Вопрос Выветривание, сущность процесса, видыисхождение, классификация и режим
Выве́тривание — разрушение горных пород. Совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, приводящих к образованию продуктов выветривания. Происходит за счёт действия на литосферу гидросферы, атмосферы и биосферы. Если горные породы длительное время находятся на поверхности, то в результате их преобразований образуется кора выветривания. Различают три вида выветривания: физическое (лёд, вода и ветер) (механическое), химическое и биологическое.
Физическое выветривание — это механическое разрушение горных пород без изменения химического состава. Главный фактор физического выветривания — колебание суточных и сезонных температур. При нагревании происходит расширение минералов, входящих в горную породу. Поскольку различные минералы имеют разные коэффициенты объемного и линейного расширения, возникает местное давление, разрушающее породу. Этот процесс происходит в местах контакта различных минералов и пород. При чередовании нагревания и охлаждения между кристаллами образуются трещины. Проникая в мелкие трещины, вода создает такое капиллярное давление, при котором даже самые твердые породы разрушаются. При замерзании воды эти трещины увеличиваются. В условиях жаркого климата в трещины попадает вода вместе с растворенными солями, кристаллы которых также разрушающе действуют на породу. Таким образом, в течение длительного времени образуется множество трещин, приводящих к полному механическому разрушению горной породы. Разрушенные породы приобретают способность пропускать и удерживать воду. В результате раздробления массивных пород сильно увеличивается общая поверхность, с которой соприкасаются вода и газы, что обусловливает протекание химических процессов.
|
|
|
Химическое выветривание приводит к образованию новых соединений и минералов, отличающихся по химическому составу от первичных минералов. Оно осуществляется под воздействием воды с растворенными в ней солями и диоксидом углерода, а также кислорода воздуха. Химическое выветривание включает следующие процессы: растворение, гидролиз, гидратацию, окисление. Растворяющее действие воды усиливается с повышением температуры. При повышении ее на каждые 10 °С скорость химических реакций увеличивается в 2,0...2,5 раза. Если в воде содержится диоксид углерода, то в кислой среде минералы разрушаются быстрее.
Так, растворимость известняка резко усиливается вследствие перехода СаСО3 в более растворимый гидрокарбонат:
СаСO3 + СO2 + Н2O = Са(НСO3)2.
Гидролиз — основная химическая реакция минералов магматических пород с водой. При этом катионы калия, натрия, кальция и магния в кристаллической решетке алюмосиликатов замещаются водородными катионами воды.
|
|
|
Гидратация — процесс присоединения молекул воды к минералам.
При гидратации происходит разрыхление поверхности минералов, благодаря чему усиливается воздействие на них водных растворов и газов.
Окисление — процесс, связанный с действием атмосферного кислорода на минералы, содержащие оксид железа (II) или другие элементы, способные к окислению, например:
4FeCO3 + ЗН2O + O2 = 2Fe2O3 ЗН2O + 4СO2.
В результате выветривания магматических пород образуются оксиды, переотложенные осадки и растворимые соли.
Биологическое выветривание — это механическое разрушение и химическое изменение горных пород под воздействием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Этот вид выветривания связан с почвообразованием. Если при физическом и химическом выветривании происходит только превращение магматических горных пород в осадочные, то при биологическом выветривании образуется почва, в ней накапливаются элементы питания растений и органическое вещество.
В почвообразовательном процессе участвуют бактерии, грибы, актиномицеты, зеленые растения, а также различные животные (дождевые черви, землеройные животные, насекомые и др.). Горные породы разлагают и многочисленные микроорганизмы. Так, нитрифицирующие бактерии образуют сильную азотную кислоту, а серобактерии — серную кислоту, которые энергично разлагают алюмосиликаты и другие минералы. Силикатные бактерии, выделяя органические кислоты и диоксид углерода, разрушают полевые шпаты, фосфориты и переводят калий и фосфор в форму, доступную для растений.
|
|
|
Водоросли (диатомовые, сине-зеленые, зеленые и др.) также разрушают горные породы. Особенно велика роль диатомовых водорослей, которые для построения своего скелета извлекают из алюмосиликатов кремниевую кислоту.
