1. Какие факторы гипергенеза и каковы зоны их проявления?

2. Какие основные процессы происходят при выветривании?

3. В чем заключаются различия состава магматических и осадочных пород?

4. Чем отличаются характеристики кор выветривания в разных климатических

зонах?

5. В каких условиях выветривание происходит наиболее полно?

Глава 3. Процессы мобилизации и переноса осадочного материала

Значительное количество материала, мобилизуемого в областях питания (источники сноса), переносится несколькими геологическими агентами. "Судьбу" осадочного материала определяет географическая широта, тектоника и климат. Многие частицы, компоненты осадочных пород - подлинные скитальцы. Некоторые из них пересекают несколь­ко структурно-геоморфологических зон на континенте, другие преодо­левают большую часть океана, в том числе при помощи живых орга­низмов, третьи проносятся над Землей в составе тропосферных и стратосферных вихрей. Смена агентов переноса чаще всего происходит на границах физико-географических и тектонических зон. Действие ледников в полярных широтах сменяется переносом водными потока­ми в более низких широтах, в аридных поясах материал переносит ветер. Лишь особо мощные агенты, такие как крупные реки, способны перемещать частицы через несколько физико-географических и текто­нических зон. В некоторых регионах, например с сильно расчленен­ным рельефом, действуют одновременно несколько факторов, кото­рые порождают специфические генетические типы осадков со свой­ственными им аккумулятивными формами. Ледники образуют море­ны, обломки ссыпаются или смываются по склонам гор и образуют

плохо дифференцированные плащеобразные накопления, получившие название делювий. На нем развиваются коры выветривания и почвы.

Важными факторами, действующими в горных областях, являются оползни и обвалы. И те и другие способны переместить огромные массы терригенного материала и почв, образовавшихся на базе делю­вия. Самые крупные из них порождаются землетрясениями, хотя "спусковым механизмом" для оползней часто становятся затяжные дожди и ливни. В Северной Италии оползень огромных размеров зародился вследствие мелких сейсмических толчков. В движение пришли огромные массы пород и осадков объемом около 80 км³. Оползень перекрыл русло небольшой горной реки, воды которой стали насыщать рыхлые массы осадков. Это привело к образованию мощной селевой лавины, которая, двинувшись вниз по долине реки, разруши­ла несколько селений и кемпингов и погребла под собой десятки человек.

Селевые потоки, таким образом, один из важных и опасных факто­ров переноса в горах осадочного материала. Они относятся к катего­рии высокоплотностных вязких потоков, в которых на долю воды приходится не более 30-40% объема. Остальное составляют разнокали­берные обломки и глыбы, взвешенные в полужидком глинистом матриксе. В зависимости от степени насыщения водой селевые потоки двигаются со скоростью от 1-2 до 40-50 км/ч. Они перемещаются по ущельям и долинам рек, оставляя "языки" своеобразных осадков. В них мелкие обломки пород, глыбы, валуны и стволы деревьев как бы взвешены в тонкозернистом субстрате, который включает глину, песок, алеврит и частички почвы. Решающим фактором в возникнове­нии таких потоков является гравитационный. С его действием связа­ны в горах явления, к которым принадлежат также помимо оползней, осыпей и обвалов каменные лавины и лахары.

Описания каменной лавины крайне редки. Характер ее движения восстанавливают по тем разрушениям, которые она производит. Так, лавина, сорвавшаяся в г. Шаттеред (Пик Аляски) спустилась по ее южному склону и пронеслась над гребнем небольшого хребта, остано­вившись на противоположном склоне. При этом лес, растущий на вершине хребта, не пострадал. Из этого был сделан вывод, что камен­ная лавина пронеслась на высоте почти 100 м над гребнем. Сход этой лавины был вызван землетрясением в зал. Принца Уильямса.

Одноактный седиментационный процесс связан не только с камен­ными лавинами, но и лахарами. Лахары - это потоки пепла и растаяв­шего снега, покрывающие конусы многих вулканов. Выбросы больших количеств горячего пепла на склоны вулкана приводят к таянию снега и льда и образованию лавины, наподобие селевой. Так, в процессе извержения вулкана Сент-Хеленс в Каскадных горах на западе США с его склонов спустилось несколько лахаров.

