Глава 6

Элювиальный ряд (коры выветривания)

В этот ряд входят элювиальный и почвенный генетические типы.

6.1. Элювиальный тип

Продукты выветривания, как отдельный тип четвертичных обра­зований, были впервые выделены геологом Траутшольдом в 1870 году. В 1883 г. С.Н.Никитиным для их обозначения был введен тер­мин элювий (от лат. слова eluvio - вымывать). Элювий представляет собой разнообразные продукты выветривания, оставшиеся на месте своего образования и не испытавшие смещения. Для элювия харак­терна тесная связь химического и минералогического состава с под­стилающими материнскими горными породами. В нем отсутствуют принесенные извне минеральные примеси и посторонние обломки. Присутствующие обломки не окатаны и не сортированы. Слоистость для элювия не характерна. Однако в химически преобразованном элювии может сохраниться реликтовая слоистость, т.е. слоистость исходной породы.

Особенностью элювиальных образований, кроме сохранения ре­ликтовых структур и.текстур, является постепенность переходов но­вообразованного материала в исходную материнскую породу. Основ­ной природный процесс, под воздействием которого формируется элювий, - это выветривание. В процессе выветривания коренные породы подвергаются физико-биохимическим преобразованиям. При этом и степень преобразования материнских пород и мощность элю­вия зависят от нескольких факторов: климата, литологии пород, про­должительности воздействия процессов выветривания, а также рельефа поверхности. Климат обусловливает прежде всего тип вы­ветривания - физическое или химическое. Физическое выветривание происходит под действием постоянно меняющихся суточных и се­зонных температур, а также процессов периодического замерзания - таяния воды. Химическое выветривание протекает в основном при

Рис. 7. Принципиальная схема строения ко­ры выветривания.

I - коренные породы; 2 - зона дезинтеграции; 3 - зона выщелачивания; 4 - зона глинистых минералов; 5 - зона оксидов и гидрооксидов; 6 - почва

положительных температурах, действии кислорода и углекислого газа, поставляе­мых растительностью, а также осадка­ми. На ранней стадии выветривания про­исходит механическое разрушение пород, которое наиболее активно протекает в условиях континентального, а также жаркого, но сухого (аридного) климата. Порода теряет свою монолитность, разбиваясь системой трещин на блоки, и постепенно превращается в дресву - рыхлую мелкообломочную с мелкоземом массу. В образовавшейся рыхлой толще начинается процесс химиче­ского выветривания, который также сопровождается и дальнейшим механическим разрушением нижележащих слоев. Наиболее интен­сивно химическое выветривание идет в условиях влажного (гумидно- го) умеренного, тропического и экваториального климата.

• ——— т - • тттт • ■ 1 ■ * —— • 1	+ t >
	v у 3 1 4
	5
4- 4- 4- 4- + 4- 4- 4- + 4-4-4-	Т 6

При длительном воздействии химического выветривания форми­руется мощный элювий или кора выветривания с характерной верти­кальной зональностью. В корах выветривания так называемого пол­ного профиля обычно выделяются четыре зоны (рис. 7), различные по минералогическому составу и отражающие стадийный ход геохими­ческих процессов, последовательно сменяющих друг друга в процес­се разрушения пород снизу вверх, начиная от коренных пород (1), это зоны : дезинтеграции (2), выщелачивания (3), глинистых минералов (4), оксидов и гидрооксидов (5) и почвы (6). Зона дезинтеграции пред­ставляет коренные породы, подвергшиеся механическому разруше­нию до обломков различных размеров. В зоне выщелачивания проис- :одит извлечение щелочных и щелочно-земельных элементов, глав- [ым образом Са и Na, которые образуют пленки. В зоне глинистых линералов происходят глубокие изменения кристаллической струк­туры силикатов с образованием каолинита, нонтронита и др. Для зо­ны оксидов и гидрооксидов характерно обогащение окислами железа или алюминия, что придает коре выветривания красный цвет. В зави­симости от состава коренного субстрата эти зоны слагаются различ-

различными минеральными ассоциациями. В корах неполного про­филя одна или две зоны могут отсутствовать.