Лишайники, поселившиеся на горных породах, разрушают их посредством выделения специфических лишайниковых кислот и диоксида углерода. Кроме того, гифы лишайника способны проникать в тончайшие поры горных пород, что приводит к их физическому разрушению. Под лишайниками происходит некоторое накопление фосфора, калия, серы и других элементов, наличие которых обусловливает поселение на их месте мхов, а затем и высших растений. Мхи задерживают много влаги, что еще усиливает разрушение пород.
|
|
|
Зеленые растения выделяют органические кислоты и другие биогенные вещества, которые взаимодействуют с минеральной частью, образуя сложные органо-минеральные соединения. Корневые системы избирательно усваивают зольные элементы. После отмирания растений в верхних почвенных горизонтах происходит накопление азота, фосфора, калия, кальция, серы и других биогенных элементов. Кроме того, корни растений, особенно древесных, проникая в глубь горных пород по трещинам, оказывают давление на породы и разрушают их механически.
Таким образом, под влиянием физического, химического и биологического выветривания горные породы, разрушаясь, обогащаются мелкоземом, глинистыми и коллоидными частицами, приобретают поглотительную способность, становятся влагоемкими, водо- и воздухопроницаемыми; в них накапливаются элементы питания растений и органическое
вещество. Это приводит к возникновению существенного свойства почвы — плодородия, которого не имеют горные породы.
46. Эоловые процессы связаны с воздействием ветра на рельеф. Ветер захватывает, отрывает от поверхности и переносит несвязанные частицы почвогрунта. Этот процесс называется дефляцией (развевание, выдувание - pppa.ru). Несколько меньшую денудационную роль играет выбивание слабо скрепленных частиц и разрушение горных пород за счет динамических ударов воздушного потока вместе с движущимися в этом потоке твердыми частицами – эоловая корразия.
Ветер приводит частицы в движение, которое происходит путем перекатывания, скачками (сальтационно) и во взвешенном состоянии. Деструктивная работа ветра весьма значительна. Под воздействием эоловых процессов происходит:
- практически полный эоловый снос пыли с каменистых плакорных участков;
- шлифование ветропесчаным потоком скал, щебня и гальки;
- выработка многообразных форм эолового рельефа – каменные соты, впадины, останцы, гряды выдувания.
При ослаблении скорости ветровых струй у препятствий происходит эоловая аккумуляция. Эоловые осадки делят на пыль и песок - pppa.ru. Выделяют крупный обломочный материал, обработанный ветром, но не подвергшийся транспортировке – коррадированные и отшлифованные ветром глыбы, щебень, галька.
В результате оседания эоловой пыли на земной поверхности постепенно образуется слой пылеватых отложений значительной мощности. Основная масса пыли отлагается во время пыльных бурь.
Влияние ледников на рельеф огромно. Хорошо известно, что ледники способствуют формированию горных рельефов. От масштабов этих процессов захватывает дух. Между ледником и горными породами образуется тонкая прослойка талой воды, по которой они скользят вниз. В результате этого движения и процесса эрозии горные породы разрушаются. Однако ученые из университета штата Аризона отмечают, что ледники могут защищать горы от эрозии.
Исследования велись в нескольких климатических зонах, а именно в южной и северной частях горной системы Анд, называемых Патагонскими. Исходя из датировки пород, можно подсчитать, насколько они были эродированы с последнего крупного оледенения, имевшего место 5 миллионов лет назад. На процесс эрозии гор также может влиять движение континентальных плит, которые на протяжении тысячелетий смещаются и буквально вырывают из-под них опору.
Оказалось, что эрозия в южной части Патагонии, где климат очень холодный, была минимальной, так как ледники «примораживаются» к поверхности горных пород и прочной непродуваемой шапкой заслоняют их от ветра и других атмосферных явлений, вызывающих эрозию. Плюс эти ледники не имеют водной прослойки, а поэтому они не движутся, то есть не разрушают горные породы. В северной, более теплой части Патагонии ледники тоньше, они движутся, и силы континентальных платформ высвобождаются под горными хребтами, усиливая процесс эрозии.
Зависимость эрозии от характера ледников и движения континентальных плит объясняет тот факт, что горы на севере ниже и шире южных пиков, покрытых ледниками.
Формы рельефа, обусловленные деятельностью льда и снега
Гляциальные рельефообразующие процессы происходят в результате деятельности льда. Основными условиями такого рельефообразования являются: наличие больших масс льда и снега; длительное время воздействия этих масс не рельеф. Это возможно при положительном балансе твердых осадков и преобладании отрицательных температур. Такие условия существуют на участках земной поверхности, находящихся в пределах хионосферы, которой называется часть тропосферы, находящейся выше границы снеговой линии.
Здесь твердые осадки сохраняются в течение года, т. е. их накопление преобладает над испарением. Положение снеговой линии зависит от климата. Так, в Андах снеговая линия в районе Магелланова пролива находится на высоте 900 м, а на широте южного тропика – на 6700 м.
