Глава 6. Экзогенные процессы

Все геологические процессы принято разделять на две группы: процессы внутренней геодинамики, или внутренние эндогенные процессы, и процессы внешней геодинамики, или внешние экзогенные процессы. Эндогенные силы стремятся к расчленению и усложнению рельефа земной поверхности, а экзогенные силы выравнивают поверхность Земли. Во взаимодействии эндогенных и экзогенных процессов происходит развитие земной коры и ее поверхности.

Экзогенные процессы – это геологические процессы, обусловленные внешними по отношению к Земле источниками энергии (преимущественно солнечное излучение) в сочетании с силой тяжести. Они протекают на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры в форме механического и физико-химического её взаимодействия с атмосферой и гидросферой. Экзогенные процессы подразделяются на три большие группы: процессы выветривания, процессы денудации и процессы аккумуляции, или осадконакопления.

Выветривание – это сложные разнообразные процессы разрушения и изменения минералов и горных пород, происходящее на земной поверхности и вблизи нее под воздействием физических, химических и органических агентов. Разрушение (изменение) горных пород и минералов при выветривании может происходить как механическим и химическим, так и биологическим путем. Выветривание не приводит к существенным изменениям земной поверхности, а только подготавливает материал для денудации. Денудация и аккумуляция тесно взаимосвязаны.

Под денудацией понимается совокупность процессов сноса продуктов разрушения горных пород, создаваемых в основном выветриванием, с возвышенных участков суши в понижения рельефа – долины, озерные котловины или морские бассейны. Главными агентами денудации являются сила тяжести, текучие воды, ветер, движущиеся ледники.

Процессы денудации проявляются на суше и приводят к постепенному выравниванию земной поверхности. Денудация является наиболее активным фактором преобразования земной поверхности, приводящим в движение огромные массы вещества и к разрушению шаг за шагом целых горных систем и превращению их в равнины.

Аккумуляция представляет собой процессы накопления продуктов разрушения горных пород, подготовленных выветриванием и перемещенных в результате процессов денудации в пониженные участки земной поверхности. Процессы денудации наиболее интенсивно проявляются на возвышенных участках суши, которые называются областями денудации, в то время как в понижениях рельефа – в речных долинах, озерах и особенно в морях - происходит накопление осадков.

В районе практики мы наблюдали деятельность таких экзогенных процессов, как выветривание, деятельность поверхностных текучих вод, деятельность подземных вод, деятельность моря в зоне побережья.

6.1. Геологическая деятельность процессов выветривания.

Процессы механического разрушения и химического изменения горных пород и минералов под влиянием колебаний температуры, воздействием воды, кислорода, углекислого газа, а также животных и растительных организмов при их жизни и отмирании принято называть выветриванием.

Процессы выветривания происходят главным образом на суше, но частично и на дне водных бассейнов.

Факторами выветривания являются нагревание пород и минералов солнечными лучами (инсоляция), кислород, углекислый газ и водные пары атмосферы, вода, выпадающая на поверхность Земли и проникающая в ее верхние горизонты, органическое вещество и живые организмы.

Выделяют три основных типа выветривания:

1) Физическое (механическое) выветривание.

2) Химическое выветривание.

3) Биологическое выветривание.

Физическое выветривание.

Данный тип выветривания горных пород и минералов связан с колебаниями температуры (температурное выветривание), механическим воздействием замерзающей в трещинах и порах горных пород воды (морозное выветривание), развивающейся корневой системой деревьев, жизнедеятельностью роющих животных, кристаллизацией солей и др. В результате в горных породах и минералах образуются и расширяются трещины, по которым породы и минералы распадаются на обломки разных размеров: глыбы, щебень, дресву, песок. При этом состав конечных продуктов выветривания не меняется и полностью зависит от минерального состава, структуры и текстуры исходных пород. Чем мельче и однороднее обломки горных пород, тем они устойчивее по отношению к физическому выветриванию, которое по мере измельчения материала замедляется и, наконец, практически прекращается.

На примере маршрута № 8 (г. Южное Демерджи) мы могли пронаблюдать физическое выветривание. Целью данного маршрута являлось: изучение строения главной гряды Крымских гор, изучение процессов выветривания, изучение эоловых процессов, а также изучение склоновых процессов (обвалы и осыпи).