Основная нагрузка при транспортировке осадочного материала в горах приходится на водные потоки, среди которых различают посто­янные и временные. Первые распространены в гумидных климатичес­ких поясах, вторые - в аридных, семиаридных и ледовых. Горные реки обладают высокой кинетической энергией и способны переме­щать не только взвешенный и кластический осадочный материал, но крупные частицы и обломки. Сила водных потоков буквально удеся­теряется во время паводков, когда вода тащит гальку, дресву, валуны и глыбы. На время паводков приходится от 60 до 80% осадочного материала, перемещаемого горными потоками за год. Случаются поистине катастрофические паводки, когда бурный речной поток сметает все на своем пути и мобилизует огромные массы терригенных обломков. Это обусловлено не только громадным количеством воды, которая не вмещается в русло, но и значительными уклонами ложа русла.

Выплескиваясь из узких лощин и ущелий на предгорную равни­ну, водные потоки быстро теряют свою силу, так как уклоны ложа в пределах их русел снижаются до 1-2°. Скорость движения воды, а вместе с ней и транспортирующая способность стремительно падают. Это приводит к тому, что самые крупные обломки и значительная часть галечно-гравийного материала осаждается в узкой полосе пред­горий, образуя своего рода заслон - каменную дамбу на пути горного потока. В дальнейшем ему приходится преодолевать эту полосу препятствий, пробивая себе путь на равнину, что приводит к еще большим потерям транспортирующей способности. Горная речка разбивается на несколько струй, текущих в широком каменистом русле и часто меняющих свое положение. Русло полностью заполняет­ся водой лишь в сезоны паводков, когда на равнину выносится огром­ное количество кластического материала различной крупности. Последний транспортируется тремя способами: волочением, посредст­вом сальтации и в виде взвеси.

Путем волочения происходит перемещение исключительно грубых обломков, валунов, гальки и гравия. Сальтация характерна для зерен песчаной размерности. Под ней понимают соударение близких по размерам частиц, в результате которого они взмывают вверх, подхва­тываются водной струей и опускаются ниже по течению. Наконец, более тонкие частицы перемещаются в основном во взвешенном состоянии. Взвесь проходит значительные расстояния, не опускаясь на дно. Во время паводков во взвешенное состояние переходят не только пелит и алеврит, но и значительное количество песчаного материала.

Гранулометрический спектр выносимых горными потоками частиц и обломков чрезвычайно широк (рис. 2). Он меняется от сезона к сезону и определяется главным образом географической широтой, крепостью и составом пород, размываемых на водоразделах. В отличие

Рис. 2. Распределение материала по крупности в зоне выхода горных потоков из горной области на равнину.

1 - делювиальные наносы; 2 — грубообломочные отложения верхней части конусов выно­са; 3 — гравийно-песчаные отложения средней и нижней частей пролювиальных конусов; выноса; 4 — тонкозернистые осадки межрусловых пространств нижней части конуса; 5 — коренные породы; 6 — склоны гор; 7— русла водных потоков

от равнинных рек, в структуре твердого стока горных потоков значи­тельное место занимают крупнообломоные компоненты. В аридных областях в спектре преобладают частицы песчаной и алевритовой размерности, в гумидных поясах, особенно в тропиках, резко возраста­ет доля пелитовых частиц. В основном это вещество перемытых кор выветривания. Большое значение в стоке многих рек приобретают растворенные соли. Куда же девается грубый материал, в частности галька, в изобилии выносимый с гор? Многие равнинные реки берут начало в горах, однако в их дельтах мы почти не находим крупных обломков, валунов и гальки. Они оседают в предгорьях, формируя так называемые пролювиальные конусы выноса.

Лишь реки, спускающиеся с гор к побережью, доносят до моря крупнообломочный материал, в основном в виде гравия и гальки, который концентрируется в устьях, откуда затем перемывается волнами.

Общее количество терригенного вещества, перемещаемого горны­ми реками, трудно поддается подсчетам. Предполагают, что оно достигает 10 млрд. т в год. Значительная часть этого материала оседает в предгорьях, тогда как другая транспортируется дальше, уже по равнинам к побережьям крупных озер, морей и океанов, которые получили название конечных водоемов стока.

