Эндогенные и экзогенные процессы. Структуры и текстуры осадочных горных пород

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

Профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра прикладной экологии

1. ПОНЯТИЕ О ПРОЦЕССАХ……………………………………………………3

2. ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ…………………………………………………..3

2.1 ВЫВЕТРИВАНИЕ……………………………………………………...3

2.1.1ФИЗИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ………………………….4

2.1.2 ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ………………………...5

2.2 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА………………………6

2.2.1 ДЕФЛЯЦИЯ И КОРРОЗИЯ………………………………….7

2.2.2 ПЕРЕНОС……………………………………………………...8

2.2.3 АККУМУЛЯЦИЯ И ЭОЛОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ…………..8

^ 2.3 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ

ТЕКУЧИХ ВОД……………………………………………………………...9

2.4 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД…………… 10

2.5 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЕДНИКОВ………………. 12

2.6 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ…… 12

3. ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ…………………………………………………. 13

3.1 МАГМАТИЗМ…………………………………………………………. 13

3.2 МЕТАМОРФИЗМ……………………………………………………... 14

3.2.1ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ МЕТАМОРФИЗМА……………. 14

3.2.2.ФАЦИИ МЕТАМОРФИЗМА………………………………. 15

3.3 ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ…………………………………………………… 15

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………… 16

1. 
   ^ ПОНЯТИЕ О ПРОЦЕССАХ

На протяжении всего времени своего существования Земля прошла длинный ряд изменений. В сущности она никогда не была такой, как в предыдущий момент. Она изменяется непрерывно. Изменяются ее состав, физическое состояние, внешний вид, положение в мировом пространстве и взаимоотношение с другими членами Солнечной системы.

Геология (греч. "гео" - земля, "логос" - учение) - одна из важнейших наук о Земле. Она занимается изучением состава, строения, истории развития Земли и процессов, протекающих в ее недрах и на поверхности. Современная геология использует новейшие достижения и методы ряда естественных наук - математики, физики, химии, биологии, географии .

Предметом непосредственного изучения геологии являются земная кора и подстилающий твердый слой верхней мантии - литосфера (греч. "литос" - камень) , имеющая важнейшее значение для осуществления жизни и деятельности человека.

Одним из нескольких основных направлений в геологии является динамическая геология,изучающая разнообразные геологические процессы, формы рельефа земной поверхности, взаимоотношения различных по генезису горных пород, характер их залегания и деформации. Известно, что в ходе геологического развития происходили многократные изменения состава, состояния вещества, облика поверхности Земли и строения земной коры. Эти преобразования связаны с различными геологическими процессами и их взаимодействием.

Среди них выделяются две группы:

1) эндогенные (греч. "эндос" - внутри), или внутренние,связанные с тепловым воздействием Земли, напряжениями, возникающими в ее недрах, с гравитационной энергией и ее неравномерным распределением;

2) экзогенные (греч. "экзос" - снаружи, внешний), или внешние,вызывающие существенные изменения в поверхностной и приповерхностной частях земной коры. Эти изменения связаны с лучистой энергией Солнца, силой тяжести, непрерывным перемещением водных и воздушных масс, циркуляцией воды на поверхности и внутри земной коры, с жизнедеятельностью организмов и другими факторами. Все экзогенные процессы тесно связаны с эндогенными, что отражает сложность и единство сил, действующих внутри Земли и на ее поверхности. Геологические процессы видоизменяют земную кору и ее поверхность, приводя к разрушению и одновременно созданию горных пород. Экзогенные процессы обусловлены действием силы тяжести и солнечной энергии, а эндогенные -влиянием внутреннего тепла Земли и гравитации. Все процессы взаимосвязаны между собой, а их изучение позволяет использовать метод актуализма для познания геологических процессов далекого прошлого.

^ 2. ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Термин «выветривание», широко вошедший в литературу, не отражает существа и сложности природных процессов, определяемых этим понятием. Неудачный термин привел к тому, что у исследователей нет единства в понимании его по существу. Во всяком случае, выветривание никогда не следует смешивать с деятельностью собственно ветра.

Выветривание - совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов,происходящие под воздействием различных агентов, действующих на поверхности земли, среди которых основную роль играют колебания температур, замерзание воды, кислот, щелочей, углекислоты, действие ветра, организмов и т.д . В зависимости от преобладания тех или иных факторов в едином и сложном процессе выветривания условно выделяются два взаимосвязанных типа:

1) физическое выветривание и 2) химическое выветривание.
^ 2.1.1ФИЗИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

В этом типе наибольшее значение имеет температурное выветривание, которое связано с суточными и сезонными колебаниями температуры, что вызывает то нагревание, то охлаждение поверхностной части горных пород. В условиях земной поверхности, особенно в пустынях, суточные колебания температур довольно значительны. Так летом в дневное время породы нагреваются до + 80 0 С, а ночью их температура снижается до + 20 0 С. Вследствие резкого различия теплопроводности, коэффициентов теплового расширения и сжатия и анизотропии тепловых свойств минералов, слагающих горные породы, возникают определенные напряжения. Кроме попеременного нагревания и охлаждения разрушительное действие оказывает так же неравномерное нагревание пород, что связано с различными тепловыми свойствами, окраской и размером минералов, которые составляют горные породы.

Горные породы могут быть многоминеральными и одноминеральными. Наибольшему разрушению в результате процесса температурного выветривания подвергаются многоминеральные породы.

Процесс температурного выветривания, вызывающего механическую дезинтеграцию горных пород, особенно характерен для экстрааридных и нивальных ландшафтов с континентальным климатом и непромывным типом режима увлажнения. Особенно наглядно это проявляется в областях пустынь, где количество выпадающих атмосферных осадков находится в пределах 100-250 мм/год (при колоссальной испаряемости) и наблюдается резкая амплитуда суточных температур на незащищенной растительностью поверхности горных пород. В этих условиях минералы, особенно темноцветные, нагреваются до температур, превышающих температуру воздуха, что и вызывает дезинтеграцию горных пород и на консолидированном ненарушенном субстрате формируются обломочные продукты выветривания. В пустынях наблюдается шелушение, или десквамация (лат. "десквамаре" - снимать чешую), когда от гладкой поверхности горных пород при значительных колебаниях температур отслаиваются чешуи или толстые пластины, параллельные поверхности. Этот процесс особенно хорошо можно проследить на отдельных глыбах, валунах. Интенсивное физическое (механическое) выветривание происходит в районах с суровыми климатическими условиями (в полярных и субполярных странах) с наличием многолетней мерзлоты, обусловливаемой ее избыточным поверхностным увлажнением. В этих условиях выветривание связано главным образом с расклинивающим действием замерзающей воды в трещинах и с другими физико-механическими процессами, связанными с льдообразованием. Температурные колебания поверхностных горизонтов горных пород, особенно сильное переохлаждение, зимой, приводят к объемно-градиентному напряжению и образованию морозобойных трещин, которые в дальнейшем разрабатываются замерзающей в них водой. Хорошо известно, что вода при замерзании увеличивается в объеме более чем на 9% (П. А. Шумский, 1954). В результате развивается давление на стенки крупных трещин, вызывающее большое расклинивающее напряжение, раздробление горных пород и образование преимущественно глыбового материала. Такое выветривание иногда называют морозным. Расклинивающее воздействие на горные породы оказывает также корневая система растущих деревьев. Механическую работу производят и разнообразные роющие животные. В заключение следует сказать, что чисто физическое выветривание приводит к раздроблению горных пород, к механическому разрушению без изменения их минералогического и химического состава.

^ 2.1.2 ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

Одновременно с физическим выветриванием в областях с промывным типом режима увлажнения происходят и процессы химического изменения с образованием новых минералов. При механической дезинтеграции плотных горных пород образуются макротрещины, что способствует проникновению в них воды и газа и, кроме того, увеличивает реакционную поверхность выветривающихся пород. Это создает условия для активизации химических и биогеохимических реакций. Проникновение воды или степень увлажненности не только определяют преобразование горных пород, но и обусловливают миграцию наиболее подвижных химических компонентов. Это находит особенно яркое отражение во влажных тропических зонах, где сочетаются высокая увлажненность, высокотермические условия и богатая лесная растительность. Последняя обладает огромной биомассой и значительным спадом. Эта масса отмирающего органического вещества преобразуется, перерабатывается микроорганизмами, в результате в большом количестве возникают агрессивные органические кислоты (растворы). Высокая концентрация ионов водорода в кислых растворах способствует наиболее интенсивному химическому преобразованию горных пород, извлечению из кристаллических решеток минералов катионов и вовлечению их в миграцию.

К процессам химического выветривания относятся окисление, гидратация, растворение и гидролиз.

Окисление. Особенно интенсивно протекает в минералах, содержащих железо. В качестве примера можно привести окисление магнетита, который переходит в более устойчивую форму - гематит (Fe 2 0 4 Fе 2 0 3). Такие преобразования констатированы в древней коре выветривания КМА, где разрабатываются богатые гематитовые руды. Интенсивному окислению (часто совместно с гидратацией) подвергаются сульфиды железа. Так, например, можно представить выветривание пирита:

FeS 2 + mO 2 + nН 2 О FeS0 4 Fе 2 (SО 4) Fе 2 O 3 . nН 2 О

Лимонит (бурый железняк)

На некоторых месторождениях сульфидных и других железных руд наблюдаются "бурожелезняковые шляпы", состоящие из окисленных и гидратированных продуктов выветривания. Воздух и вода в ионизированной форме разрушают железистые силикаты и превращают двухвалентное железо в трехвалентное.

Гидратация. Под воздействием воды происходит гидратация минералов, т.е. закрепление молекул воды на поверхности отдельных участков кристаллической структуры минерала. Примером гидратации является переход ангидрита в гипс: ангидрит-CaSO 4 +2H 2 O CaSO 4 . 2H 2 0 - гипс. Гидратированной разновидностью является также гидрогётит: гётит - FeOOH + nH 2 O FeOH . nH 2 O - гидрогётит.

Процесс гидратации наблюдается и в более сложных минералах - силикатах.

Растворение. Многие соединения характеризуются определенной степенью растворимости. Их растворение происходит под действием воды, стекающей по поверхности горных пород и просачивающейся через трещины и поры в глубину. Ускорению процессов растворения способствуют высокая концентрация водородных ионов и содержание в воде О 2 , СО 2 и органических кислот. Из химических соединений наилучшей растворимостью обладают хлориды - галит (поваренная соль), сильвин и др. На втором месте - сульфаты - ангидрит и гипс. На третьем месте карбонаты - известняки и доломиты. В процессе растворения указанных пород в ряде мест происходит образование различных карстовых форм на поверхности и в глубине.