Вторым фактором, влияющим на ход элювиального процесса, яв­ляется литология, или вещественный состав материнских пород. При физическом выветривании состав пород практически не влияет на механический состав элювия, поскольку и сланцы, и граниты, и другие породы при механическом разрушении превращаются в дрес­ву. Но, чем интенсивнее химическое выветривание, тем в большей степени состав и строение кор выветривания зависят от различий коренных пород. Так, коры выветривания, развитые на гранитах или базальтах, существенно отличаются друг от друга по минералогиче­скому составу.

Фактор времени непосредственно влияет на степень разрушенно­сти и вещественного преобразования (материнских) коренных пород и мощность элювия. Чем длительнее процесс разрушения пород под воздействием физического или химического выветривания, тем, есте­ственно, более интенсивны и глубоки преобразования материнской породы, тем отчетливее выделяются зоны в корах выветривания. Од­нако не следует забывать, что процесс формирования коры выветри­вания полного профиля очень длительный и охватывает десятки мил­лионов лет, далеко выходя за временные рамки четвертичного перио­да. Так, во многих горных регионах кора выветривания начала фор­мироваться еще в мезозое на этапе платформенного развития, насту­пившим после герцинского или киммерийского орогенеза. И лишь в благоприятных условиях, главным образом, тропического или эква­ториального климата, она продолжает формироваться и в течение четвертичного периода. Однако разделить этот процесс на временные отрезки очень трудно. Заведомо четвертичными являются коры вы­ветривания, развитые на относительно молодых - мио- цен-плиоценовых поверхностях выравнивания.

Влияние рельефа на формирование элювия проявляется в том, что наиболее интенсивно оно идет на горизонтальных или слабо накло­ненных поверхностях. В этих условиях поверхностные воды, насы­щенные кислородом и другими химическими агентами, эффективно проникают вглубь пород, не стекая по склонам. Наибольшая мощ­ность кор выветривания наблюдается в условиях обширных равнин или плоскогорий. Здесь развиты площадные коры выветривания. Од­нако в условиях тропического и экваториального климата кора вы­ветривания часто формируется и на достаточно крутых склонах. По­мимо площадных иногда формируются линейные коры выветривания, приуроченные к узким полосам, представляющим собой раздроблен­ные, трещиноватые зоны тектонических нарушений.

В зависимости от ведущей роли климатического или литологиче- ского факторов в процессе формирования элювия выделяются кли- матогенный или литогенный типы.

Рассмотрим формирование элювия на магматических или мета­морфических породах, имеющих силикатный состав (граниты, габб­ро, гнейсы и др.) в различных климатических обстановках. В холод­ном или жарком аридном климате пустынь в условиях преобладания физического выветривания при резких суточных и сезонных колеба­ниях температур на них образуется маломощный щебнисто-глыбовый или дресвяно-щебнистый элювий. Это преимущественно продукты механического разрушения пород. В условиях теплого семиаридного климата степей и саван в составе элювия появляются глинистые ми­нералы, образующиеся в результате химического изменения первич­ных силикатов. Это - гидрослюды и монтмориллонит. Иногда здесь присутствуют хлориды и гипс, унаследованные от материнских по­род или вновь образованные. В условиях гумидного климата все рас­творимые компоненты выщелачиваются и выносятся, а в составе элювия преобладают глинистые минералы - гидрослюды или каоли­нит. Высвободившиеся при выветривании гидроокислы железа пред­ставлены лимонитом, придающим элювию бурую окраску.

Во влажных субтропиках и тропиках формируются мощные глу­боко преобразованные глинистые коры выветривания полного про­филя, имеющие ярко-красный или оранжевый цвет. Слагающий их элювий в основном состоит из глинистых минералов группы каолина, а гидроокислы железа представлены гетитом и гидрогетитом. Эти коры выветривания носят название "латериты" (от латинского слова "later" - кирпич) или terra rossa (красная земля). С ними часто связа­ны месторождения бокситов.

На осадочных породах полно развитые коры выветривания фор­мируются преимущественно на карбонатных породах - известняках и доломитах. В условиях умеренного климата зона дезинтеграции по­род сменяется вверх зоной известковой или доломитовой муки, в составе которой преобладают карбонаты и глинистые минералы. В

тропическом климате элювий карбонатных пород также имеет лате- ритный характер.