В аридных зонах горные реки уступают место временным пересы­хающим потокам, действующим лишь в короткие сезоны паводков. На западе Африки их называют уэдд, а на востоке этого континента и в Аравии - вади. Несмотря на кратковременную активность, пересыхаю­щие потоки являются важным агентом переноса терригенного материа­ла в поясах с аридным климатом. В предгорьях этот материал форми­рует пролювиальные конусы выноса, строение которых интенсивно изучается в последнее время. В отличие от горных рек, в большинст­ве своем текущих затем по равнинам, вади и уэдд сгружают весь перемещаемый ими материал, в том числе песчаный, алевритовый и глинистый, в довольно узкой полосе предгорий. Поэтому конусы выноса в аридных зонах характеризуются четким зональным строени­ем. Их появление предопределяет развитие многих других седимента- ционных процессов, в частности, обусловленных ветровой эрозией.

В приполярных широтах, где горные ледники спускаются по трогам до самых предгорий, с их таянием связаны так называемые разветвленные потоки. Это системы нешироких русел, фиксированных во времени и пространстве. Они возникают при определенных доволь­но крутых уклонах поверхности. Русла практически не меандрируют, постепенно заполняясь кластическим, в основном песчаным, материа­лом. Ледники, лавины, водные потоки и ветер не только переносят осадочный материал, они являются важнейшими агентами эрозии. Спускаясь с гор, ледники вырывают широкие троговые долины. Лавины углубляют ложе каньонов и оврагов. Долины горных потоков постоянно расширяются и углубляются во время сброса паводковых вод. Эрозия горных массивов особенно интенсивно протекает в облас­тях продолжающегося воздымания земной коры. Остатки нескольких речных террас, фиксирующих положение древнего русла, можно видеть на склонах гор, обрамляющих речные долины. Самые древние террасы приподняты относительно современного ложа реки на высоту несколько десятков метров. Это значит, что те породы, которые заполняли пространство долины от древнейшего до современного уровня, были разрушены водными потоками и в виде обломков и зерен вынесены за пределы гор.

Ветер в предгорных районах и на равнинах аридных и семиарид­ных зон также является одним из главных агентов переноса осадочно­го материала. Его мобилизация обычно происходит в незадернован- ных частях пролювиальных конусов выноса. Из сгруженных водными потоками масс осадка ветром выдуваются тонкие частицы. Самые легкие из них - пелитовые и алевритовые выносятся за пределы предгорий, а в конечном итоге и всей аридной зоны. Во время мощных пыльных бурь они поднимаются ветром в верхние слои атмосферы, где подхватываются тропосферными вихрями и, обогнув земной шар (зачастую несколько раз), оседают на водную гладь океана. Другие аккумулируются во внутренних водоемах стока (морях и соляных озерах) либо выносятся в смежные климатические зоны. Здесь они фиксируются в составе почв, в болотах и озерах.

Иная судьба у песчаного материала. Поднятый ветром, он не переносится на большие расстояния. Песок собирается в дюны и барханы, которые мигрируют вдоль границ конусов выноса, переме­щаясь в сторону равнины, где в отсутствие достаточного количества атмосферных осадков формируются уже обширные поля дюн и барха­нов. Незакрепленные растительностью, они перемещаются по поверх­ности почвы, иссушая ее. Так возникают пустыни и полупустыни. На поверхности же пролювиальных конусов выноса получают распростра­нение остаточные образования: галечники и россыпи камней, обеднен­ные или даже лишенные тонкозернистого материала, в который они были погружены вначале. Формируются конгломераты и конглобрек- чии - характернейшие отложения пролювиальных конусов выноса.

В гумидных поясах разделение материала на крупный и тонкий осуществляют водные потоки. Они, сливаясь и давая начало крупным рекам, уносят значительную часть тонких частиц. Те из них, которые поднимаются ветром, оседают на равнине, попадают в почвы, болота и озера.

Таким образом, на границе физико-географических областей на горной и равнинной суше (которая часто является одновременно разделом между двумя важнейшими структурно-тектоническими зонами - орогеном и платформой) происходит разделение осадочного материала, мобилизованного в горах. Самый крупный остается здесь в составе конусов выноса, более тонкий переносится дальше, хотя несомненно значительная часть песка, алеврита и пелита, особенно в гумидных зонах, остается в составе осадочного шлейфа предгорий. На этой границе зачастую происходит смена агентов переноса: в ледовом климате горные ледники уступают место водным потокам, в арид­ном - водные потоки - ветрам, иначе говоря, эоловому разносу. Лишь в гумидных зонах смены агентов переноса не происходит: водные потоки, соединяясь в крупные и мелкие речные артерии, несут воды и осадочный материал в конечные водоемы стока.

