ЕКЗОГЕHНІ ГЕОЛОГIЧНІ ПРОЦЕСИ ТА ОБУМОВЛЕНІ НИМИ ФОРМИ РЕЛЬЄФУ. ГЕОЛОГIЧНА ТА РЕЛЬЄФОТВОРНА ДІЯЛЬНІСТЬ АТМОСФЕРИ

Екзогенні геологічні процеси від зародження і розвитку постійно відбуваються у верхніх шарах земної кори та на її поверхні. Основне спрямування цих процесів - це руйнування позитивних форм рельєфу, створених ендогенними процесами, та заповнення утвореними відкладами понижень. Головним джерелом їх енергії є Сонце, сили гравітації, атмосфера, поверхневі і підземні води.

До екзогенних процесів відноситься геологічна робота вітру і інших атмосферних агентів; поверхневих і підземних вод; морів, озер, океанів, боліт, льодовиків. Здійснюється ця робота шляхом руйнування гірських порід, захоплення і перенесення продуктів руйнування та їх відкладення. Інтенсивність цих процесів, в першу чергу, залежить від стійкості гірських порід та енергії екзогенних факторів.

Сукупність названих екзогенних процесів одержала назву денудації, яка разом з тектонічними рухами земної кори є визначальним фактором розвитку рельєфу суходолу. В умовах тектонічної стабільності під дією денудації формуються денудаційні рівнини, пластові рівнини і пенеплени.

Завдяки екзогенним процесам формуються також грунти і корисні копалини. Близько 60% світових родовищ корисних копалин тісно пов'язані з продуктами екзогенної діяльності. Поряд з цим, екзогенні процеси завдають значної шкоди. Руйнуються береги рік, озер і морів, відбуваються обвали і зсуви, сніжні лавини, розмиви і руйнування гірських схилів, утворення і ріст ярів, заболочення територій, просідання рельєфу, виникають карстові воронки тощо.

Геологічна діяльність атмосфери

Атмосфера Землі - це газова оболонка, яка утримується силою тяжіння Землі та обертається разом із нею. Маса атмосфери становить 5,15х10¹⁵ т і складає менше 0,000001 частини від маси Землі. До складу атмосфери входять азот (78%), кисень (21 %), аргон, неон, гелій, криптон та деякі інші постійні компоненти. До змінних складових атмосфери відносяться: водяна пара, озон і вуглекислий газ, які мають велике значення для атмосферних процесів. Основна маса водяної пари зосереджена у нижніх шарах атмосфери.

Незважаючи на порівняно незначну масу, атмосфера відіграє надзвичайно важливу роль у формуванні рельєфу планети і існування життя на ній. Наявність в атмосфері газів та водяної пари позитивно сприяє її геологічній діяльності, особливо при вивітрюванні, вітрових процесах та водяній денудації континентів.

Процеси вивітрювання

Гірські породи на поверхні Землі піддаються інтенсивному руйнівному впливу внаслідок атмосферних процесів. Залежно від факторів, що діють нa гірську породу, та результатів, види вивітрювання поділяють на два типи - фізичне і хімічне вивітрювання. Обидва типи вивітрювання тісно пов'язані між собою. Вони діють спільно, але інтенсивність прояву кожного із них в різних регіонах неоднакова.

Окремо виділяється біологічне вивітрювання, пов'язане з впливом на гірські породи рослинних і тваринних організмів. Воно завжди супроводжує фізичне і хімічне вивітрювання у складному процесі грунтоутворення.

Фізичним вивітрюванням називається руйнування гірської породи без зміни її основного складу. Залежно від головного діючого фактору і характеру руйнування гірських порід, фізичне вивітрювання поділяють на температурне і механічне.

Температурне вивітрювання відбувається в результаті коливань добових і сезонних температур, які викликають почергово нагрівання й охолодження гірських порід. Інтенсивність температурного вивітрювання залежить від складу породи, її структури і текстури, забарвлення, тріщинуватості та географічних факторів. Інші види зовнішнього механічного впливу не проявляються.