Выше снеговой линии снег в результате многократного оттаивания и замерзания приобретает крупнозернистую структуру и превращается в фирн, который затем преобразуется в глетчерный лед, т. е. лед ледников.
Ледниками называют устойчивые по времени накопления льда на земной поверхности.
Ледник имеет две зоны: 1) аккумуляции, т. е. накопления; 2) абляции, где происходит расход льда при его таянии и испарении. Зона абляции находится в краевой части ледника.
Существуют два основных типа ледников: 1. Горные ледники; 2. Покровные, или ледники растекания.
Покровные ледники Гренландии и Антарктиды стекают в море через понижения в рельефе. Их называют выводными ледниками. При обламывании концов этих ледников образуются глыбы плавучих льдов, или айсберги.
Современные ледники занимают более 16 млн. км2, или 11 % суши. Объем льда и вечного снега составляет на Земле 30 млн. км3. их полное таяние привело бы к повышению уровня Мирового океана на 60 м. самый большой ледниковый покров – Антарктический. Его площадь – 13,5 млн. км2. В настоящее время ледники играют большую роль в рельефообразовании. Ещё большее их значение в эпохи оледенений, когда при похолодании климата резко увеличилось количество твердых осадков на Земле.
Движение ледников во многих случаях характеризуется неравномерностью. Это объясняется тем, что скорости движения льда зависят от многих факторов и в том числе от температуры, количества поступающей в ледник воды, атмосферных осадков и др. В результате деятельности ледников формируются гляциальные формы рельефа, а многолетние снежники формируют нивальные формы рельефа.
Ледники, двигаясь по склонам, образуют иногда довольно глубокие рытвины и котловины, часто сглаживают, выступы коренных пород, расширяют и углубляют существующие понижения. Они перемещают полученный при этом обломочный материал в направлении своего движения и отлагают его у края ледникового языка. Этот материал, переносимый ледником, называется движущейся мореной. Движущиеся морены могут быть донные, поверхностные и внутренние.
Донные морены есть у всех ледников. Они образуются при разрушении ледником своего ложа и находятся в нижней части толщи льда. Передвигаясь с ледником, обломочный материал донной морены в одних местах шлифует ложе ледника, а в других царапает и отщепляет от него куски горной породы, при этом сам материал морены от трения постепенно измельчается: валуны превращаются в щебень, гравий, песок и глинистые частицы.
Поверхностные морены представляют собой продукты разрушения (крупные обломки и щебень) горных склонов, скапливающиеся на поверхности ледника в виде гряд высотой иногда до 20-30 м и перемещающиеся вместе с ним. Материал поверхностных морен не подвергается такой сильной переработке, как материал донных морен, поэтому составляющие его обломки большей частью сохраняют угловатую форму и острые ребра.
Внутренние морены образуются в теле ледника при заполнении обломочным материалом трещин в толще льда, а также в результате вмерзания в лед некоторой части материала донной морены.
Лед, как и вода, двигаясь по поверхности, производит разрушающую работу, которая называется ледниковой эрозией, или экзарацией.
Встречающиеся на дне долины, по которой движется ледник, выступы горных пород под действием ледниковой эрозии постепенно сглаживаются, поверхность их полируется, и они превращаются в куполообразные холмы – «бараньи лбы». В плане эти холмы имеют яйцевидную форму; склоны у них асимметричные: узкий склон, обращенный в сторону, откуда двигался ледник, – пологий и сглаженный, а противоположный, расширенный, более крутой и неровный. Размеры «бараньих лбов» колеблются от нескольких метров до нескольких десятков и даже сотен метров в длину и до 50 м в высоту. Чаще всего «бараньи лбы» встречаются группами.
Типичными формами рельефа горных стран, имеющих в настоящее время ледники или подвергавшихся оледенению в четвертичный период, являются цирки, или кары. Кары представляют собой углубления различных размеров в верхних частях склонов гор. Некоторые из них служат вместилищем для небольших ледников, другие бывают заполнены водой (озера), а третьи представляют собой сухие углубления, на дне которых обычно скапливается обломочный материал.
Ледники преобразуют форму долин, по которым они движутся. Такие долины называются трогами. Троги имеют U-образный (корытообразный) поперечный профиль, стенки у них крутые, но на некоторой высоте над дном трога они сравнительно резко меняют свою крутизну и выполаживаются. Продольный профиль трога ступенчатый; в верховье трога обычно расположен крутостенный кар с углубленным дном. Выступы на дне трогов напоминают пороги в русле реки и носят название ригелей.