Гидролиз. При выветривании силикатов и алюмосиликатов важное значение имеет гидролиз, при котором структура кристаллических минералов разрушается благодаря действию воды и растворенных в ней ионов и заменяется новой существенно отличной от первоначальной и присущей вновь образованным гипергенным минералам. В этом процессе происходят: 1) каркасная структура полевых шпатов превращается в слоевую, свойственную вновь образованным глинистым гипергенным минералам; 2) вынос из кристаллической решетки полевых шпатов растворимых соединений сильных оснований (К, Na, Ca), которые, взаимодействуя с СО 2 , образуют истинные растворы бикарбонатов и карбонатов (К 2 СО 3 , Na 2 СО 3 , СаСО 3). В условиях промывного режима карбонаты и бикарбонаты выносятся за пределы места их образования. В условиях же сухого климата они остаются на месте, образуют местами пленки различной толщины, или выпадают на небольшой глубине от поверхности (происходит карбонатизация); 3) частичный вынос кремнезема; 4) присоединение гидроксильных ионов.

Процесс гидролиза протекает стадийно с последовательным возникновением нескольких минералов. Так, при гипергенном преобразовании полевых шпатов возникают гидрослюды, которые затем превращаются в минералы группы каолинита или галуазита:

K (К,Н 3 О)А1 2 (ОН) 2 [А1Si 3 О 10 ] . Н 2 O Аl 4 (ОН) 8

Ортоклаз гидрослюда каолинит

В умеренных климатических зонах каолинит достаточно устойчив и в результате накопления его в процессах выветривания образуются месторождения каолина. Но в условиях влажного тропического климата может происходить дальнейшее разложение каолинита до свободных окислов и гидроокислов:

Al 4 (OH) 8 Al(OH) 3 +SiO 2 . nH 2 O

Гидраргиллит

Таким образом, формируются окислы и гидроокислы алюминия, являющиеся составной частью алюминиевой руды - бокситов.

При выветривании основных пород и особенно вулканических туфов среди образующихся глинистых гипергенных минералов наряду с гидрослюдами широко развиты монтмориллониты (Al 2 Mg 3) (OH) 2* nH 2 O и входящий в эту группу высокоглиноземистый минерал бейделлит А1 2 (ОН) 2 [А1Si 3 О 10 ]nН 2 O. При выветривании ультраосновных пород (ультрабазитов) образуются нонтрониты, или железистые монтмориллониты (FeAl 2)(OH) 2 . nН 2 О. В условиях значительного атмосферного увлажнения происходит разрушение нонтронита, при этом образуются окислы и гидроокислы железа (явление обохривания нонтронитов) и алюминия .
^ 2.2. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА

На земной поверхности постоянно дуют ветры. Скорость, сила и направление ветров бывают различны. Нередко они носят ураганный характер.

Ветер - один из важнейших экзогенных факторов, преобразующих рельеф Земли и формирующих специфические отложения. Наиболее ярко эта деятельность проявляется в пустынях, занимающих около 20% поверхности континентов, где сильные ветры сочетаются с малым количеством выпадающих атмосферных осадков (годовое количество не превышает 100-200 мм/год); резким колебанием температуры, иногда достигающим 50 o и выше, что способствует интенсивным процессам выветривания; отсутствием или разреженностью растительного покрова.

Ветер совершает большую геологическую работу: разрушение земной поверхности(выдувание, или дефляция, обтачивание или коррозия), перенос продуктов разрушения и отложение(аккумуляция) этих продуктов в виде скоплений различной формы. Все процессы, обусловленные деятельностью ветра, создаваемые ими формы рельефа и отложения называют эоловыми (Эол в древнегреческой мифологии - бог ветров) .
^

2.2.1. ДЕФЛЯЦИЯ И КОРРАЗИЯ

Дефляция – выдувание и развевание ветром рыхлых частиц горных пород (главным образом песчаных и пылеватых). Известный исследователь пустынь Б. А. Федорович выделяет два вида дефляции: площадную и локальную.

Площадная дефляция наблюдается как в пределах коренных скальных пород, подверженных интенсивным процессам выветривания, так и особенно на поверхностях, сложенных речными, морскими, водноледниковыми песками и другими рыхлыми отложениями. В твердых трещиноватых скальных горных породах ветер проникает во все трещины и выдувает из них рыхлые продукты выветривания.

Поверхность пустынь в местах развития разнообразного обломочного материала в результате дефляции постепенно очищается от песчаных и более мелкоземистых частиц (выносимых ветром) и на месте остаются лишь грубые обломки – каменистый и щебнистый материал. Площадная дефляция иногда проявляется в засушливых степных областях различных стран, где периодически возникают сильные иссушающие ветры – «суховеи», которые выдувают распаханные почвы, перенося на далекие расстояния большое количество ее частиц.

Локальная дефляция проявляется в отдельных понижениях рельефа. Многие исследователи именно дефляцией объясняют происхождение некоторых крупных глубоких бессточных котловин в пустынях Средней Азии, Аравии и Северной Африки, дно которых местами опущено на многие десятки и даже первые сотни метров ниже уровня Мирового океана.

Коррозия представляет собой механическую обработку обнаженных горных пород ветром при помощи переносимых им твердых частиц- обтачивание, шлифование, высверливание и т.п .

Песчаные частицы поднимаются ветром на различную высоту, но наибольшая их концентрация в нижних приземных частях воздушного потока (до 1,0-2,0 м). Сильные длительно продолжающиеся удары песка о нижние части скальных выступов подтачивают и как бы подрезают их, и они утоняются в сравнении с вышележащими. Этому способствуют также процессы выветривания, нарушающие монолитность породы, что сопровождается быстрым удалением продуктов разрушения. Таким образом, взаимодействие дефляции, переноса песка, корразии и выветривания придают скалам в пустынях своеобразные очертания.

Академик В. А. Обручев в 1906 г. открыл в Джунгарии, граничащей с Восточным Казахстаном, целый «эоловый город», состоящий из причудливых сооружений и фигур, созданных в песчаниках и пестрых глинах в результате пустынного выветривания, дефляции и корразии. Если на пути движения песка встречаются гальки или небольшие обломки твердых пород, то они истираются, шлифуются по одной или нескольким плоским граням. При достаточно длительном воздействии несомого ветром песка из галек и обломков образуются эоловые многогранники или трехгранники с блестящими отполированными гранями и относительно острыми ребрами между ними (рис. 5.2 ). Следует также отметить, что корразия и дефляция проявляются и на горизонтальной глинистой поверхности пустынь, где при устойчивых ветрах одного направления песчаные струи образуют отдельные длинные борозды или желоба глубиной от десятков сантиметров до первых метров, разделенные параллельными неправильной формы гребнями. Такие образования в Китае называют ярдангами.

2.2.2 ПЕРЕНОС

При движении ветер захватывает песчаные и пылеватые частицы и переносит их на различные расстояния. Перенос осуществляется или скачкообразно, или перекатыванием их по дну, или во взвешенном состоянии. Различие переноса зависит от величины частиц, скорости ветра и степени его турбулентности. При ветрах скоростью до 7 м/с около 90% песчаных частиц переносится в слое 5-10 см от поверхности Земли, при сильных ветрах (15-20 м/с) песок поднимается на несколько метров. Штормовые ветры и ураганы поднимают песок на десятки метров в высоту и перекатывают даже гальки и плоский щебень диаметром до 3-5 см и более. Процесс перемещения песчаных зерен осуществляется в виде прыжков или скачков под крутым углом от нескольких сантиметров до нескольких метров по искривленным траекториям. При своем приземлении они ударяют и нарушают другие песчаные зерна, которые вовлекаются в скачкообразное движение, или сальтацию (лат. «сальтацио» – скачок). Так происходит непрерывный процесс перемещения множества песчаных зерен.

^

2.2.3 АККУМУЛЯЦИЯ И ЭОЛОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ

Одновременно с дифляцией и переносом происходит и аккумуляция, в результате чего образуются эоловые континентальные отложения.Среди них выделяются пески и лессы.

Эоловые пески отличаются значительной отсортированностью, хорошей окатанностью, матовой поверхностью зерен. Это преимущественно мелкозернистые пески, размер зерен которых составляет 0,25-0,1 мм.

Самым распространенным в них минералом является кварц, но встречаются и другие устойчивые минералы (полевые шпаты и др.). Менее стойкие минералы, такие, как слюды, в процессе эоловой переработки истираются и выносятся. Цвет эоловых песков различный, чаще всего светло-желтый, бывает желтовато-коричневый, а иногда и красноватый (при дефляции красноземных кор выветривания). В отложенных эоловых песках наблюдается наклонная или перекрещивающаяся слоистость, указывающая на направления их транспортировки.

Эоловый лёсс (нем. «лёсс» – желтозем) представляет своеобразный генетический тип континентальных отложений. Он образуется при накоплении взвешенных пылеватых частиц, выносимых ветром за пределы пустынь и в их краевые части, и в горные области. Характерным комплексом признаков лёсса является:

1) сложение пылеватыми частицами преимущественно алевритовой размерности – от 0,05 до 0,005 мм (более 50%) при подчиненном значении глинистой и тонкопесчанистой фракций и почти полным отсутствием более крупных частиц;

2) отсутствие слоистости и однородность по всей толще;

3) наличие тонкорассеянного карбоната кальция и известковых стяжений;

4) разнообразие минерального состава (кварц, полевой шпат, роговая обманка, слюда и др.);

5) пронизанность лёссов многочисленными короткими вертикальными трубчатыми макропорами;

6) повышенная общая пористость, достигающая местами 50-60%, что свидетельствует о недоуплотненности;

7) просадочность под нагрузкой и при увлажнении;

8) столбчатая вертикальная отдельность в естественных обнажениях, что, возможно, связано с угловатостью форм минеральных зерен, обеспечивающих прочное сцепление. Мощность лёссов колеблется от нескольких до 100 м и более.

Особенно большие мощности отмечаются в Китае, образование которых некоторыми исследователями предполагается за счет выноса пылевого материала из пустынь Центральной Азии.

1. ^

2. 2.3 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕКУЧИХ ВОД

Подземные воды и временные ручьи атмосферных осадков, стекая по оврагом и балкам, собираются в постоянные водные потоки – реки. Полноводные реки совершают большую геологическую работу – разрушение горных пород (эрозия), перенос и отложение (аккумуляция) продуктов разрушения.