Вивітрювання гірських порід завжди починається з поверхні, поступово проникаючи на глибину аж до зони постійних температур. Температурне вивітрювання спостерігається в усіх кліматичних зонах, але найбільш інтенсивне воно на територіях з різким контрастом температур, сухим повітрям, відсутністю або слабким розвитком рослинного покриву. Такими областями на земній поверхні є пустелі (де амплітуда коливань добових температур досягає 50-60⁰С) та схили високих гір (де завдяки прозорості повітря сильно проявляється сонячна радіація). Важливе значення має також петрографічний склад порід.

Особливо інтенсивно руйнуються полімінеральні гірські породи (граніти, сієніти, пісковики, гнейси) внаслідок різних теплофізичних властивостей мінералів, що їх утворюють.

Механічне вивітрювання відбувається під дією замерзання води у тріщинах і порах гірських порід, при кристалізації солей, при випаровуванні води. Воно тісно пов'язане із фізичним вивітрюванням. Надзвичайно сильним агентом руйнування гірських порід є вода. Оскільки при замерзанні і перетворенні в лід вона збільшує свій початковий об’єм на 9%, то утворений при цьому тиск (до 100 МПа), розширює стінки тріщин і розриває всі без виключення породи.

Подрібнення гірських порід здійснює також розкристалізація солей в умовах жаркого сухого клімату. Вдень, при сильному нагріванні сонцем, волога, щo знаходиться в капілярних тріщинах, підтягується до поверхні. Солі, що знаходяться в ній, починають кристалізуватись. Під дією наростаючих кристалів тріщини розширюються, що призводить до порушення монолітності гірських порід та їх руйнування.

Хімічне вивітрювання є результатом взаємодії гірських порід зовнішньої частини літосфери з хімічно активними елементами атмосфери, гідросфери та біосфери. Найбільшу хімічну активність мають кисень, вуглекислий газ, вода і органічні кислоти. Вони забезпечують протікання основних хімічних реакцій руйнування - окислення, гідратації, карбонатизації, розчинення та гідролізу. Суть цих процесів полягає в корінній зміні мінералів і гірських порід та утворенні нових, відмінних від материнських.

Біологічне вивітрювання - це процес руйнування гірських порід живими організмами і рослинами. Особливо активно руйнують гірські породи мікроорганізми, які населяють верхній шар грунту. Поблизу поверхні Землі їх вміст в 1 см³ грунту складає сотні мільйонів, на глибині 1-2 м - десятки тисяч, а на глибині 4 м -сотні.

Прості рослини (лишайники і мохи) переважно є першими поселенцями на свіжовідслонених породах. В процесі їх життєдіяльності породи піддаються активному руйнуванню і розкладанню. Прості рослини готують грунт для проростання на поверхні або в тріщинах гірських порід більш високоорганізованих рослин. Дерева, завдяки розвитку кореневої системи, можуть розпушувати не тільки грунтовий шар, але й руйнують щільні корінні породи. Встановлено, що тиск, який розвивається в тканині коріння, може досягти 19 МПа. Навіть відмерлі рослини відіграють значну роль в руйнуванні гірських порід. Пов’язано це з набуханням відмерлої деревини після дощу та значним збільшенням її об'єму. Гірські породи руйнуються також за рахунок життєдіяльності звичайних дощових черв'яків, комах, землерийних тварин тощо.

Рисунок 10.1 – Продукти вивітрювання

Елювій - це комплекс різнорідних пухких відкладів, що формуються при вивітрюванні корінних порід літосфери та залягають безпосередньо на місці утворення або поблизу від нього. Вони позбавлені візуально помітного зв'язку з материнською гірською породою. Товщина елювію змінюється від декількох міліметрів до десятків метрів. Гранітні маси здатні вивітрюватись з утворенням елювію до глибини 30 м, вапнякові породи - до 60 м, а глинисті - до 120 м.