Наряду с областями развития современного оледенения (полярные и высокогорные области) встречаются обширные пространства, где в настоящее время оледенений нет, но где они были в недалеком геологическом прошлом. Области древнего оледенения сохранили следы пребывания ледников. Чаще всего здесь встречаются на возвышенных водоразделах беспорядочные скопления довольно высоких холмов и гряд, чередующихся с заболоченными равнинными участками. Понижения между холмами заняты многочисленными озерами или густой сетью мелких рек. Холмы нередко расположены настолько близко друг к другу, что сливаются своими основаниями. Они имеют в поперечнике обычно 50-300 м при относительной высоте от 5 до 70 м и крутизне склонов 10-30 0. Очертания их округлые, иногда овальные, вершины большей частью куполообразные, реже плоские.
В областях, находящихся южнее границы максимального оледенения, деятельность ледника отразилась на формировании рельефа лишь косвенным путем. Она выразилась в образовании обширных песчаных зандровых равнин, расположенных исключительно в низинах, куда стекали талые ледниковые воды, отлагавшие здесь содержащийся в них материал. Это так называемые флювиогляциальные, или ледниково-речные отложения.
47. 1. КОНЦЕПЦИЯ ВЕРНАДСКОГО В.И. О БИОСФЕРЕ
Современное общее естествознание – это биосферное естествознание, в основе которого лежит представление о биосферных, то есть геохимических функциях живого вещества и человечества. Без этого представления в настоящее время невозможен «гармоничный ход научного и философского мышления. Вот главный урок Вернадского нашему поколению.
В «Мыслях и набросках» он пишет: «Сознание человечества становится той «силой», тем фактором, который мы должны принимать во внимание, когда изучаем всякий природный процесс». Это общетеоретическое положение сформулировано в 1920 году. А сейчас оно перешло из области теории в практику. Например, прежде чем новый технологический процесс получит «путевку в жизнь», он должен пройти экологическую экспертизу.
Одновременно с Вернадским концепцию биосферы развивали французские ученые. Так, само понятие «ноосфера» впервые прозвучало на лекциях 1927-28 учебного года из уст философа и математика, последователя Бергсона, Эоуарда Леруса. При этом соавтором ноосферной концепции был объявлен его друг и единомышленник Пьер Тейяр де Шарден, палеонтолог и философ. Причем, что особенно для нас важно, оба француза строят свою мысль, опираясь на понятие биосферы и живого вещества в том духе, как они были развиты Вернадским в его знаменитых лекциях в Сорбонне в 1922 23 годах.
При рассмотрении проблемы человека существенным является то, что под влиянием человеческой мысли человеческого труда биосфера переходит в новое состояние – ноосферу. В этом плане необходимо учитывать положение В.И. Вернадского о встроенности человека, его социально-исторического бытия в космопланетарную организованность жизни в целом. Именно в этом проявляется уникальность феномена человека: единство функционирования в его жизнедеятельности законов природы и общества.
По В. И. Вернадскому, вещество биосферы разнородно по своему физико-химическому составу, а именно:
1) живое вещество как совокупность живых организмов;
2) биогенное вещество – непрерывный биогенный поток атомов из живого вещества в косвенное вещество биосферы и обратно;
3) косное вещество (атмосфера, газы, горные породы и пр.)
4) биокосное вещество, например, почвы, илы, поверхностные воды, сама биосфера, т.е. сложные закономерные косно-живые структуры;
5) радиоактивное вещество;
6) рассеянные атомы;
7) вещество космического происхождения.
Для строения биосферы характерна и геометрическая неоднородность. Эта сфера жизни охватывает поверхностные регионы нашей планеты: нижние слои стратосферы, тропосферы, верхнюю часть литосферы из осадочных пород и гидросферу. Такого рода разнородность строения биосферы, непрерывная на протяжении всей истории Земли, резко отличает ее от остальных оболочек планеты.
По мнению Вернадского, количество живого вещества в земной коре есть величина неизменная. Тогда жизнь есть такая же вечная часть космоса, как энергия и материя.
Биосфера, по В.И. Вернадскому,– это «организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью». «Пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни».
