Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Науки о Земле. Учебное пособие
.pdf
рельефа, при которых образуются линейно вытянутые понижения. Устье наиболее мелких понижений (рытвин, мелких оврагов) обычно связано со склонами более крупных понижений
(глубоких оврагов, рек). Эрозия бывает глубинной (донной) и
боковой. При донной эрозии углубляется дно понижения, при
боковой – его склоны.
При своем движении вода в виде потока по дну оврага выносит продукты размыва горных пород и почв к его устью. Здесь
кинетическая энергия потока, разделяющегося на более мелкие
ручьи и струи, резко падает, и продукты размыва выпадают в
осадок: у выхода оврага – самые крупные обломки, ниже – более
мелкие. В устьях оврагов и балок формируются пролювиальные
отложения в виде конуса (конус выноса). Они обычно представлены обломочными породами различного типа: глыбы, галечники, глинистые отложения различных физических свойств.
В группе временных потоков выделяются горные потоки –
сели, осаждающиеся на дне ущелий. Они возникают при ливневых осадках или прорывах воды из высокогорных озер. Селевые
потоки, спускаясь по крутым склонам, приобретают огромную
разрушительную силу и в короткий отрезок времени могут изменить ландшафт местности.
Геологическая деятельность постоянных водных потоков.
К постоянным водным потокам относятся реки. При своем движении воды рек размывают горные породы (эрозия), переносят
продукты размыва (транспортировка) и откладывают их в понижениях рельефа (аккумуляция). Отложение продуктов размыва
происходит в пределах русла, поймы реки и в водоеме, куда впадает река. В результате вырабатывается речная долина, и формируются аллювиальные отложения.
Аллювий представлен различными по гранулометрическому составу песчано-глинистыми породами в равнинных реках и
гравийно-галечниковыми отложениями - в горных. При этом галечники, гравий, пески залегают в нижней части отложений, а
мелкозернистые породы (супеси, суглинки, лёссы) – в верхней.
Поверхностными текучими водами в результате абляции и эрозии
выносится огромное количество различных соединений в растворенном виде и в виде твердого стока. В результате суша опуска-
21
ется до 1 мм за 12 лет. Водная эрозия и выветривание наносят
большой вред сельскому хозяйству. В свою очередь, распашка
склонов, выпас скота на склонах способствуют развитию водной
эрозии.
Геологическая деятельность подземных вод. Все воды, на-
ходящиеся ниже поверхности Земли, относят к подземным водам.
До глубины около 15 км они могут передвигаться (подземные
потоки) или быть неподвижными (застойные воды). Степень разрушения пород подземными водотоками или застойными водами
зависит от их водопроницаемости. К водопроницаемым относятся породы с большим числом крупных полостей (пески, гравий),
к слабопроницаемым – породы, в полости которых не обеспечивается течение больших масс воды (легкие суглинки); к водоупорным – водонепроницаемые породы (глины, тяжелые суглинки).
При длительном воздействии на горные породы вода способна растворить даже кварц. Процесс перевода в водный раствор молекул, агрегатов молекул или ионов из горных пород называют выщелачиванием. Скорость выщелачивания прямо пропорциональна температуре воды, скважности пород, содержанию
в воде активных компонентов.
С выщелачиванием очень тесно связаны процессы образования карста. Карст – это совокупность отрицательных форм
рельефа и пустот в хорошо растворимых породах: известняках,
гипсах, доломитах.
Суффозия – процесс механического выноса подземными
водами рыхлых пород. В результате такие породы проседают, и
на поверхности образуются провалы и воронки округлых очертаний, заполненные водой. Процесс отложения осадков из подземных вод (выпадение твердых веществ) начинается при понижении температуры: уменьшаются скорости фильтрации, изменяются концентрации растворов.
В рыхлых породах образуется цемент. Кальций, кварц, гидроксиды железа, выпадая из раствора, скрепляют обломки в монолитную массу. При выпадении осадков возможно образование
полезных ископаемых, залежи которых имеют большие запасы
22
(жилы барита, кальцита, флюорита, опала, халцедона и месторождения железных и марганцевых руд).
Геологическая деятельность озер и болот. Она обусловле-
на разрушением горных пород, слагающих крутые берега и прибрежные части дна озера (озерная абразия), разносом и сортировкой обломочного и растворенного материала внутри озера и,
самое главное – накоплением (аккумуляцией) осадков на дне
озера.