Эрозия осуществляется динамическим воздействием воды на горные породы. Кроме того, речной поток истирает породы обломками, которые несет вода, да и сами обломки разрушаются и разрушают ложе потока трением при перекатывании. Одновременно вода оказывает на горные породы растворяющее действие.

Выделяют два типа эрозии:

1) донная, или глубинная, направленная на врезание речного потока в глубину;

2) боковая, ведущая к подмыву берегов и в целом к расширению долины.

В начальных стадиях развития реки преобладает донная эрозия, которая стремится выработать профиль равновесия применительно к базису эрозии – уровню бассейна, куда она впадает. Базис эрозии определяет развитие всей речной системы – главной реки с ее притоками разных порядков. Первоначальный профиль, на котором закладывается река, обычно характеризуется различными неровностями, созданными до образования долины. Такие неровности могут быть обусловлены различными факторами: наличием выходов в русле реки неоднородных по устойчивости горных пород (литологический фактор); озера на пути движения реки (климатический фактор); структурные формы – различные складки, разрывы, их сочетание (тектонический фактор) и другие формы. По мере выработки профиля равновесия и уменьшения уклонов русла донная эрозия постепенно ослабевает и все больше начинает сказываться боковая эрозия, направленная на подмыв берегов и расширение долины. Это особенно проявляется в периоды половодий, когда скорость и степень турбулентности движения потока резко увеличиваются, особенно в стрежневой части, что вызывает поперечную циркуляцию. Возникающие вихревые движения воды в придонном слое способствуют активному размыву дна в стрежневой части русла, и часть донных наносов выносится к берегу. Накопление наносов приводит к искажению формы поперечного сечения русла, нарушается прямолинейность потока, в результате чего стрежень потока смещается к одному из берегов. Начинается усиленный подмыв одного берега и накопление наносов на другом, что вызывает образование изгиба реки. Такие первичные изгибы, постепенно развиваясь, превращаются в излучины , играющие большую роль в формировании речных долин.

Реки переносят большое количество обломочного материала различной размерности – от тонких илистых частиц и песка до крупных обломков. Перенос его осуществляется волочением (перекатыванием) по дну наиболее крупных обломков и во взвешенном состоянии песчаных, алевритовых и более тонких частиц. Переносимые обломочные материалы еще больше усиливают глубинную эрозию. Они являются как бы эрозионными инструментами, которые дробят, разрушают, шлифуют горные породы, слагающие дно русла, но и сами измельчаются, истираются с образованием песка, гравия, гальки. Влекомые по дну и взвешенные переносимые материалы называют твердым стоком рек. Помимо обломочного материала реки переносят и растворенные минеральные соединения. В речных водах гумидных областей преобладают карбонаты Са и Mg, на долю которых приходится около 60% ионного стока (О. А. Алекин). В небольших количествах встречаются соединения Fe и Мn, чаще образующие коллоидные растворы. В речных водах аридных областей помимо карбонатов заметную роль играют хлориды и сульфаты.

Наряду с эрозией и переносом различного материала происходит и его аккумуляция (отложение). На первых стадиях развития реки, когда преобладают процессы эрозии, возникающие местами отложения оказываются неустойчивыми и при увеличении скорости течения во время половодий они вновь захватываются потоком и перемещаются вниз по течению. Но по мере выработки профиля равновесия и расширения долин образуются постоянные отложения, называемые аллювиальными, или аллювием (лат. «аллювио» – нанос, намыв) .
^

2.4. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

К подземным водам относятся все воды, находящиеся в порах и трещинах горных пород. Они широко распространены в земной коре, и изучение их имеет большое значение при решении вопросов: водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий, гидротехнического, промышленного и гражданского строительства, проведения мелиоративных мероприятий, курортно – санаторного дела и т. д.

Велика геологическая деятельность подземных вод. С ними связаны карстовые процессы в растворимы горных породах, оползание земляных масс по склонам оврагов, рек и морей, разрущение месторождений полезных ископаемых и образование их в новых местах, вынос различных соединений и тепла из глубоких зон земной коры.

Карст представляет собой процесс растворения, или выщелачивания трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами, в результате которого образуются отрицательные западинные формы рельефа на поверхности Земли и различные полости, каналы и пещеры в глубине. Впервые такие широко развитые процессы детально были изучены на побережье Адриатического моря, на плато Карст близ Триеста, откуда и получили свое название. К растворимым породам относятся соли, гипс, известняк, доломит, мел. В соответствии с этим различают соляной, гипсовый и карбонатный карст. Наиболее изучен карбонатный карст, что связано со значительным площадным распространением известняков, доломитов, мела.

Необходимыми условиями развития карста являются:

1) наличие растворимых пород;

2) трещиноватость пород, обеспечивающая проникновение воды;

3) растворяющая способность воды.
К поверхностным карстовым формам относятся:

1) карры, или шрамы, небольшие углубления в виде рытвин и борозд глубиной от нескольких сантиметров до 1-2 м;

2) поноры – вертикальные или наклонные отверстия, уходящие в глубину и поглощающие поверхностные воды;

3) карстовые воронки, имеющие наибольшее распространение, как в горных районах, так и на равнинах. Среди них по условиям развития выделяются:

А) воронки поверхностного выщелачивания, связанные с растворяющей деятельностью метеорных вод;

Б) воронки провальные, образующиеся путем обрушения сводов подземных карстовых полостей;

4) крупные карстовые котловины, на дне которых могут развиваться карстовые воронки;

5) наиболее крупные карстовые формы – полья, хорошо известные в Югославии и других районах;

6) карстовые колодцы и шахты, достигающие местами глубин свыше 1000 м и являющиеся как бы переходными к подземным карстовым формам.

К подземным карстовым формам относятся различные каналы и пещеры. Самыми крупными подземными формами являются карстовые пещеры, представляющие систему горизонтальных или несколько наклонных каналов, часто сложно ветвящихся и образующих огромные залы или гроты. Такая неровность в очертаниях, по-видимому, обусловлена характером сложной трещиноватости пород, а возможно, и неоднородностью последних. На дне ряда пещер много озер, по другим пещерам протекают подземные водотоки (реки), которые при движении производят не только химическое воздействие (выщелачивание), но и размыв (эрозию). Наличие постоянных водных потоков в пещерах нередко связано с поглощением поверхностного речного стока. В карстовых массивах известны исчезающие реки (частично или полностью), периодически исчезающие озера.

С деятельностью подземных и поверхностных вод и другими факторами связаны разнообразные смещения горных пород, слагающих крутые береговые склоны долин рек, озер и морей. К таким гравитационным смещениям, помимо осыпей, обвалов, относятся и оползни. Именно в оползневых процессах подземные воды играют важную роль. Под оползнями понимают крупные смещения различных горных пород по склону, распространяющиеся в отдельных районах на большие пространства и глубину. Часто оползни бывают очень сложного строения, они могут представлять серию блоков, сползающих вниз по плоскостям скольжения с запрокидыванием слоев смещенных горных пород в сторону коренного.

Оползневые процессы протекают под влиянием многих факторов, к числу которых относятся:

1) значительная крутизна береговых склонов и образование трещин бортового отпора;

2) подмыв берега рекой (Поволжье и другие реки) или абразия морем (Крым, Кавказ), что увеличивает напряженное состояние склона и нарушает существовавшее равновесие;

3) большое количество выпадающих атмосферных осадков и увеличение степени обводненности пород склона как поверхностными, так и подземными водами. В ряде случаев именно в период или в конце интенсивного выпадения атмосферных осадков происходят оползни. Особенно крупные оползни вызываются наводнениями;

4) влияние подземных вод определяется двумя факторами – суффозией и гидродинамическим давлением. Суффозия, или подкапывание, вызываемое выходящими на склоне источниками подземных вод, выносящих из водоносного слоя мелкие частицы водовмещающей горной породы и химически растворимых веществ. В результате это приводит к разрыхлению водоносного слоя, что естественно вызывает неустойчивость выше расположенной части склона, и он оползает; гидродинамическое давление, создаваемое подземными водами при выходе на поверхность склона. Это особенно проявляется при изменении уровня воды в реке в моменты половодий, когда речные воды инфильтруются в борта долины и поднимается уровень подземных вод. Спад полых вод в реке происходит сравнительно быстро, а понижение уровня подземных вод относительно медленно (отстает). В результате такого разрыва между уровнями речных и подземных вод может происходить выдавливание присклоновой части водоносного слоя, а вслед за ним оползание горных пород, расположенных выше;

5) падение горных пород в сторону реки или моря, особенно если в их составе есть глины, которые под воздействием вод и процессов выветривания приобретают пластические свойства;

6) антропогенное воздействие на склоны (искусственная подрезка склона и увеличение его крутизны, дополнительная нагрузка на склоны устройством различных сооружений, разрушение пляжей, вырубка леса и др.).

Таким образом, в комплексе факторов, способствующих оползневым процессам, существенная, а иногда и решающая роль принадлежит подземным водам. Во всех случаях при решении вопросов строительства тех или иных сооружений вблизи склонов детально изучается их устойчивость, и вырабатываются меры по борьбе с оползнями в каждом конкретном случае. В ряде мест работают специальные противооползневые станции.
^ 2.5. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЕДНИКОВ

Ледники представляют собой естественное тело больших размеров, состоящее из кристаллического льда, образованного на поверхности земли в результате скопления и последующего преобразования твердых атмосферных осадков и находящегося в движении.

При движении ледников осуществляется ряд взаимосвязанных геологических процессов:

1) разрушение горных пород подледного ложа с образованием различного по форме и размеру обломочного материала (от тонких песчаных частиц до крупных валунов);

2) перенос обломков пород на поверхности и внутри ледников, а также вмерзших в придонные части льда или перемещаемых волочением по дну;

3) аккумуляция обломочного материала, имеющая место, как в процессе движения ледника, так и при дегляциации. Весь комплекс указанных процессов и их результаты можно наблюдать в горных ледниках, особенно там, где ледники ранее протягивались на многие километры далее современных границ. Разрушительная работа ледников называется экзарацией (от лат. "экзарацио" - выпахивание) . Особенно интенсивно она проявляется при больших мощностях льда, создающих огромное давление на подледное ложе. Происходит захват и выламывание различных блоков горных пород, их дробление, истачивание.

Ледники, насыщенные обломочным материалом, вмерзшим в придонные части льда, при движении по скальным породам оставляют на их поверхности различные штрихи, царапины, борозды - ледниковые шрамы, которые ориентированы по направлению движения ледника.

