Определение выветривания. Соотношение выветривания и почвообразования.

Выветривание - общий термин, обозначающий всякий процесс разрушения пород. Ферсман предложил термин гипергенез, понимая под этим совокупность гипергенных процессов.

В геологии выветривание трактуется как всякое превращение минералов.

Рич подчеркивал, что выветривание - реакция минералов на изменение окружающей среды по сравнению с теми условиями, которые существовали в момент образования минералов.

Сибирцев подчеркивал, что выветривание идет сверху, под влиянием периферических сил, и дает продукты менее компактные, чем порода.

Выветривание с точки зрения литолога, а точнее с седиментологичской точки зрения может рассматриваться как процесс очистки или рафинирования пород.

Выветривание характеризуется однонаправленностью, при которой обратного построения кристаллической решетки, особенно высокотемпературных минералов, нет - только опять через высокие температуры и давления. Исключений нет.

Выветривание и почвообразование – не тождественные процессы.

а) Выветривание имеет большее пространственное (вертикальное и площадное распространение). Выветривание идет везде - и под водой, и под землей.

б) Почвообразование всегда ведет к формированию горизонтов, а зона выветривания формируется не всегда.

в) Выветривание может участвовать в почвообразовании:

1) создавать рыхлый нанос;

2) действовать непосредственно в профиле почвы.

г) выветривание трактуется чрезвычайно широко, почвообразование – точно определенный термин.

По Глинке выветривание и почвообразование идут параллельно.

2.Внутренние факторы, определяющие выветривание: происхождение минералов в рамках схемы Голдича-Боуэна, связь элементов в системе элемент – кислород, представления Ферсмана об энергии кристаллической решетки, электроотрицательность, ионный потенциал.

Группа внутренних факторов, обусловленных происхождением минералов и свойствами элементов.

1.Происхождение минералов. В схеме Голдича-Боуэна сохраняется связь между происхождением (условиями образования) минералов и особенностями их последующего гипергенеза.

2. Наряду с потенциальной устойчивостью минералов, которая предопределяется их происхождением, важное место принадлежит прочности связи в системе элемент-кислород. Эта связь закономерно уменьшается от системы кремний-кислород к системе алюминий-кислород и далее кальций-кислород.

3.Огромный шаг вперед был сделан Ферсманом, который один из первых предложил рассчитывать энергию кристаллической решетки. Под ней он понимал энергию, которая необходима для того, чтобы компоненты разошлись на бесконечно далекое расстояние между собой. Капустинский подчеркивал, что для расчета энергии кристаллической решетки необходимо знать состав вещества, валентность и радиусы ионов.

От энергии кристаллической решетки зависит механическая прочность минералов, растворимость, направление изоморфного замещения, термическая стойкость. В самом общем виде ЭКР есть функция структурных единиц, радиусов, валентностей и поляризационных свойств.

4.Электроотрифцательность как величину характеризующую соотношение доли ковалентной и ионной связей также следует отнести к критериям потенциальной устойчивости минералов.

5.Ионный потенциал относится к числу механизмов определяющих поведение элементов. Отношение заряда к радиусу ионов позволяет сгруппировать элементы в несколько групп.

Среди внутренних факторов, особенно при сравнительном анализе, необходимо иметь ввиду состояние выветренного материала на момент исследования, его окружение в системе гипергенеза, положение в системе почвенных горизонтов.

3.Внешние факторы выветривания: гидротермический показатель по Раманну.

1. Среди внешних факторов выветривания температура является одним из важнейших. Раманн был одним из первых, кто попытался вычислить так называемый фактор выветривания, используя величину относительной диссоциации воды и времени в течение которого возможно выветривание. По его данным, этот фактор варьирует от 170 в арктическом поясе до 1620 в тропическом. Достаточно много работ, показывающих, что при увеличении температуры возрастает выщелачивание элементов. Ее влияние тем сильнее, чем слабее электролит.

Следует учитывать, что для зон с холодным климатом огромную роль играет смена циклов промораживания-оттаивания.

Температурный фактор усиливает скорости реакций. Теоретически при увеличении температуры на 10оС. скорости возрастают в 2 раза, но надо учитывать, что это правило не для гетерогенных реакций, а для идеальных сред. В области гипергенеза скорости вряд ли увеличиваются в 1,5 раза.

2.Вода - активный фактор выветривания и миграции.

3.Фактор, который связан с водой - это углекислота. Значение ее широко и простирается от наземных вод до водных экосистем. Глинка, подчеркивая действие углекислоты, говорил о том, что не смотря на различие в факторах выветривания, которое наблюдается в верхней толще, в нижних горизонтах различных отложений и почв мы будем иметь с одним общим фактором - углекислотой. Значение этого фактора поддерживается почти во всех работах посвященных выветриванию - от Ферсмана до Страхова и Перельмана.

4.Кислотность. Интегральный фактор, связаннный с типом минералов. В зоне гипергенеза рН на ранних стадиях почвообразования обусловлено комплексом выветривающихся минералов, а на поздних - в большей степени органическими остатками, то есть фактически ролью живого вещества, биогенного и биокосного.

5.Совокупное действие температурного фактора и водного режима рассматривали многие исследователи. Страхов предполагает, что для потери 20% кремнезема в тропических условиях необходимо около 300 лет, тогда как в подзолистой зоне - до 4400 лет, то есть в 7- 14 раз больше. В аридных же районах вообще ход выветривания чрезвычайно замедлен. Кроме редкого явления - так называемого солевого выветривания.

6.Рельеф. Среди факторов ему принадлежит особое место. Мощность кор выветривания, плаща ныне существующих покровных и моренных отложений обусловливает соотношение темпов смыва и темпов химического выветривания. По опредлению Страхова темпы смыва не должны препятствовать переходу элювия из щелочной стадии в кислую. Это условие в большей степени реализуется для равнинных территорий. В самом общем виде рельеф определяет скорости потенциального выноса как растворенных, так и взвешенных материалов.

По Страхову фактически работают два фактора - климат разных участков и тектонический режим территории.