Озерные (лимнические) отложения делятся на механиче-
ские, химические и органогенные; преобладание какого-либо типа зависит от климатических особенностей, рельефа местности и
площади водосбора озера. Лимнические отложения характеризуются тонкой слоистостью. В горных озерах преимущественно
находятся механические отложения с формированием у берегов
галечника и гравия, а дальше – от песка до мелкозернистых осадков. У озер равнинных областей в прибрежной части откладываются пески или илы, а дальше от берега – илы и глинистые осадки. Химические осадки характерны для озер засушливой зоны.
Участки земной поверхности с устойчивым избыточным
увлажнением верхних горизонтов почв и грунтов и имеющие в
разрезе слой торфа не менее 0,3 м относятся к болотам. Избыточно увлажненные участки, не содержащие в разрезе торфа или содержащие его меньше 0,3 м, называются заболоченными. По
месту формирования болота делятся на приморские и внутриконтинентальные, которые, в свою очередь, могут быть низинными,
верховыми и промежуточными.
Низинные болота могут образоваться при заболачивании
суши и водоемов (озер) и содержать следующие отложения (снизу вверх): пески, глины, диатомиты, мергели, или известняки,
сапропели, камышовый, тростниковый, осоковый и моховый
торф. При заболачивании суши они формируются на пониженных элементах рельефа (низкие террасы рек, берега водохранилищ, озер), в пределах которых уровень грунтовых вод находится у поверхности земли.
Верховые болота образуются при заболачивании лесов и
суходольных лугов на равнинных междуречьях и пологих скло-
23
нах: обычно на участках с неглубоким расположением слабоводопроницаемых или водонепроницаемых породы.
Главная геологическая роль болот заключается в накоплении углеводородных горючих соединений, образовании торфа и
каменных углей.
Геологическая деятельность ледников. Ледники – это масса поверхностного льда, способная передвигаться по уклону
вниз. Они делятся на горные, материковые и промежуточные.
Похолодание способствует разрастанию горных ледников, которые переходят в промежуточные, а затем в материковые. При
движении ледника вырабатывается корытообразная долина –
трог, разрушаются породы, по которым движутся ледники, переносятся и при таянии льда откладываются на поверхности продукты разрушения. Отложения, связанные с деятельностью ледников, называются гляциальными.
Обломочный материал движущегося ледника образует
движущуюся морену. Обломочный материал откладывается без
сортировки и образует отложенную морену. В областях распространения обломочных материалов рельеф может быть холмистый и равнинный. По составу обломочный материал представлен щебнем, песком, супесью, суглинком и песчанистой неоднородной глиной. Воды, образующиеся при таянии льда, размывают обломочный материал и другие осадки, переносят продукты
размыва, одновременно сортируя их по массе, откладывают их в
пониженных или равнинных элементах рельефа. В результате
этих процессов образуются отложения, представленные галечником, гравием, песком, суглинком и лёссом. В понижениях, заполненных водой, образовавшейся от таяния льда, формируются
озеро-ледниковые отложения: переслаивающиеся глины, супеси
и суглинки.
Геологическая деятельность моря. Моря и океаны, находясь в непрерывном движении, постоянно взаимодействуют с
окружающей средой и производят работу по разрушению горных
пород, переносу продуктов разрушения, отложению осадков и
образованию новых пород. По своему масштабу среди экзогенных процессов деятельность морей и океанов можно считать исключительно грандиозной. Породы, слагающие берега морей и
24
океанов, разрушаются ударами волн и силами, возникающими
при отливе воды.
В результате абразии на крутых берегах формируется абразионный уступ, а у подножия уступа – абразионная терраса. Граница берега отступает. Размыв берега может сопровождаться
оползнями, обрушениями, обвалами слагающих берега пород.
Этот процесс разрушает, а иногда и уничтожает острова. Абразия берегов по мере их отступания и увеличения ширины абразионной террасы затухает. Если же береговые течения будут
уносить обломочный материал с абразионной террасы, то абразионная деятельность вновь усилится.
При отложении морских осадков формируются осадочные
горные породы морского происхождения, составляющие 90 %
всех осадочных горных пород. Морские осадки по условиям образования делятся на три группы: терригенные, образующиеся из
обломочного материала, поступающего с суши от разрушения
горных пород, и вулканических выбросов; химические, осаждающиеся химическим путем из воды; органогенные, формирующиеся на дне моря из остатков или при участии морских организмов.