Ледники при своем движении переносят огромное количество разнообразного обломочного материала, состоящего преимущественно из продуктов надлекивого и подледникового выветривания а так же из обломков, возникающих при механическом разрушении горных пород движущимися ледниками. Весь этот обломочный материал, попадающий в тело ледника, переносимый и откладываемый им называется мореной. Среди двигающегося моренного материала различают морены поверхностные(боковые и срединные), внутренние и донные. Отложившийся материал получил название береговых и конечных морен.

Береговые морены представляют собой валы обломочного материала, расположенные вдоль склонов ледниковых долин. Конечные морены образуются на месте окончания ледников, где происходит их полное таяние.
^ 2.6. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ

Известно, что поверхность земного шара составляет 510 млн.км 2 , из них около 361 млн.км 2 , или 70,8%, занимают океаны и моря, ав 149 млн.км 2 , или 29,2% - суша. Таким образом, площадь, занятая океанами и морями, почти в 2,5 раза превышшает площадь суши. В морских бассейнах, как обычно именуют моря и океаны, протекают сложные процессы энергичного разрушени, перемещения продуктов разрушения, отложения осадков и формирования из них различных осадочных горных пород.

Геологическая деятельность моря в виде разрушения горных пород, берегов и дна называют абразией. Процессы абразии находятся в прямой зависимости от особенностей движения воды, интенсивности и направления дующих ветров и течений.

Основную разрушительную работы совершают: морской прибой, и в меньшей мереразличные течения (прибрежные, донные, приливы и отливы) .

^ ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

3.1.МАГМАТИЗМ

Магматические горные породы, образовавшиеся из жидкого расплава - магмы, играют огромную роль в строении земной коры. Эти породы сформировались разными путями. Крупные их объемы застывали на различной глубине, не дойдя до поверхности, и оказывали сильное воздействие на вмещающие породы высокой температурой, горячими растворами и газами. Так образовались интрузивные (лат. "интрузио" - проникаю, внедрять) тела. Если магматические расплавы вырывались на поверхность, то происходили извержения вулканов, носившие в зависимости от состава магмы спокойный либо катастрофический характер. Такой тип магматизма называют эффузивным (лат. "эффузио" - излияние), что не совсем точно. Нередко извержения вулканов носят взрывной характер, при котором магма не изливается, а взрывается и на земную поверхность выпадают тонкораздробленные кристаллы и застывшие капельки стекла - расплава. Подобные извержения называются эксплозивными (лат. "эксплозио" -взрывать). Поэтому, говоря о магматизме (от греч. "магма"- пластичная, тестообразная, вязкая масса), следует различать интрузивные процессы, связанные с образованием и движением магмы ниже поверхности Земли, и вулканические процессы, обусловленные выходом магмы на земную поверхность. Оба эти процесса неразрывно связаны между собой, а проявление того или другого из них зависит от глубины и способа образования магмы, ее температуры, количества растворенных газов, геологического строения района, характера и скорости движений земной коры и т. д

Выделяют магматизм:

Геосинклинальный

Платформенный

Океанический

Магматизм областей активизации
По глубине проявления:

Абиссальный

Гипабиссальный

Поверхностный
По составу магмы:

Ультраосновной

Основной

Щелочной
В современную геологическую эпоху магматизм особенно развит в пределах Тихоокеанского геосинклинального пояса, срединно-океанических хребтов, рифовых зон Африки и Средиземноморья и др. С магматизмом связано образование большого количества разнообразных месторождений полезных ископаемых.

Если жидкий магматический расплав достигает земной поверхности, происходит его извержение, характер которого определяется составом расплава, его температурой, давлением, концентрацией летучих компонентов и другими параметрами. Одной из самых важных причин извержений магмы является ее дегазация. Именно газы, заключенные в расплаве, служат тем "движителем", который вызывает извержение. В зависимости от количества газов, их состава и температуры они могут выделяться из магмы относительно спокойно, тогда происходит излияние - эффузия лавовых потоков. Когда газы отделяются быстро, происходит мгновенное вскипание расплава и магма разрывается расширяющимися газовыми пузырьками, вызывающими мощное взрывное извержение - эксплозию. Если магма вязкая и температура ее невысока, то расплав медленно выжимается, выдавливается на поверхность, происходит экструзия магмы.

Таким образом, способ и скорость отделения летучих определяют три главные формы извержений: эффузивное, эксплозивное и экструзивное. Вулканические продукты при извержениях бывают жидкими, твердыми и газообразными

Газообразные продукты или летучие, как было показано выше, играют решающую роль при вулканических извержениях и состав их весьма сложен и изучен далеко не полностью из-за трудностей с определением состава газовой фазы в магме, находящейся глубоко под поверхностью Земли. По данным прямых измерений, в различных действующих вулканах среди летучих содержатся водяной пар, диоксид углерода (СО 2), оксид углерода (СО), азот (N 2), диоксид серы (SO 2), оксид серы (III) (SO 3), газообразная сера (S), водород (H 2), аммиак (NH 3), хлористый водород (HCL), фтористый водород (HF), сероводород (H 2 S), метан (CH 4), борная кислота (Н 3 ВО 2), хлор (Cl), аргон и другие, хотя преобладают Н 2 О и СО 2 . Присутствуют хлориды щелочных металлов, а также железа. Состав газов и их концентрация очень сильно меняются в пределах одного вулкана от места к месту и во времени, зависят они и от температуры и в самом общем виде от степени дегазации мантии, т.е. от типа земной коры.

Жидкие вулканические продукты представлены лавой - магмой, вышедшей на поверхность и уже сильно дегазированной. Термин "лава" произошел от латинского слова "лавер" (мыть, стирать) и раньше лавой называли грязевые потоки. Главные свойства лавы -химический состав, вязкость, температура, содержание летучих - определяют характер эффузивных извержений, форму и протяженность лавовых потоков.

3.2.МЕТАМОРФИЗМ

Метаморфизм (греч. metamorphoómai - подвергаюсь превращению, преображаюсь) - процесс твердофазного минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры и давления в присутствии флюида.

Выделяют изохимический метаморфизм, при котором химический состав породы меняется несущественно, и не изохимический метаморфизм (метасоматоз) для которого характерно заметное изменение химического состава породы, в результате переноса компонентов флюидом.

По размеру ареалов распространения метаморфических пород, их структурному положению и причинам метаморфизма выделяются:

Региональный метаморфизм, который затрагивает значительные объемы земной коры, и распространен на больших площадях

Метаморфизм сверхвысоких давлений

Контактовый метаморфизм приурочен к магматическим интрузиям, и происходит от тепла остывающей магмы

Динамометаморфизм происходит в зонах разломов, он связан со значительной деформацией пород

Импактный метаморфизм, который происходит при резком ударе метеорита о поверхность планеты
^ 3.2.1ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ МЕТАМОРФИЗМА

Основными факторами метаморфизма являются температура, давление и флюид.

С ростом температуры происходят метаморфические реакции с разложением водосодержащих фаз (хлориты, слюды, амфиболы). С ростом давления происходят реакции с уменьшением объема фаз. При температурах более 600 ˚С начинается частичное плавление некоторых пород, образуются расплавы, которые уходят на верхние горизонты, оставляя тугоплавкий остаток – рестит.
Флюидом называются летучие компоненты метаморфических систем. Это первую очередь вода и углекислый газ. Реже роль могут играть кислород, водород, углеводороды, соединения галогенов и некоторые другие. В присутствии флюида область устойчивости многих фаз (особенно содержащих эти летучие компоненты) изменяются. В их присутствии плавление горных пород начинается при значительно более низких температурах.
^ 3.2.2.ФАЦИИ МЕТАМОРФИЗМА

Метаморфические породы очень разнообразны. В качестве породообразующих минералов в них установлено более 20 минералов. Породы близкого состава, но образовавшиеся в различных термодинамических условиях могут иметь совершенно разный минеральный состав. Первыми исследователями метаморфических комплексов было установлено, что можно выделить несколько характерных, широко распространенных ассоциаций, которые образовались в разных термодинамических условиях. Первое деление метаморфических пород по термодинамическим условиям образования сделал Эскола. В породах базальтового состава он выделил зеленые сланцы, эпидотовые породы, амфиболиты, гранулиты и эклогиты. Последующие исследования показали логичность и содержательность такого деления.

В дальнейшем началось интенсивное экспериментальное изучение минеральных реакций, и усилиями многих исследователей была составлена схема фаций метаморфизма – Р-Т диаграмма, на которой показаны полу устойчивости отдельных минералов и минеральных ассоциаций. Схема фаций стала одним из основных инструментов анализа метаморфических комплектов. Геологи, определив минеральный состав породы, соотносили её с какой либо фацией, и по появлению и исчезновению минералов составляли карты изоград – линий равных температур. В практически современном варианте схема фаций метаморфизма была опубликована группой ученых под руководством В.С. Соболева в Сибирском отделении АН СССР .

3.3.ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Землетрясением называется всякое колебание земной поверхности, вызвонное естественными причинами, среди которых основное значение принадлежит тектоническим процессам. В некоторых местах землятресение происходит часто и достигает большой силы.

На побережьях море отступает, обнажая дно, а затем на берег обрушивается гигантская волна, сметая все на своем пути, унося остатки строений в море. Крупные землетрясения сопровождаются многочисленными жертвами среди населения, которое гибнет под развалинами зданий, от пожаров, наконец, просто от возникающей паники. Землетрясение-это бедствие, катастрофа, поэтому огромные усилия затрачиваются на предсказания возможных сейсмических толчков, на выделение сейсмоопасных районов, на мероприятия, призванные сделать промышленные и гражданские здания сейсмостойкими, что ведет к большим дополнительным затратам в строительстве.

Любое землетрясение-это тектонические деформации земной коры или верхней мантии, происходящие вследствие того, что накопившиеся напряжения в какой-то момент превысили прочность горных пород в данном месте. Разрядка этих напряжений и вызывает сейсмические колебания в виде волн, которые, достигнув земной поверхности, производят разрушения. "Спусковой крючок", вызывающий разрядку напряжений, может быть, на первый взгляд, самым незначительным, например заполнение водохранилища, быстрое изменение атмосферного давления, океанские приливы и т.д .

^ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Г. П. Горшков, А.Ф. Якушева Общая геология. Издание третье. - Издательство Московского университета,1973- 589с.: ил.

2. Н. В. Короновский, А. Ф. Якушева Основы геологии – 213с.: ил.