На молодых рыхлых отложениях коры полного профиля встреча­ются крайне редко, так как они не успевают образоваться. Однако в жарком тропическом климате образование красноцветной коры вы­ветривания неполного профиля происходит достаточно быстро. Так, в низовьях р. Брахмапутра отложения низкой и высокой пойм не со­держат красноцветов, но уже первая надпойменная терраса с возрас­том около 20 тыс. лет целиком сложена красноцветными отложения­ми, образовавшимися за счет химического выветривания молодого аллювия.

Крайней противоположностью тропическому элювию является криогненный элювий, обязанный своим происхождением морозному выветриванию в обстановке полярного и нивального климата. Мо­розное выветривание выражается в дроблении горных пород под влиянием расклинивающего действия замерзающей в трещинах воды, значительно увеличивающей свой объем при переходе в лед. На скальных породах различного состава это приводит к образованию маломощного грубощебнистого или даже крупноглыбового элювия. Он содержит немного мелкозема, состоящего преимущественно из песчаных и пылеватых частиц. Элювий, развивающийся на терриген- ных осадочных породах песчано-глинистого состава, представлен щебнисто-дресвяным материалом со значительной примесью мелко­зема. Мелкозем обычно замывается дождевыми и талыми водами вглубь между обломками. Поэтому с поверхности такой элювий вы­глядит как щебнистые россыпи или глыбовые развалы. При увеличе­нии влажности климата количество мелкозема возрастает.

В рыхлых мерзлых породах в условиях постоянной мерзлоты об­разуются глубокие ледяные клинья, для образования которых необ­ходимы длительные отрицательные температуры (-5 - -10°С) поверх­ностного слоя грунта и маломощный снеговой покров (не более 50 см). На арктическом побережье Канады известны ледяные кли­нья глубиной до 4 м, имеющие на поверхности ширину 1,5-10 см и длину до 5 м.

В условиях близкого залегания к поверхности многолетней мерз­лоты образуется сезонно-талый слой, в котором идут специфические криогенные процессы: периодическое образование ледяных прожил­ков и вкраплений (шлиров), разрывающих рыхлый грунт, мерзлотное

Рис. 8. Схема строения криогенного элювия.

1 - верхняя зона (бронирующий слой); 2 - вторая зона, представленная смесью дресвы и щебня с мелкоземистым материалом; 3 - третья зона грубых обломков с малым со­держанием мелкозема; 4 - нижняя зона начального разруше­ния коренных пород; 5 - коренные породы

пучение и сортировка, приводящие к выморажи­ванию грубообломочного материала (щебня, глыб, валунов) к поверхности, образование крио- турбаций в процессе солифлюкционного течения грунта в результате весеннего оттаивания рыхло­го материала. Под воздействием мерзлотных процессов криогенный элювий приобретает зональное строение (рис.8). Верхняя или первая Зона обычно представлена слабо дифференцированной смесью обло­мочного материала, и она часто образует так называемый бронирую­щий слой. Накопление у поверхности грубообломочного материала объясняется его выпучиванием снизу и вмыванием в нижние гори­зонты тонкого материала. Вторая зона характеризуется несортиро­ванной смесью тонкозернистого материала с дресвой и щебнем. Тре­тья зона представлена горизонтом слабо сцементированных глыб с малым содержанием мелкозема. Нижняя (четвертая) является зоной начального разрушения коренных пород.

Общей чертой всех выделенных зон является присутствие льда как специфического для криолитозоны минерального образования. Для каждой зоны характерен свой типоморфный комплекс гипергенных минералов. Глубина зоны интенсивного физического выветривания коренных пород в целом соответствует глубине их сезонного промер­зания и протаивания и обычно составляет не более 1 м.

Характерной особенностью криогенного элювия в зоне вечной мерзлоты является накопление в нем при разрушении пород субстра­та пылеватых (алевритовых) частиц размером 0,05-0,005 мм. Круп­ные частицы дробятся, пока не достигнут указанной величины, а бо­лее мелкие, глинистые слипаются, коагулируют, образуя устойчивые агрегаты. В конечном итоге в криолитозоне на поверхности мерзлых горных пород, в особенности рыхлых, возникает слой криогенного элювия, состоящий преимущественно из пылеватых частиц. В преде­лах тундровых равнин он образует плащеообразные покровы мощно­стью до 3-5 м, облекающие водоразделы.

ОСР&О

CQ оа

I д.1 д 1Д I-д'1Д1Д1 Гд гд'гдч'д

Г Д 1 Д ГД г

ООо

'^Э'ОЮ

ioiOIOI

48