В приливно-отливной полове формируется литоральная зона, где в основном образуются терригенные осадки (галечник,
гравий, песок). Органогенные осадки (торф и др.) могут отлагаться на заболоченных морских побережьях. Химические осадки
образуются редко, в основном в теплых морях (известковые
осадки).
На материке формируется некая зона – от уровня отлива до
глубины 200 м, где терригенные образования представлены песками и илами. Широко распространены органогенные осадки: в
теплых морях – карбонатные: известняки-ракушечники, коралловые накопления; в холодных морях – кремнистые. Химические
осадки этой зоны часто являются полезными ископаемыми (руды
железа, марганца, алюминия, фосфаты).
На континентальном склоне осадки однородны и мелкозернисты, при этом терригенные осадки представлены синим, зеленым, красным и вулканическим илами, органогенные осадки –
коралловым илом.
25
Ложе океанов и морей покрыто известковым и кремниевым
органогенными илами. Терригенные осадки образуются красной
океанической глиной за счет космической, вулканической и эоловой пыли, обломочным материалом с айсбергов и остатками
организмов (зубы акул, обломки костей китов).
Диагенез осадков. Все типы морских и континентальных
осадков превращаются в осадочные горные породы путем их уплотнения, обезвоживания (дегидратации), цементации и перекристаллизации, т. е. идет процесс диагенеза (перерождения). Осадки
морского происхождения (известняки, доломиты, гипс, глины,
мергели, диатомиты, песчаники и др.) составляют основную массу осадочного чехла земной коры.
1.3. Связь антропогенной деятельности
с геологическими процессами
Деятельность человека, влияющую на геологические процессы, можно представить тремя направлениями: развитием
сельского хозяйства, разработкой полезных ископаемых, строительством различного рода сооружений.
При распашке целинных земель, орошении и осушении активизируются такие процессы, как эрозия, абляция, дефляция и
выветривание. При орошении могут идти также процессы засоления и заболачивания земель. Кроме того, внесение удобрений к
ядохимикатов изменяет состав и свойства почв и подземных вод.
При добыче полезных ископаемых горные породы, вскрываемые карьерами, шахтами, шурфами и скважинами, вследствие
поступления к ним воздуха и воды подвергаются процессам выветривания. Почвы и поверхностные породы могут оседать над
образовавшимися в результате выработки полезного ископаемого
пустотами и даже проваливаться в них. Оседание поверхности
земли происходит и при откачке грунтовых вод, при осушении
заболоченных земель и болот, при наличии в осушаемой зон торфа, а также в результате длительного отбора напорных подземных вод, нефти и газа из водо-, нефте- и газоносных горизонтов, в
кровле которых залегают глинистые породы.
26
При снижении пьезометрического уровня уменьшается
компенсационное влияние напорных вод на породы кровли водоносных горизонтов и толща пород выше их опускается по мере
снижения уровня воды, нефти и давления газа. При образовании
близ шахт и карьеров отвалов пустой породы интенсифицируются процессы дефляции частиц этих пород, что приводит к загрязнению воздуха.
При строительстве инженерных и гидротехнических сооружений активизируются процессы заболачивания, выветривания, абляции, дефляции, вызывая просадку, переработку берегов водохранилищ и др.
Контрольные вопросы
1. Каковы строение, состав, состояние Земли и земной коры?
2. Каковы основные процессы образования осадочных,
магматических и метаморфических пород?
3. Какие явления относят к экзо- и эндогенным процессам?
4. Что такое магматизм, метаморфизм и тектоника?
5. Какое значение имеет физическое, химическое и органи-
ческое выветривание в формировании земной коры?
6. Какова роль человека в формировании современного об-
лика земной коры?
27
ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ
Почва, или правильнее почвенный покров, - не что иное,
как специфическая среда между литосферой, атмосферой и биосферой, участвующая в многочисленных круговоротах, происходящих между компонентами экосистемы: энергией, водой, биогенными элементами. Среди них особое место занимают круговороты азота, кремния, железа, алюминия и др.
Почва - это живое тело, поскольку представляет собой не
только среду, в которой происходят различные физические, химические и биологические явления, но она испытывает постоянные изменения, имеет такой же регулируемый обмен веществ,
как и организованное тело, поэтому эта формация является переходным мостиком между областью инертных пород и миром
организованных индивидуумов - жизнью.