3. В.П. Ананьев, А.Д. Потапов Инженерная геология. Издание третье, переработанное и исправленное.- М.: Высшая школа, 2005. – 575 с.: ил.

Экзогенные процессы — это внешние геологические процессы, происходящие под воздействием воздуха, воды, колебаний темпе-ратуры, льда и снега, живых организмов. Процессы, связанные с деятельностью человека, обычно называют инженерно-геологи-ческими.

Большинство экзогенных геологических процессов протекает по схеме: разрушение — перенос и накопление материала данного процесса на суше — снова разрушение, в том числе собственных отложений, — перенос, наконец, окончательная аккумуляция мате-риала в море.

Денудация и аккумуляция — понятия, широко используемые в геологии. Термином денудация называют всю сумму внешних процессов разрушения суши и переноса материала в море. Вре-менное накопление материала в составе континентальных отло-жений не учитывается, подразумевается конечная аккумуляция ма-териала в море.

Схема денудации и аккумуляции материала в море

Выветривание — разрушающее воздействие на горные породы и минералы многих факторов внешней среды, называемых аген-тами выветривания. К ним относятся солнечные лучи, механиче-ское и химическое воздействие воды, воздуха и живых организмов.

Термин «выветривание» происходит от немецкого weather — по-года, и сходство со словом ветер чисто случайное; выветривание и геологическая деятельность ветра — процессы разные.

Обычно имеет место суммарное воздействие внешней среды на горные породы, но в случае преобладания отдельных факторов над другими принято выделять механическое (физическое ), хими-ческое и биологическое (органическое ) выветривание.

Механическое выветривание. Главными агентами являются пере-пады температур, особенно скачки через 0°С. Днем солнечные лучи разогревают освещенную поверхность горной породы, в то время как внутренний объем остается холодным. Нагретая часть породы чуть увеличивается в объеме и на ее контакте с холодной породой возникает механическое напряжение.

Многократно повторяющиеся циклы температурных напря-жений приводят сначала к растрескиванию, а потом и к осыпанию обломков породы. Механическое выветривание распространено в районах с континентальным климатом — в полярных широтах, пустынях, высокогорьях.

Химическое и биологическое выветривание. Агенты — вода и воздух как химические материалы, растения с их выделениями и микроор-ганизмы. Процессу способствует влажный теплый климат, под его воздействием часть минералов растворяется, часть превращается в другие соединения. В этом и состоит главный результат процесса выветривания. Большинство минералов магматических и метамор-фических пород — полевые шпаты, слюды, пироксены, роговая об-манка, скрытокристаллические массы эффузивных пород — пре-вращается в глинистые минералы. Их подхватывают потоки воды, сначала они откладываются на склонах, образуя элювиально-делю-виальный el- dQ чехол, а потом переносятся ниже и включаются в общий круговорот глинистого вещества на поверхности земли. Не выветривается только кварц — он сохра-няется зернами, из которых потом образуются пески.

К результатам процесса выветривания стоит отнести и почвооб-разование — важнейшее условие существования богатой и разнооб-разной жизни на земле.

Кора выветривания(элювий — elQ ) — сохранившиеся на месте образования при горизонтальном рельефе продукты выветривания.

Геологическая деятельность ветра (эоловые процессы) протекает по схеме большинства внешних процессов: разрушение — пе-ренос — аккумуляция.

Разрушение пород возможно в условиях сухого климата при на-личии сильных постоянных ветров. Не защищенные дерново-растительным слоем песчано-глинистые породы перевеваются, из них выдувается песчаный (0,05-2 мм), пылеватый (0,002-0,05 мм) и агре-гированный глинистый материал — этот процесс называется дефля-цией.

Корразия — ударное воздействие на скальную породу песчаных частиц, переносимых ветром.

Эоловый перенос может осуществляться на сотни километров. Перенос отдельно взятой частицы происходит постепенно — ее то подхватывает, то опускает обратно на землю. Перенос сопровожда-ется сортировкой материала — первыми откладываются крупные частицы, последними — пылеватые. Ветровые пески откладыва-ются в виде барханов, лёссы — в виде сплошной толщи мощностью в несколько метров. Все ветровые отложения сильно пористые.

На площадях, подверженных дефляции, очень легко развивается ветровая эрозия, наносящая непоправимый ущерб почвенному покрову.

Геологическая деятельность поверхностных текучих вод. Струй-чатая эрозия осуществляется мельчайшими струями воды при слабых затяжных дождях или медленном таянии снега. В отличие от других видов эрозии оказывает на поверхность рельефа вырав-нивающее воздействие. Продукты переноса называются делювием, откладываются маломощным чехлом на склонах.

Чехол делювиальных отложений

Делювий является ценным почвообразующим материалом, на нем укореняется и держится растительный покров, в том числе и культурные растения. Ниже делювия

может залегать совершенно неплодородная коренная порода.

Водная (линейная) эрозия — процесс размыва и выноса текучими водами почв и горных пород. Выделяется много видов эрозии, суть которых всегда ясна из названия, — овражная, речная, донная, бо-ковая и др. При попятной эрозии происходит рост эрозионной промоины в сторону верховьев. Иногда в названиях отражается причина или провоцирующий фактор эрозии — транспортная, пастбищная, техногенная и т.п.

В результате водной эрозии происходит медленное, постоянное понижение всей поверхности суши и выработка эрозионных форм рельефа — промоин, долин, наполнение рек и других водных по-токов твердым стоком.

Геологические процессы подразделяют на эндогенные и экзогенные.

Эндогенные процессы - геологические процессы, связанные с энергией, возникающей в недрах Земли. К ним относятся тектонические движения земной коры, магматизм, метаморфизм горных пород и сейсмическая активность. Главными источниками энергии эндогенных процессов являются тепло и гравитационная неустойчивость -перераспределение материала в недрах Земли по плотности (гравитационная дифференциация).

К эндогенным процессам относятся:

• - тектонические - разнообразные по направлению и интенсивности движения земной коры, вызывающие ее деформации (смятие в складки) или разрывы слоев;
• - сейсмические - связанные с землетрясениями;
• - магматические - связанные с магматической деятельностью;
• - вулканические - связанные с вулканической деятельностью;
• - метаморфические - процесс преобразования горных пород под влиянием давления и температуры без привнесения или выноса химических компонентов;
• - скарновые - метасоматического минерало- и породообразования в результате воздействия на различные горные породы (преимущественно известняки и доломиты) высокотемпературных растворов, содержащих в том или ином количестве Бе, М?, Са, 81, А1 и другие вещества при широком участии летучих компонентов (вода, углекислота, С1, Б, В и др.), и в широком диапазоне температур и давлений при общей эволюции растворов по мере понижения температуры от щелочных к кислым;
• - грейзеновые - метасоматического изменения гранитовых пород под действием газов, выделяющихся из охлаждающейся магмы с преобразованием полевых шпатов в светлые слюды;
• - гидротермальные - месторождения руд металлов (Аи, Си, РЬ, 8п, XV и др.) и неметаллических ископаемых (тальк, асбест и др.), образование которых связано с отложением или переотложением рудного вещества из горячих глубинных водных растворов, часто связанных с остывающими в земной коре магматическими очагами.

Тектонические движения - механические движения земной коры, вызываемые силами, действующими в ней и главным образом в мантии Земли, и приводящие к деформации слагающих кору пород. Тектонические движения связаны, как правило, с изменением химического состава, фазового состояния (минерального состава) и внутренней структуры подвергающихся деформации горных пород. Тектонические движения охватывают одновременно очень большие площади.

Геодезические измерения показывают, что практически вся поверхность Земли находится непрерывно в движении, однако скорость тектонических движений невелика, изменяется от сотых долей до первых десятков миллиметров в год, и только накопления этих движений в ходе очень продолжительного (десятки-сотни млн лет) геологического времени приводят к крупным суммарным перемещениям отдельных участков земной коры.

Американский геолог Г. Джильберт предложил (1890 г.), а немецкий геолог X. Штилле развил (1919г.) классификацию тектонических движений с разделением их на эпейрогенические, выражающиеся в длительных поднятиях и опусканиях крупных участков земной поверхности, и орогеиические, проявляющиеся эпизодически (орогени-ческие фазы) в определённых зонах образованием складок и разрывов и ведущие к формированию горных сооружений. Эта классификация применяется до сих пор, но её основной недостаток - объединение в понятие орогенеза двух принципиально различных процессов -складко- и разрывообразования, с одной стороны, и горообразования - с другой. Были предложены и другие классификации. Одна из них (отечественные геологи А. П. Карпинский, М. М. Тетяев и др.) предусматривала выделение колебательных складко- и разрывообразующих тектонических движений, другая (немецкий геолог Э. Харман и голландский учёный Р. В. ван Беммелен) - ундационных (волновых ) и ундуляционных (складчатых ) тектонических движений. Стало ясным, что тектонические движения весьма разнообразны как по форме проявления, так и по глубине зарождения, а также, очевидно, по механизму и причинам возникновения.

По другому принципу тектонические движения были разделены ещё М. В. Ломоносовым на медленные (вековые ) и быстрые. Быстрые движения связаны с землетрясениями и, как правило, отличаются высокой скоростью, на несколько порядков превышающей скорость медленных движений. Смещения земной поверхности во время землетрясений составляют несколько метров, иногда более 10 м. Однако такие смещения проявляются эпизодически.

Существенное значение имеет подразделение тектонических движений на вертикальные {радиальные ) и горизонтальные {тангенциальные), хотя оно и носит в большей мере условный характер, так как эти движения взаимосвязаны и переходят одни в другие. Поэтому правильнее говорить о тектонических движениях с преобладающей вертикальной или горизонтальной компонентой. Преобладающие вертикальные движения обусловливают поднятия и опускания земной поверхности, в том числе образование горных сооружений. Они являются основной причиной накопления мощных толщ осадочных пород в океанах и морях, а отчасти и на суше. Горизонтальные движения наиболее ярко проявляются в образовании крупных сдвигов отдельных блоков земной коры относительно других с амплитудой в сотни и даже тысячи километров, в их надвигах с амплитудой в сотни километров, а также в образовании океанических впадин шириной в тысячи километров в результате раздвига глыб континентальной коры.

Тектонические движения отличаются определённой периодичностью или неравномерностью, которая выражается в изменениях знака и (или) скорости во времени. Относительно короткопериодические вертикальные движения с частой переменой знака (обратимые) называются колебательными. Горизонтальные движения обычно длительно сохраняют свою направленность и являются необратимыми. Колебательные тектонические движения, вероятно, служат причиной трансгрессий и регрессий моря, образования морских и речных террас.