На маршруте мы познакомились с 5 ярусами (формами) выветривания:

1. Ярус – нишевокарнизные и грибообразные формы. (рисунок 48)

2. Ярус – столбчатые и башенные формы. (рисунок 49)

3. Ярус – округлые формы. (рисунок 50)

4. Ярус – бастионные и крепостные формы. (рисунок 51)

5. Ярус – пьедестальные формы. (рисунок 52)

Нишевый ярус выветривания находится в конгломератах, сцементированных песчаниками. При выветривании конгломератов образуются галечные осыпи. Происходит это из-за того, что галька прочнее, чем цемент. Процессы корразии и дефляции, постоянно удаляющие продукты выветривания и обнажающие всё новые участки породы, а также гравитационные процессы, смещающие обломочный материал по склону, способствуют активному формированию разнообразных причудливых форм выветривания на юго-западном склоне г. Демерджи. Активизации процессов выветривания здесь способствует высокая солнечная инсоляция крупных склонов южной экспозиции.

Немалую роль в смыве продуктов оказывают периодические ливневые осадки, характерные для ЮБК, также сопровождающиеся формированием селевых потоков. В обнажении в точке наблюдения №34 развиты нишево-карнизные формы выветривания. Наиболее подвергнута выветриванию центральная часть обнажения, в которой в результате дефляции образовались характерные пустоты. Породы представлены конгломератами.

Рисунок 48 - Нишевокарнизные и грибообразные формы

В точке наблюдения №35 наблюдали столбообразные и башенные формы выветривания. В разрезе они соответствуют массивным песчаникам, гравелитам с линзами галечных конгломератов. Последние при выветривании образуют линейные ниши на поверхности стенки. Наличие систем вертикальных трещин образует и обеспечивает преобладание высоких удлиненных форм выветривания. Стенка разбита на несколько пачек. Нижняя половина разреза соответствует вертикальным башенным формам. Верхняя часть столбообразна с характерными полосами, углублениями на месте слагающих конгломератов или выступающими ребрами прочных песчаников. Выше на пологой плохообнажённой части склона располагаются слабозадернованные подвижные осыпи из продуктов выветривания конгломератов.

Рисунок 49 - Столбчатые и башенные формы

В точке наблюдения №36 видны три верхних яруса выветривания. Для третьего яруса характерны округлые, пышные, раздутые формы - результат выветривания гравелитов, песчаников мощной однородной толщи. Четвёртый ярус представлен бастионными и башенно-крепостными формами мощной однородной толщи верхнеюрских конгломератов. Для этого яруса выветривания характерно наличие ячеек дефляции и круглых башен, отделенных от склона, образующих каменный лес. Примером такой формы выветривания является голова Екатерины. Пятый, самый верхний ярус, представлен пьедестальными приземисто-ребристыми уплощенными формами выветривания.

Рисунок 50 - Округлые формы выветривания

Рисунок 51 - Бастионные и крепостные

Рисунок 52 - Пьедестальные формы выветривания

В процессе изучения данной территории, студенты получили возможность подняться до наивысшей точки г. Южное Демерджи, поэтому мы лично увидели все ярусы выветривания.

Химическое выветривание

Это процессы химического разложения минеральных компонентов породы и образование за их счет новых минералов, устойчивых в физико-химических условиях земной поверхности.

Процессы физического и химического выветривания взаимосвязаны и происходят одновременно. Вместе с тем механическое разрушение пород опережает и подготавливает материал для химического выветривания. Химическое разложение минеральных компонентов наиболее интенсивно идет в мелко раздробленных и водопроницаемых породах.

Главные факторы химического выветривания - вода, кислород, углекислый газ, органические кислоты и др. Активность химического выветривания связана с разными причинами, однако определяющую роль играют климатические условия. В нашем случае климат был жарким и влажным, что благоприятно влияет на химическое выветривание.

Типы реакций при химическом выветривании различны в зависимости от состава горных пород и условий. Главнейшими являются: растворение, окисление, гидратация, карбонизация, гидролиз.

Окисление - взаимодействие горных пород с кислородом и образование оксидов или гидроксидов, если присутствует вода. Окисление протекает в приповерхностной зоне, куда могут проникнуть атмосферные воды, богатые кислородом. Легко такие реакции протекают у сульфидов. (рисунок 53)

Рисунок 53 - Новопетропавловский карьер. Лимонитизация.

Биологическое выветривание

Огромная роль в процессах выветривания принадлежит органическому миру. Влияние растительных и животных организмов на литосферу заключается в механическом разрушении и химическом разложении горных пород под действием выделяемых кислот, и , и жизнедеятельности организмов.

Механическое воздействие организмов проявляется в сверлении, росте корней растений, которые проникают в трещины горных пород и постепенно разрушают их.

Роль организмов в химическом выветривании определяется тем, что они способны захватывать различные химические элементы из разрушаемой горной породы и выделять в процессе жизнедеятельности различные химически активные кислоты и кислород.

Процессы биологического выветривания мы наблюдали в маршруте №4 (Мраморный карьер. Пещера Эмине-Баир-Хосар).

Рисунок 54 - Естественный вход в пещеру Эмине-Баир-Хосар