ЛЕКЦИЯ 4

Тема: Экзогенные процессы

Вопросы: 1. Общая характеристика экзогенных процессов. Выветривание и гипергенез. Экологическое значение процессов выветривания.

2. Гравитационные процессы. Особенности гравитационных процессов. Экологические особенности гравитационных процессов.

3. Особенности геологической деятельности ветра. Виды геологической работы ветра. Экологическая роль эоловой деятельности.

4. Поверхностные текучие воды и флювиальные отложения. Деятельность рек. Геологическая деятельность озер и болот. Экологическая роль поверхностных водотоков.

1. Общая характеристика экзогенных процессов. Выветривание и гипергенез. Экологическое значение процессов выветривания.

Название экзогенные образовано от греческих слов «экзо» – вне, снаружи и «генезис» – происхождение.

Экзогенные процессы проходят на поверхности Земли при участии лучистой энергии Солнца, при взаимодействии атмосферы, гидросферы и биосферы с литосферой. Экзогенные процессы интенсивно изменяют лик Земли. Внешние геологические процессы приводят к разрушению ранее существовавших горных пород и минералов и образованию новых. Эк­зогенные процессы стремятся снивелировать, сгладить поверхность Земли. Они проявляются в непрерывном разрушении и изменении земной поверхности вследствие воздействия атмосферных и подземных вод, рек и ледников, морей и океанов, выветривания, деятельности ветра и человека.

Совокупность процессов разрушения горных пород и сноса разрушенного материала получила название денудации (лат. «денудацио» – обнажение).

Экзогенные процессы проявляются в постоянной борьбе с эндогенными (внутренними) силами. Горные породы и минералы, созданные эндогенными процессами, на поверхности Земли неустойчивы, интенсивно разрушаются и переходят в новых условиях в устойчивые соединения.

Эндогенные и экзогенные процессы находятся в тесном непрерывном взаимодействии и противоречии, которые приводят к формированию лика Земли и ее рельефа.

Выветривание — это изменение горных пород любого состава и структуры, которое происходит в поверхностных условиях под совокупным действием физических, химических и биохимических процессов. Под действием этих процессов горные породы и слагающие их минералы в приповерхностной части земной коры преобразовываются. В процессе выветривания возникают своеобразные образования, которые носят название коры выветривания. Процессы выветривания играют исключительную роль в образовании осадочного материала и предшествуют возникновению подавляющего большинства осадочных горных пород.

Область, в которой происходит преобразование минерального вещества, слагающего горные породы, называется зоной выветривания, или зоной гипергенеза (от греч. «гипер» — над, сверху). Процесс выветривания зависит от климата, рельефа местности, где выступают коренные породы, наличия разрывных нарушений, состава организмов, участвующих в процессе выветривания, а также от минерального состава самих горных пород, их структурно-текстурных особенностей. Преобладающим фактором среди физико-географических процессов является климат, от которого зависит движущая сила процессов выветривания. Из совокупности климатических элементов наибольшее значение имеет общее количество солнечной энергии, выраженной в температурном факторе и степени увлажненности.

Различают физическое, химическое и биологическое выветривание. Обычно все три вида выветривания действуют одновременно, однако в зависимости от климатических и других условий тот или иной вид может преобладать.

Физическое выветривание. В основе физического выветривания лежит явление разрушения горных пород под действием температуры и механического воздействия. Породы разрушаются от резкой смены температуры. Горная порода не выдерживает перепадов температуры и разрушается. Быстрее будут разрушаться породы имеющие темную окраску, т.к. они больше нагреваются солнечными лучами (процесс инсоляции).

Породы разного минерального состава и структуры будут разрушаться с разной интенсивностью. Так, от действия температуры в первую очередь разрушаются породы, состоящие из разных минералов, чем из одного минерала. Также быстрее разрушится порода, сложенная минералами разного размера, в отличие от породы сложенной минералами одинакового размера.

Другим видом физического выветривания является механическое разрушение пород. Примером может служить вода, попавшая в трещины и замерзшая под действием минусовой температуры. Известно, что при замерзании вода увеличивается в объеме и расширяет трещины.

Разрушаются породы и при кристаллизации в трещинах солей, содержащихся в поднимающейся к поверхности и испаряющейся воде.

Механическому разрушению горных пород нередко способствует органическая жизнь (биогенное выветривание). Мхи и лишайники поселяются на скалах и постепенно своими корешками разрушают гладкую поверхность камня.

Физическое выветривание наиболее интенсивно происходит в областях с резкими суточными колебаниями температуры, сухим воздухом и редкой растительностью – главным образом в пустынях и на крутых склонах гор.

Химическое выветривание – это разрушение горных пород при взаимодействии их с химически активными элементами (кислородом, углекислым газом, сернистыми соединениями, водой и органическими кислотами). Особую роль при химическом выветривании имеет вода – она является катализатором различных реакций и растворителем. Под действием этих реакций некоторые породы растворяются и преобразуются в новые породы.

Наиболее характерные из процессов химического выветривания: окисление сульфидов, разложение силикатов и окислов, а также гидратация.

Окисление сульфидов, содержащих железо. В основе процесса лежит присоединение кислорода к минералам с образованием менее твердых соединений.

FeS+nO₂+mH₂O=FeSO₄+H₂SO₄

пирит сульфат железа

Серная кислота активно растворяет горные породы и образует каверны.

Гидратация – это химическое присоединение воды к минералам и горным породам с образованием новых минералов.

CaSO₄+2H₂O= CaSO₄*2H₂O

Гидролиз (каолинизация) – разложение силикатов под действием воды и углекислого газа:

2KAlSi₃O₈+2H₂O+2CO₂= Al₂Si₂O₅(OH)₄+H₄SiO₄+2KHCO₃

ортоклаз каолинит кремниевая кислота бикарбонат

Аналогичным образом выветривается микроклин, альбит, анортит и другие силикаты.

Карбонатизация – это процесс химического разложения кристаллов, содержащих ионы кальция, магния, натрия и калия природными водами, насыщенными углекислотой с образованием карбонатов и бикарбонатов. Растворенный углекислый газ реагирует водой, и при этом образуется углекислота. Вода, насыщенная углекислотой, легко растворяет многие вещества и поэтому является активным агентом выветривания горных пород.

Растворение. Просачиваясь в глубь Земли, вода растворяет некоторые породы. К хорошо растворяющимся породам относятся отложения солей, известняки, гипсы.

Остаточные продукты выветривания горных пород, образовавшиеся на месте разрушения коренных образований, носят название делювия. Состоит он из плохо отсортированного щебня, дресвы, песка и глины и представляет собой рыхлую массу.

Биологическое выветривание проявляется повсеместно связано с жизнедеятельностью растительных и животных организмов. Разрушение горных пород начинается с появления на их поверхности микроорганизмов (бактерий, грибов и др.), а также низших и высших растений (мхи, лишайники и др.). Распадаясь, органическая масса образует органические кислоты (щавелевую и др.) и различные соединения, которые медленно и постепенно разрушают горные породы.

Горные породы разрушаются и более высокоорганизованными организмами – землероями, червями и др. Горные породы могут разрушаться и под действием корней деревьев, которые проникают в трещины, увеличивают свой объем и разламывают породу.