По времени проявления выделяют новейшие тектонические движения, которые непосредственно отражаются в современном рельефе Земли и поэтому распознаются не только геологическими, но и геоморфологическими методами, и современные тектонические движения, которые изучаются также и геодезическими методами (повторное нивелирование и пр.). Они составляют предмет исследования новейшей тектоники.

Тектонические движения отдалённого геологического прошлого устанавливаются по распространению трансгрессий и регрессий океана, по суммарной толщине (мощности) накопившихся осадочных отложений, по распределению их фаций и источников обломочного материала, снесённого в депрессии. Таким способом выясняется вертикальная компонента перемещения верхних слоев земной коры или поверхности консолидированного фундамента, расположенного под осадочным чехлом. В качестве репера используется уровень Мирового океана, который считают почти постоянным, с возможными отклонениями до 50-100 м при таянии или образовании ледников, а также более значительными - до нескольких сот метров в результате изменения ёмкости океанических впадин при их разрастании и образовании срединно-океанических хребтов.

Крупные горизонтальные перемещения, которые признаются не всеми учёными, устанавливаются как по геологическим данным, путём графического выпрямления складок и восстановления надвинутых толщ горных пород в первоначальном положении, так и на основании изучения остаточной намагниченности горных пород и изменений палеоклимата. Считается, что при достаточном количестве па-леомагнитных и геологических данных можно восстанавливать былое расположение материков и океанов и определять скорость и направление перемещений, происходивших в последующее время, например с конца палеозойской эры.

Скорость горизонтальных перемещений определяется сторонниками мобилизма по ширине новообразованных океанов (Атлантического, Индийского), по палеомагнитным данным, указывающим на изменения широты и ориентировки по отношению к меридианам, и по ширине образующихся при разрастании океанического дна полос магнитных аномалий различного знака, которые сопоставляются с длительностью эпох различной полярности магнитного поля Земли. Эти оценки, как и скорость современных горизонтальных движений, измеренная геодезическими методами в рифтах (Восточная Африка), складчатых областях (Япония, Таджикистан) и на сдвигах (Калифорния), составляют 0,1-10 см/г. На протяжении миллионов лет скорость горизонтальных движений изменяется незначительно, направление остаётся почти постоянным.

Вертикальные движения имеют, напротив, переменный, колебательный характер. Повторные нивелировки показывают, что скорость опускания или поднятия на равнинах обычно не превышает 0,5 см/год, поднятие в горных областях (например, на Кавказе) достигает 2 см/год. В то же время средние скорости вертикальных тектонических движений, определяемые для больших интервалов времени (например, за десятки миллионов лет), не превышают 0,1 см/год в подвижных поясах и 0,01 см/год на платформах. Это различие в скоростях, измеренных за малые и большие промежутки времени, указывает на то, что в геологических структурах фиксируется лишь интегральный результат вековых вертикальных движений, накапливающийся при суммировании колебаний противоположного знака.

Сходство тектонических движений, повторяющихся на одних и тех же тектонических структурах, позволяет говорить об унаследованном характере вертикальных тектонических движений. К тектоническим движениям обычно не относят перемещения горных пород в приповерхностной зоне (десятки метров от поверхности), вызванные нарушениями их гравитационного равновесия под влиянием экзогенных (внешних) геологических процессов, а также периодические поднятия и опускания земной поверхности, обусловленные твёрдыми приливами Земли вследствие притяжения Луны и Солнца. Спорным является отнесение к тектоническим движениям процессов, связанных с восстановлением изостатического равновесия, например поднятий при сокращении крупных ледниковых покровов типа антарктического или гренландского. Локальный характер носят движения земной коры, вызванные деятельностью вулканов. Причины тектонических движений до сих пор достоверно не установлены; в этом отношении высказываются различные предположения.

По мнению ряда учёных, глубинные тектонические движения вызваны системой крупных конвекционных течений, охватывающих верхние и средние слои мантии Земли. С такими течениями, по-видимому, связано растяжение земной коры в океанах и сжатие в складчатых областях, над теми зонами, где происходит сближение и погружение встречных течений. Другие учёные (В. В. Белоусов) отрицают существование замкнутых конвекционных течений в мантии, но допускают подъём разогретых в низах мантии и более лёгких продуктов её дифференциации, вызывающий восходящие вертикальные движения коры. Охлаждение этих масс служит причиной её опусканий. При этом горизонтальным движениям не придаётся существенного значения, и они считаются производными от вертикальных. При выяснении природы движений и деформаций земной коры некоторые исследователи отводят определённую роль напряжениям, возникающим в связи с изменениями скорости вращения Земли, другие считают их слишком незначительными.

Глубинное тепло Земли имеет преимущественно радиоактивное происхождение. Непрерывная генерация тепла в недрах Земли ведёт к образованию его потока, направленного к поверхности. На некоторых глубинах при благоприятном сочетании вещественного состава, температуры и давления могут возникать очаги и слои частичного плавления. Таким слоем в верхней мантии является астеносфера - основной источник образования магмы; в ней могут возникать конвекционные токи, которые служат предположительной причиной вертикального и горизонтального движений литосферы. В зонах вулканических поясов островных дуг и окраин континентов основные очаги магм связаны со сверхглубинными наклонными разломами (зоны Завариц-кого-Беньофа), уходящими под них со стороны океана (приблизительно до глубины 700 км). Под влиянием теплового потока или непосредственно тепла, приносимого поднимающейся глубинной магмой, возникают так называемые коровые очаги магмы в самой земной коре; достигая приповерхностных частей коры, магма внедряется в них в виде различных по форме интрузивов или изливается на поверхность, образуя вулканы.

Гравитационная дифференциация вела к расслоению Земли на геосферы разной плотности. На поверхности Земли она проявляется также в форме тектонических движений, которые, в свою очередь, ведут к тектоническим деформациям пород земной коры и верхней мантии. Накопление и последующая разрядка тектонических напряжений вдоль активных разломов приводят к землетрясениям.

Оба вида глубинных процессов тесно связаны: радиоактивное тепло, понижая вязкость материала, способствует его дифференциации, а последняя ускоряет вынос тепла к поверхности. Предполагается, что сочетание этих процессов ведёт к неравномерности во времени выноса тепла и лёгкого вещества к поверхности, что, в свою очередь, можно объяснить наличием в истории земной коры тектономагматических циклов.

Тектонические циклы (этапы) - большие (более 100 млн лет) периоды геологической истории Земли, характеризующиеся определённой последовательностью тектонических и общегеологических событий. Наиболее ярко проявляются в подвижных областях Земли, где цикл начинается погружениями земной коры с образованием глубоких морских бассейнов, накоплением мощных толщ осадков, подводным вулканизмом, образованием основных и ультраосновных интрузивно-магматических пород. Возникают островные дуги, проявляется андезитовый вулканизм, морской бассейн расчленяется на более мелкие, начинаются складчато-надвиговые деформации. Далее происходит формирование складчатых и складчато-покровных горных сооружений, окаймленных и разделённых передовыми (краевыми, предгорными) и межгорными прогибами, которые заполняются продуктами разрушения гор - мопассами. Этот процесс сопровождается региональным метаморфизмом, гранитообразованием, липарит-базальтовы-ми наземными вулканическими излияниями.

Сходная последовательность событий наблюдается и на платформах: смена континентальных условий за счет трансгрессии моря, а затем снова регрессии и установления континентального режима с образованием кор выветривания, с соответствующим изменением типа осадков - вначале континентальных, затем лагунных, нередко соленосных или угленосных, далее морских обломочных, в середине цикла преимущественно карбонатных или кремнистых, в конце снова морских, лагунных (соли) и континентальных (иногда ледниковых).

Интенсивным складчато-надвиговым деформациям и горообразованию в одних подвижных зонах нередко соответствуют образование в их тылу новых зон погружений и формирование систем рифтов -авлакогенов на платформах.

Средняя продолжительность тектонических циклов в фанерозое 150-180 млн лет (в докембрии тектонические циклы были, по-видимому, более продолжительными). Наряду с такими циклами иногда выделяют более крупные - мегациклы (мегаэтапы) - длительностью в сотни миллионов лет. В Европе, отчасти в Северной Америке и Азии в позднем докембрии и фанерозое установлены следующие циклы: гренвильский (средний рифей); байкальский (поздний рифей-венд); каледонский (кембрий-девон); герцинский (девон-пермь); киммерийский или мезозойский (триас-юра); альпийский (мел-кайнозой).

Первоначальное схематичное представление о тектонических циклах как строго синхронных в масштабах всей планеты, повсеместно повторяющихся и отличающихся одинаковым комплексом явлений, до сих пор справедливо оспаривается. В действительности, конец одного и начало другого циклов нередко оказываются синхронными (в разных, часто смежных регионах). В каждой отдельной подвижной системе наиболее полно выражены обычно один или два цикла, непосредственно предшествующие превращению ее в складчатую горную систему, а более ранние отличаются неполнотой набора характерных для них явлений, которые иногда сливаются друг с другом. В масштабе всей истории Земли тектоническая цикличность выступает лишь как осложнение общего её направленного развития. Отдельные циклы образуют стадии мегациклов, а они, в свою очередь, - крупные этапы истории Земли в целом. Причины цикличности пока не установлены. Высказываются предположения о периодичном накоплении тепла и возрастании теплового потока, исходящего из глубоких недр Земли, о циклах подъёма или круговорота (конвекции) продуктов дифференциации вещества мантии и др.

Пространственные неравномерности тех же глубинных процессов привлекаются к объяснению разделения земной коры на более или менее геологически активные регионы, например на горноскладчатые области и платформы.

С эндогенными процессами связано формирование рельефа Земли и образование многих важнейших полезных ископаемых.

Экзогенные процессы - геологические процессы, обусловленные внешними по отношению к Земле источниками энергии (преимущественно солнечное излучение) в сочетании с силой тяжести. Экзогенные процессы протекают на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры в форме механического и физико-химического её взаимодействия с гидросферой и атмосферой. К ним относятся осадкообразование и образование месторождений осадочных полезных ископаемых, выветривание, геологическая деятельность ветра (эоловые процессы, дефляция), проточных поверхностных и подземных вод (эрозия, денудация), озёр и болот, вод морей и океанов (абразия), ледников (экзарация).