Биосфера – не просто одна из существующих оболочек Земли, подобно литосфере, гидросфере или атмосфере. В.И. Вернадский предельно лаконично указывает на основное отличие – это организованная оболочка. И чтобы понять суть биосферы, нужно понять, как и кем она организована, в чем состоит организованность биосферы. Быть живым – значит быть организованным, отмечал В.И. Вернадский, и в этом состоит суть понятия биосферы как организованной оболочки Земли. На протяжении миллиарда лет существования биосферы организованность создается и сохраняется деятельностью живого вещества – совокупности всех живых организмов. Форма же деятельности живого, его биогеохимическая работа в биосфере (новое понятие, введенное В.И. Вернадским) заключается в осуществлении необратимых и незамкнутых круговоротов вещества и потоков энергии между основными структурными компонентами биосферной целостности: горными породами, природными водами, газами, почвами, растительностью, животными и микроорганизмами. Этот непрекращающийся процесс круговоротного движения составляет один из краеугольных камней учения о биосфере и носит название биогеохимической цикличности.
2.Живые существа (растения, животные, микроорганизмы) существуют на поверхности Земли, в ее атмосфере, гидросфере и верхней части литосферы, в целом образуя пленку жизни (сферу) на нашей планете. Верхняя граница биосферы простирается на 85 км над поверхностью Земли. На таких высотах (в стратосфере) во время запусков геофизических ракет в пробах воздуха были обнаружены споры микроорганизмов, правда, в латентном (спящем) виде из за слишком неблагоприятных условий существования. Нижняя граница биосферы достигает глубин литосферы, где температура составляет больше 10000С (в молодых складчатых областях – это приблизительно 1.5 – 2 км и на кристаллических щитах – 7-8 км). Приспосабливаемость живых организмов удивляет. Так, живые бактерии обнаружены в горячих гейзерных источниках с температурой до 980оС, активная и довольно разнообразная жизнь бурлит в трещинах антарктических ледников и на наибольших глубинах Мирового океана, даже в океанических водах пораженных сероводородом, также существуют специфические серные бактерии.
Живые организмы не только приспосабливаются к условиям внешней среды, но и активно их меняют. В. Вернадский доказал, что живые организмы играют очень важную роль в геологических процессах, которые формируют лицо Земли. Химический состав современных атмосферы и гидросферы обусловлен жизнедеятельностью организмов. Большое значение имеют организмы для формирования литосферы – большинство пород, и не только осадочных, а и таких как граниты, так или иначе связаны своим происхождением с биосферой. «Если бы на Земле не было жизни, - писал ученый, - лицо ее было бы таким же неизменным и химически инертным, как недвижимое лицо Луны, как инертные обломки небесных светил».
Живые организмы играют огромную роль в аккумуляции солнечной энергии. Например, залежи каменного угля – это не что иное, как солнечная энергия, накопленная зелеными растениями минувших геологических эпох. Так же можно определить и природу многих минералов, в частности карбоната кальция, который образует огромные массы известняков и почти на 100% имеет биогенное происхождение. Важную роль живые организмы играют в накоплении многих металлов, таких как железо, медь, марганец. Большое значение для биосферы и хозяйственной деятельности человека имеет круговорот азота, серы, фосфора и других элементов. Установлено что любой растворимый, но не летучий элемент может совершать круговорот только через биосферу. Живые организмы накапливают некоторые элементы в своих тканях, а водные жители, кроме того, увеличивают их содержание и в своей среде жизни, то есть в воде (например, такие элементы, как молибден, кобальт, никель находятся в водной среде в значительно большем количестве, нежели на суше).
Среди многочисленных связей в биосфере есть очень важные, незаменимые. Об этом надо помнить! Вмешательство человека в процессе деятельности в биосферные взаимосвязи, о значении которых большей частью он не имеет правильного представления, часто приводит к нежелательным следствиям. Например, в 30-ые годы ХХ века в Китае велась всенародная борьба с воробьями. Считалось, что птицы, таская зерно, потребляют часть урожая, и уничтожение их позволит увеличить сборы урожая. Советские ученые, приезжая в командировку в Китай, с удивлением наблюдали, как какой-нибудь большой начальник в середине разговора вдруг срывался с места и, громко крича, мчался за птицей. Воробья гоняли до тех пор, пока он не падал от утомления на землю, и тогда добивали. Результаты такой охоты оказались плачевными. Ведь зерноядные птицы выкармливают своих птенцов насекомыми. Уничтожение заметного числа птиц сразу же привело к размножению насекомых, поедающих зерно. В результате уничтожения птиц сбор урожая не увеличился, а уменьшился! Да, птицы съели меньше, зато насекомые съели больше!
Каждое живое существо рождается, развивается, выполняет свою программу жизни как составная часть исполинского сверхорганизма — биосферы. И поскольку человек есть неотъемлемая составная часть биосферы, определенная стадия ее запрограммированного развития, то вся его деятельность не должна противоречить общей программе эволюции биосферы.
Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 92; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!