер. Барханы возникают на открытых равнинных территориях при постоянном направлении ветра. В плане барханы имеют форму полумесяца, «рога» которого вытянуты по ветру. Высота барханов иногда достигает 30 м. Дюны или барханы часто группируются в гряды. Поверхность песчаных насыпей покрыта более мелкими эоловыми формами – знаками ряби, подобными крошечным дюнам. Скорость движения ветровых насыпей обычно составляет 1 – 2 метра в год, в некоторых случаях до нескольких десятков метров в год.