Экзогенные процессы включают разные виды выветривания в виде разрушений:

• - дефляционные - выдувание, обтачивание и шлифование горных пород минеральными частицами, переносимыми ветром;
• - селевые - образование и перемещение грязевых или грязекаменных потоков;
• - эрозионные - размывание почв и горных пород водными потоками;

или разных процессов накопления осадков:

• - аллювиальные - отложения рек в виде песка, галечника, конгломератов;
• - делювиальные - перемещение продуктов выветривания горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести, дождевых и талых вод;
• - коллювиальные - смещение склоновых обломков под влиянием силы тяжести;
• - оползневые - отрыв земельных масс и горных пород и перемещение их по склону под влиянием силы тяжести;
• - осадкообразующие - отложение осадков из воды, воздуха (в участках затишья) или на склонах под действием силы тяжести;
• - пролювиальные - перемещение временными потоками продуктов разрушения горных пород и отложение их у подножий гор часто в виде конусов выноса;
• - рудообразующие - накопление рудного вещества под действием разных причин: самородного золота - в результате выпадения из водных потоков, оксидов алюминия - выпадения из водных растворов и т. д.;
• - элювиальные - продукты разрушения горных пород остаются на месте своего образования.

Выветривание - процесс разрушения и изменения горных пород в условиях земной поверхности в результате механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и организмов. По характеру среды, в которой происходит выветривание, оно может быть атмосферным и подводным. По роду воздействия выветривания на горные породы различают физическое выветривание , ведущее только к механическому распаду породы на обломки; химическое выветривание, при котором изменяется химический состав горной породы с образованием минералов, более стойких в условиях земной поверхности; органическое (биологическое) выветривание, сводящееся к механическому раздроблению или химическому изменению породы в результате жизнедеятельности организмов. Своеобразным типом выветривания является почвообразование, при котором особенно активную роль играют биологические факторы. Выветривание горных пород происходит под влиянием воды (атмосферные осадки и грунтовые воды), углекислоты и кислорода, водяных паров, атмосферного и грунтового воздуха, сезонных и суточных колебаний температуры, жизнедеятельности макро- и микроорганизмов и продуктов их разложения. На скорость и степень выветривания, мощность образующихся продуктов выветривания и на их состав кроме перечисленных агентов влияют также рельеф и геологическое строение местности, состав и структура материнских пород. Подавляющее число физических и химических процессов выветривания (окисление, сорбция, гидратация, коагуляция) происходит с выделением энергии. Обычно виды выветривания действуют одновременно, но в зависимости от климата тот или иной из них преобладает.

Физическое выветривание происходит главным образом в условиях сухого и жаркого климата и связано с резкими колебаниями температуры горных пород при нагревании солнечными лучами (инсоляция) и последующем ночном охлаждении; быстрое изменение объёма поверхностных частей пород ведёт к их растрескиванию. В областях с частыми колебаниями температуры около О °С механическое разрушение пород происходит под влиянием морозного выветривания; при замерзании воды, проникшей в трещины, объём ее увеличивается и порода разрывается.

Химические и органические типы выветривания свойственны главным образом пластам с влажным климатом. Основные факторы химического выветривания - воздух и особенно вода, содержащая соли, кислоты и щелочи. Водные растворы, циркулирующие в толще пород, помимо простого растворения способны производить также сложные химические изменения.

Физические и химические процессы выветривания происходят в тесной взаимосвязи с развитием и жизнедеятельностью животных и растений и действием продуктов их распада после смерти. Наиболее благоприятными для образования и сохранения продуктов выветривания (минералов) являются условия тропического или субтропического климата и незначительное эрозионное расчленение рельефа. При этом толще горных пород, подвергшихся выветриванию, свойственна (в направлении сверху вниз) геохимическая зональность, выраженная характерным для каждой зоны комплексом минералов. Последние образуются в результате следующих друг за другом процессов: распада пород под влиянием физического выветривания, выщелачивания оснований, гидратации, гидролиза и окисления. Эти процессы часто идут до полного разложения первичных минералов, вплоть до образования свободных оксидов и гидроксидов.

В зависимости от степени кислотности - щёлочности среды, а также участия биогенных факторов образуются минералы различного химического состава: от устойчивых в щелочной среде (в нижних горизонтах) до устойчивых в кислой или нейтральной среде (в верхних горизонтах). Разнообразие продуктов выветривания, представленных различными минералами, определяется составом минералов первичных горных пород. Например, на ультраосновных породах (серпентинитах) верхняя зона представлена породами, в трещинах которых образуются карбонаты (магнезит, доломит). Далее следуют горизонты карбонатизации (кальцит, доломит, арагонит), гидролиза, с которым связано образование нонтронита и накопление никеля (ЫЮ до 2,5 %), окремнения (кварц, опал, халцедон). Зона конечного гидролиза и окисления сложена гидрогётитом (охристым), гётитом, магнетитом, оксидами и гидроксидами марганца (никель- и кобальтсодержащими). С процессами выветривания связаны крупные месторождения никеля, кобальта, магнезита и природно-легированных железных руд.

В тех случаях, когда продукты выветривания не остаются на месте своего образования, а уносятся с поверхности выветривающихся пород водой или ветром, нередко возникают своеобразные формы рельефа, зависящие как от характера выветривания, так и от свойств горных пород, в которых процесс как бы проявляет и подчеркивает особенности их строения (рис. 15).

Рис. 15.

Россия (БСЭ).

Для изверженных пород (гранитов, диабазов и др.) характерны массивные округлённые формы выветривания; для слоистых осадочных и метаморфических - ступенчатые (карнизы, ниши и т. п.). Неоднородность пород и неодинаковая устойчивость их различных участков против выветривания ведёт к образованию останцев в виде изолированных гор, столбов (рис. 16), башен и т. п.

Во влажном климате на наклонных поверхностях однородных, сравнительно легко растворимых в воде пород, например, известняков, стекающие воды разъедают неправильной формы углубления, разделённые острыми выступами и гребнями, в результате чего образуется неровная поверхность, известная под названием карров.

Рис. 16.

реки Енисей у Красноярска (БСЭ).

В процессе перерождения остаточных продуктов выветривания образуется много растворимых соединений, которые сносятся грунтовой водой в водные бассейны и входят в состав растворённых солей или выпадают в осадок. Процессы выветривания приводят к образованию различных осадочных пород и многих полезных ископаемых: каолинов, охр, огнеупорных глин, песков, руд железа, алюминия, марганца, никеля, кобальта, россыпей золота, платины и др., зон окисления колчеданных месторождений с их полезными ископаемыми и др.

Дефляция (от позднелат. с 1 е/ 1 аИо - выдувание, сдувание) - развевание, разрушение горных пород и почв под действием ветра, сопровождающееся перенесением и обтачиванием оторванных частиц. Особенно сильна дефляция в пустынях, в тех их частях, со стороны которых дуют господствующие ветры (например, в южной части пустыни Каракумы). Совокупность процессов дефляции и физического выветривания приводит к образованию обточенных скал причудливой формы в виде башен, колонн, обелисков и т. п.

Эрозия почвы - разрушение почвы водой и ветром, перемещение продуктов разрушения и их переотложение.

Образование эоловых форм рельефа происходит под действием ветра преимущественно в районах с аридным климатом (пустыни, полупустыни); встречается также по берегам морей, озер и рек со скудным растительным покровом, не способным защитить от действия ветра рыхлые и разрушенные выветриванием породы субстрата. Наиболее распространены аккумулятивные и аккумулятивнодефляционные формы , образующиеся в результате перемещения и отложения ветром песчаных частиц, а также выработанные (дефляционные) эоловые формы рельефа, возникающие за счет выдувания (дефляции) рыхлых продуктов выветривания, разрушения горных пород под воздействием динамических ударов самого ветра и особенно под действием ударов мелких частиц, переносимых ветром в ветропесчаном потоке.

Форма и величина аккумулятивных и аккумулятивно-дефляционных образований зависит от режима ветров (силы, частоты, направления, структуры ветрового потока), преобладающего в данной местности и действовавшего в прошлом, от насыщенности песчаными частицами ветропесчаного потока, степени связности рыхлого субстрата растительностью, от увлажнения и других факторов, а также от характера подстилающего рельефа. Наибольшее влияние на облик эоловых форм рельефа в песчаных пустынях оказывает режим активных ветров, действующих аналогично водному потоку с турбулентным движением среды близ твердой поверхности. Для средне- и мелкозернистого сухого песка (при диаметре зерен 0,5-0,25 мм) минимальная скорость активного ветра составляет 4 м/с. Аккумулятивные и дефляционно-аккумулятивные формы, как правило, перемещаются в соответствии с сезонно господствующим направлением ветров: поступательно при годовом воздействии активных ветров одного или близких направлений; колебательно и колебательно-поступательно, если направления этих ветров в течение года существенно меняются (на противоположные, перпендикулярные и т. п.). Особенно интенсивно (со скоростью до нескольких десятков метров в год) происходит перемещение оголенных песчаных аккумулятивных форм.

Для аккумулятивных и дефляционно-аккумулятивных эоловых форм рельефа пустынь характерно одновременное присутствие наложенных друг на друга форм нескольких категорий величин: 1 -я категория - ветровая рябь, высотой от долей миллиметра до 0,5 м, расстоянием между гребнями от нескольких миллиметров до 2,5 м; 2-я категория - щитовидные скопления высотой не менее 40 см; 3-я категория - барханы до 2-3 м высотой, соединяющиеся в продольную ветрам гряду или в поперечную ветрам барханную цепь; 4-я категория -барханный рельеф высотой до 10-30 м; 5-я и 6-я категории - крупные формы (высотой до 500 м), образующиеся в основном восходящими потоками воздуха. В пустынях умеренного пояса, где большую роль играет растительность, сдерживающая работу ветра, рельефообразо-вание идет замедленнее и самые крупные формы не превышают 60-70 м, наиболее характерны здесь прикустовые косички, холмики-косы и прикустовые бугры высотой от нескольких дециметров до 10-20 м.

Поскольку господствующий режим ветров (пассатный, муссонно-бризный, циклональный и др.) и скрепленность рыхлого субстрата в первую очередь определяются зонально-географическими факторами, аккумулятивные и аккумулятивно-дефляционные эоловые формы рельефа распределяются в целом зонально. Согласно классификации, предложенной географом Б. А. Федоровичем, оголенные легкоподвижные песчаные формы характерны, главным образом, для тропических экстрааридных пустынь (Сахара, пустыни Аравийского полуострова, Ирана, Афганистана, Такла-Макан); полузаросшие слабоподвижные - преимущественно для внетропических пустынь (пустыни Средней Азии и Казахстана, Джунгарии, Монголии, Австралии); заросшие в основном неподвижные дюнные формы - для внепустын-ных территорий (главным образом древнеледниковых областей Европы, Западной Сибири, Северной Америки). Детальная классификация аккумулятивных и дефляционно-аккумулятивных эоловых форм рельефа в зависимости от режима ветров дана при описании дюн и барханов.