Делювій - геологічні відклади, утворені завдяки акумуляції продуктів вивітрювання гірських порід, змитих зі схилів дощовими і талими водами. Відкладаються вони при крутизні схилів понад 2-3⁰, формуючи шлейфи з глинистих, глинисто-уламкових або піщано-уламкових порід. Для делювіальних відкладів характерні: паралельна до схилів шаруватість, часткова обкатаність уламків, зменшення розмірів уламків угору по розрізу та вниз по схилу.

Колювій - це уламковий матеріал, який знесений з водорозділів на схили гір під дією сили тяжіння. Іноді не роблять відмінностей між колювієм і делювієм. Колювій, як і делювій, накопичується на гірських схилах і біля підніжжя гір у вигляді шлейфів. Однак ступінь відсортованості і зцементованості його уламків значно нижча, ніж у делювію. Колювій переважно утворюється біля підніжжя схилів гір і складається із гострокутних уламків та великих брил.

Процеси вивітрювання призводять до утворення в гірських місцевостях обвалів. Вони являють собою раптове, часто катастрофічне, переміщення величезних мас гірської породи до підніжжя. Утворенню обвалу сприяє виникнення тріщини або системи тріщин, по яких проходить відрив блоків породи. Морфологічним результатом обвалів є утворення стінок відриву гірських порід і ніш у верхніх частинах схилів та накопичення продуктів обвалу біля підніжжя.

Обвали невеликих мас породи, яка складається із уламків розміром не більше lм^З, називають каменепадами. Необхідно зазначити, що обвали й каменепади разом з осипами і лавинами є основним результатом процесу денудації схилів гір.

Вивітрювання призводить до утворення кори вивітрювання. Кора вивітрювання - це просторово витримана і генетично відокремлена континентальна геологічна формація. Вона складена досить обмеженим і своєрідним комплексом гірських порід. Вона утворюється в результаті строго спрямованої зміни мінеральних складових літосфери в зоні активної взаємодії з гідросферою та атмосферою за участю біосфери. Генетично кора вивітрювання належить до елювіальних утворень.

Формування кори вивітрювання відбувається в приповерхневих товщах земної кори в умовах стійкої і тривалої інфільтрації атмосферних вод. Це зумовлює фізичне руйнування і хімічне перетворення гірських порід і мінералів та диференційоване винесення елементів. Продукти зміни, які залишилися на місці свого утворення, називаються залишковою корою вивітрювання. Перенесені на невелику відстань продукти, які не втратили зв'язку з материнською породою, - перевідкладеною корою вивітрювання.

Породи коpи вивітрювання є носіями корисних копалин. З давніми корами вивітрювання пов'язана майже третина всіх хімічних елементів. В корі вивітрювання знаходяться родовища руд алюмінію, заліза, марганцю, нікелю, кобальту, урану, рідкісних елементів, барію, неметалічних корисних копалин (каоліни, вогнетривкі глини, магнезити тощо). З корою вивітрювання пов’язане утворення розсипів золота, платини, каситериту, титаномагнетиту, циркону, монациту, дорогоцінного каміння та інших корисних копалин, звільнених при вивітрюванні із гірських порід.

З продуктами руйнування гірських порід та особливо з біологічним вивітрюванням пов'язаний ще один важливий процес - процес грунтоутворення. Основним фактором, що його обумовлює, є вплив органічних речовин. Грунти слід розглядати як верхній шар кори вивітрювання, який сильно збагачений гумусом, тобто продуктами життєдіяльності організмів. В складі грунтів розрізняють тверду, рідинну і газоподібну фази. Тверда фаза складається із кварцу, польових шпатів, каолініту та ін. мінеральних утворень. Рідинну фазу складає вода із розчиненими в ній органічними і мінеральними сполуками. Газоподібну фазу - різні гази, що заповнюють вільні від води пори.

При зміні геологічних умов, грунти можуть перекриватися будь-якими континентальними відкладами. Вивчення таких захоронених грунтів (а також елювію) має надзвичайно важливе значення в геології і геоморфології. Воно дає можливість встановити історію геологічного розвитку окремих областей планети та історію розвитку рельєфу і клімату.

ЛЕКЦІЯ 11