Процесс переноса чаще всего является многостадийным. Тонкие частицы во время паводка рассеиваются по поверхности поймы, формируя в старицах почву или ил. Песок наращивает часть берегов, острова, осередки и косы, заполняет отмирающие русла. Реки меанд- рируют и меняют русло. Развиваясь, меандры размывают отложенные ранее пойменные, старичные и болотные осадки. Таким образом, происходит вторичная мобилизация осадочных частиц. В итоге боль­шинство их достигает конечного водоема стока, будь то озеро, море или побережье океана. Длительный этот путь не проходит бесследно. Осадочные зерна сталкиваются друг с другом, шлифуются и исстира­

ются. Наименее устойчивые из них разрушаются полностью. При фиксации в почвах и болотах частицы подвергаются воздействию химических агентов выветривания, что влечет за собой определенные минеральные трансформации. Поэтому в процессе транспортировки реками меняется не только структура сноса, но и состав материала. Прежде всего он в целом становится более мелким.

В гумидных условиях должна повышаться доля тонкого глинисто­го материала, возникающего за счет разложения неустойчивых мине­ралов и обломков в составе песка и алеврита. Увеличивается также содержание растворимых в воде солей и оксидов металлов. Если же река течет в пределах семиаридной, аридной или ледовой зоны, то изменения выражены значительно слабее. Однако одно правило остается постоянным: чем длиннее путь от области мобилизации терригенного материала до конечного водоема стока, тем сильнее выражен характер минеральных трансформаций в составе песчаной и алевритовой фракции влекомых рекой осадков. В этой связи достаточ­но отметить, что отношение кварца к полевым шпатам и обломкам пород в дельтовых отложениях крупных рек, например Амазонки, резко меняется в пользу кварца - самого устойчивого минерала. Содержание последнего может достигать здесь 95%, тогда как в пред­горьях Анд, где мобилизуется материал, его доля не превышает 40-60%.

Таким образом, в процессе переноса из минерального спектра исчезают обломки пород (кроме кремнистых по составу), а также боль­шая часть полевых шпатов. Частички слюд благодаря строению рас­слаиваются и дробятся на более мелкие агрегаты, переходя в разряд частиц алевритовой и пелитовой размерности. Одновременно повыша­ется в составе песчаной фракции удельный вес относительно устойчи­вых тяжелых минералов: циркона, сфена, эпидота и др.

В дельтовых осадках рек, путь которых к побережью не так велик как у Амазонки и Ориноко, изменения в минеральной части песчаной фракции не так заметны. Отношение кварца к полевым шпатам и обломкам пород здесь значительно ниже, чем в устье Амазонки. Однако и в них почти не встречаются плагиоклазы, которые легко разрушаются при длительном контакте с водой. Практически не меняется петрографический состав осадков, отложенных горными реками. Он отражает средний состав горных пород, размываемых в водосборном бассейне той или иной реки.

Определенные изменения фиксируются и в составе глинистой фракции, хотя вопрос об устойчивости на путях переноса тех или иных глинистых минералов остается в целом открытым. Установлено, что при транспортировке речной водой быстрее всего разрушаются магне­зиальные силикаты: тальк, сепиолит, частично палыгорскит и магнези­альные хлориты. Палыгорскит разваливается на тонкие волокнистые 26 агрегаты, но все же сохраняет свою индивидуальность при перемеще­нии водными (пресными) потоками на короткие расстояния. Так, он встречается в отложениях устьев "вади" у подножия плато Хадрамаут (Аравийский п-ов). Основные глинистые минералы проходят долгий пусть в составе речной взвеси без существенных изменений. Мельчают размеры отдельных кристаллитов, отмечается деградация кристалли­ческой решетки у иллита и каолинита. Есть сведения о частичной дифференциации глинистых минералов по размерам кристаллитов. Однако надежные свидетельства на этот счет отсутствуют.