По своей природе, положению и роли почва представляет
собой компонент биосферы и продукт взаимодействия между
биотической и небиотической средой, образуя специфическую
зону концентрации живых организмов, их энергии, продуктов
обмена веществ и разложения. Почва и растительность покрывают земную кору, образуют неделимое целое - почвенноэкологическую систему мира - систему, в которой растение и
почва взаимосвязаны.
2.1. Происхождение, составные части и свойства почв
2.1.1. Общая схема почвообразовательного процесса
Все почвы земного шара образуются из горных пород, называемых почвообразующими или материнскими. Горные породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические горные породы образовались из силикатных сплавов (магмы), застывшей в глубине земной коры, или излившейся на поверхность Земли. Эти породы имеют кристаллическое или скрытокристаллическое строение, плотное сложение и
являются почвообразующими в редких случаях (граниты, пегматиты, дуниты и др.).
28
Метаморфические породы – вторичные массивнокристаллические породы, образовавшиеся из магматических или
осадочных в недрах земли в результате глубоких превращений
(сланцы, гнейсы). Их значение в почвообразовании тоже мало.
Осадочные горные породы – вторичные породы, образующиеся в результате выветривания магматических горных пород
(глины, суглинки, лессы, пески, гипс и т.д.). Среди осадочных
пород важную роль в почвообразовании имеют карбонатные отложения – известняки, мергели, доломиты, мел. Осадочные породы дочетвертичного периода являются плотными, осадочные породы четвертичного периода характеризуются благоприятными
для почвообразования свойствами: рыхлым сложением, пористостью, водопроницаемостью, водоудерживающей и поглотительной способностью и являются главными почвообразующими породами.
Образование почв из горных пород происходит под воздействием двух взаимосвязанных между собой процессов – выветривания и почвообразования.
Выветривание – совокупность разнообразных процессов
изменения горных пород и их минералов под воздействием атмосферы, гидросферы и биосферы. Выветривание бывает физическое, химическое, биологическое.
При физическом выветривании под влиянием воды, ветра,
температуры происходит механическое разрушение горной породы на отдельные обломки без изменения химического состава.
Химическое выветривание происходит под влиянием воды,
углекислого газа, кислорода и проявляется в разрушении горной
породы с изменением ее химического состава и образованием
новых вторичных минералов и соединений. При этом повышение
температуры увеличивает скорость процесса. Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород – гидролиз приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных
элементов кристаллической решетки на ионы водорода
KalSi3O8 + H2O → HalSi3O8 + KOH
ортоклаз
Окислению подвергаются минералы, содержащие способные к окислению элементы. Характерным примером окислитель-
29
ных реакций при выветривании может служить взаимодействие
сульфидов с молекулярным кислородом
2FeS2 + 7O2 +2H2O = 2FeSO4 + 2H2SO4,
12FeSO4 + 6H2O + 3O2 = 4Fe2(SO4)3 + 4Fe(OH)3,
2Fe2(SO4)3 + 9H2O = 2Fe2O3⋅3H2O + 6H2SO4.
В процессе окисления изменяется первоначальная окраска
горных пород, появляются желтые, бурые, красные тона.
В процессе физического и химического выветривания из
твердых горных пород образуется рыхлая почвообразующая (материнская) порода. В отличие от горных пород она является физической средой для поселения живых организмов. Она обладает
пористостью, связываемостью, влагоемкостью, водо- и воздухопроницаемостью, содержит некоторое количество элементов питания для растений (азот, фосфор, сера, калий, железо и др.). Но
это еще не почва, т.к. не обладает плодородием. Плодородие создается только в результате жизнедеятельности зеленых растений
и микроорганизмов. С поселением живых организмов на материнской породе и рухляке начинается биологическое выветривание.
Биологическое выветривание – это качественное изменение
породы под воздействием живых организмов и их выделений.
Одними из первых на породе и рухляке поселяются микроорганизмы и низшие растения (бактерии, грибы, лишайники). Они
усиливают процесс разрушения породы и обогащают верхние
слои органическими веществами и питательными элементами.
Они подготавливают породу для заселения ее высшими растениями. С биологического выветривания начинается процесс почвообразования, с поселения живых организмов материнская порода становится почвой, новым природным телом, обладающим
существенным качеством плодородия. Таким образом, почво-
образовательный процесс (почвообразование) – это совокупность процессов физического, химического, биологического выветривания, в результате которого материнская порода становится почвой.
Сущность почвообразовательного процесса состоит в том,
что зеленые растения берут из материнской породы материальные вещества в минеральной форме и превращают в органи-
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]