Среди выработанных микроформ (до нескольких десятков сантиметров в поперечнике) наиболее распространены решетчатые или сотовые скалы, сложенные в основном терригенными породами; среди форм средней величины (метры и десятки метров) - ярданги, ложбины, котлы и ниши выдувания, скалы причудливой формы (грибообразные, кольцевые и др.), скопления которых нередко образуют целые эоловые «города»; к крупным выработанным формам (несколько километров в поперечнике) относят котловины выдувания и солончаково-дефляционные впадины, образующиеся при совместном воздействии интенсивно протекающих процессов физикохимического (солевого) выветривания и дефляции (в том числе огромные площади до сотен километров; например, впадина Карагие в Западном Казахстане). Всестороннее изучение эоловых форм рельефа, их морфологии, происхождения, динамики имеет важное значение при хозяйственном освоении пустынь.

Абразия (от лат. аЪгаяю - соскабливание, сбривание) - разрушение волнами и прибоем берегов морей, озёр и крупных водохранилищ. Интенсивность абразии зависит от степени волнового воздействия водоёма. Важнейшим условием, предопределяющим абразионное развитие берега, является относительно крутой угол исходного откоса (больше 1 °) прибрежной части дна моря или озера. Абразия создаёт на берегах абразионную террасу, или бенч, и абразионный уступ, или клиф (рис. 17). Образующиеся при этом в результате разрушения горных пород песок, гравии, галька могут вовлекаться в процессы перемещения наносов и служить материалом для береговых аккумулятивных форм. Часть материала сносится волнами и течениями к подножию абразионного подводного склона и образует здесь прислонённую аккумулятивную террасу. По мере расширения абразионной террасы абразия постепенно затухает (так как расширяется полоса мелководья, на преодоление которой расходуется энергия волн) и при поступлении наносов может смениться аккумуляцией. На склонах искусственных водохранилищ, уклоны которых в прошлом формировались иными, не абразионными факторами, темп абразии особенно высок - до десяти метров в год.

Рис. 17.

К - клиф; АТ - абразионная терраса (бенч); ПАТ - подводная аккумулятивная терраса; УВ - уровень воды. Пунктирной линией обозначен доабрази-онный рельеф (БСЭ).

Экзарация (от позднелат. ехагайо - выпахивание) - ледниковое выпахивание, разрушение ледником горных пород, слагающих его ложе, и удаление продуктов разрушения (отторженцев, валунов, гальки, песка, глины и др.) движущимся ледником. В результате экзарации возникают троги, озёрные котловины, «бараньи лбы», «курчавые скалы», ледниковые шрамы, штриховка. Наряду с разрушением горных пород происходят их сглаживание, полировка и шлифовка.

Главные формы проявления экзогенных процессов на поверхности Земли:

• - разрушение горных пород и химическое преобразование слагающих их минералов (физическое, химическое, органическое выветривание);
• - удаление и перенос разрыхлённых и растворимых продуктов разрушения горных пород водой, ветром и ледниками;
• - отложение (аккумуляция) этих продуктов в виде осадков на суше или на дне водных бассейнов и постепенное их преобразование в осадочные горные породы в результате последовательных процессов се-диментогенеза, диагенеза и катагенеза.

Экзогенные процессы в сочетании с эндогенными участвуют в формировании рельефа Земли, в образовании толщ осадочных горных пород и связанных с ними месторождений полезных ископаемых. Например, в условиях проявления специфических процессов выветривания и осадконакопления образуются руды алюминия (бокситы), железа, никеля и др.; в результате селективного отложения минералов водными потоками формируются россыпи золота и алмазов; в условиях, благоприятствующих накоплению органического вещества и обогащенных им толщ осадочных горных пород, возникают горючие полезные ископаемые.

Эндогенные – это внутренние процессы; экзогенные – внешние, поверхностные, для них источник энергии – это энергия Солнца и сила тяжести (гравитационное поле Земли).

К эндогенным процессам относятся:

Магматизм (от слова магма) – процесс, с которым связано рождение, движение и превращение магмы в магматическую горную породу;

Тектоника (тектонические движения) – любые механические движения земной коры – поднятия, опускания, горизонтальные перемещения и т.д.;

Землетрясения – являются следствием тектонических движений, но обычно рассматриваются самостоятельно;

Метаморфизм – процессы, приводящие к изменению состава, строения горных пород внутри Земли при изменении физико-химических параметров (давление, температура и пр.).

К экзогенным процессам относятся процессы, протекающие на поверхности или вблизи нее, изменяющие облик Земли и связанные с деятельностью атмосферы, гидросферы и биосферы:

Выветривание (гипергенез);

Геологическая деятельность ветра;

Геологическая деятельность текучих вод;

Геологическая деятельность подземных вод;

Геологическая деятельность снега, льда, вечной мерзлоты;

Геологическая деятельность морей, озер, болот;

Геологическая деятельность человека.

Эндогенные процессы создают неровности поверхности Земли. Самые крупные из них создаются тектоническими движениями. При нисходящих движениях (опускании) участков земной коры возникают впадины крупных озер, морей, океанов. При восходящих движениях (поднятии) отдельных участков земной коры возникают горные поднятия, горные страны и целые континенты.

Экзогенные процессы разрушают приподнятые участки земной поверхности и стремятся заполнить возникающие впадины. Таким образом, рельеф Земли является ареной никогда не прекращающейся борьбы эндогенных и экзогенных сил, причем проявление, противоборство этих сил невозможны друг без друга. Такую неразрывную связь называют диалектической.

Денудация и пенепелнизация

Под денудацией подразумевается процесс разрушения пород на поверхности Земли, сопровождаемый удалением разрушаемой массы. Естественно денудация приводит к понижению приподнятых участков рельефа (рисунок 4).

Рисунок 4 – Схема понижения рельефа в процессе денудации: 1 – первоначальная поверхность, 2 – поверхность после денудации

В результате денудации воздействию экзогенных процессов и разрушению подвергаются все новые порции пород, ранее прикрытые от воздействия вышележащими массами.

На ограниченных территориях денудация протекает чаще всего как результат деятельности какого-либо из внешних факторов: речной эрозии, морской абразии и т.д. Обширные пространства понижаются под совокупным воздействием многих внешних геодинамических процессов. Денудация горных стран протекает тем быстрее, чем они выше, и может достигать скорости 5-6 см в год для наиболее высоких хребтов (Кавказ, Альпы). На равнинах скорость денудации много меньше (доли миллиметров в год), а местами сменяется накоплением осадков. Приблизительные расчеты показывают, что горные страны постепенно снижаются, когда денудация перебарывает тектоническое воздымание, и на их месте могут возникнуть холмистые равнины – пенеплены, как их принято называть, а необходимое для этого время составляет от 20 до 50 млн лет. Эти же расчеты показывают, что для полного разрушения континентов, при допущении прекращения действия тектонических сил, потребуется 200-250 млн лет. Разрушаться континенты могут до уровня океанических вод. Ниже этого уровня процессы денудации практически прекращаются: уровень океана принят в качестве предела денудации.

Самостоятельные – местные – уровни денудации могут существовать на континентах, как правило, это уровень крупных бессточных впадин (Каспийское, Аральское, Мертвое моря).

Плутонизм и вулканизм

Магматизмом называют явления, связанные с образованием, изменением состава и движением магмы из недр Земли к ее поверхности.

Магма представляет собой природный высокотемпературный расплав, образующийся в виде отдельных очагов в литосфере и верхней мантии (главным образом, в астеносфере). Основной причиной плавления вещества и возникновения магматических очагов в литосфере является повышение температуры. Подъем магмы и прорыв ее в вышележащие горизонты происходят вследствие так называемой инверсии плотностей, при которой внутри, литосферы появляются очаги менее плотного, но мобильного расплава. Таким образом, магматизм - это глубинный процесс, обусловленный тепловым и гравитационным полями Земли.

В зависимости от характера движения магмы различают магматизм интрузивный и эффузивный. При интрузивном магматизме (плутонизме) магма не достигает земной поверхности, а активно внедряется во вмещающие вышележащие породы, частично расплавляя их, и застывает в трещинах и полостях коры. При эффузивном магматизме (вулканизме) магма через подводящий канал достигает поверхности Земли, где образует вулканы различных типов, и застывает на поверхности. В обоих случаях при застывании расплава образуются магматические горные породы. Температуры магматических расплавов, находящихся внутри земной коры, судя по экспериментальным данным и результатам изучения минерального состава магматических пород, находятся в пределах 700-1100°С. Измеренные температуры магм, излившихся на поверхность, в большинстве случаев колеблются в интервале 900-1100°С, изредка достигая 1350 °С. Более высокая температура наземных расплавов обусловлена тем, что в них протекают процессы окисления под воздействием атмосферного кислорода.

С точки зрения химического состава магма представляет сложную многокомпонентную систему, образованную в основном кремнеземом SiO2 и веществами, химически эквивалентными силикатам Al, Na, K, Ca. Преобладающим компонентом магмы является кремнезем. В природе существует несколько типов магм, различающихся по химическому составу. Состав магм зависит от состава материала, за счет плавления которого они образуются. Однако при подъеме магмы происходит частичное плавление и растворение вмещающих пород земной коры, или их ассимиляция; при этом первичный ее состав меняется. Таким образом, состав магм изменяется в процессе как внедрения их в верхние горизонты коры, так и кристаллизации. На больших глубинах в магмах в растворенном состоянии присутствуют летучие компоненты - пары воды и газов (H2S, H2, CO2, HCl, и др.) В условиях высоких давлений их содержание может достигать 12 %. Они являются химически очень активными, подвижными веществами и удерживаются в магме только благодаря высокому внешнему давлению.

В процессе подъема магмы к поверхности, по мере снижения температур и давлений происходит распад системы на две фазы - расплав и газы. Если движение магмы медленное, ее кристаллизация начинается в процессе подъема, и тогда она превращается в трехфазную систему: газы, расплав и плавающие в нем кристаллы минералов. Дальнейшее охлаждение магмы приводит к переходу всего расплава в твердую фазу и к образованию магматической породы. При этом выделяются летучие компоненты, основная часть которых удаляется по трещинам, окружающим магматическую камеру, или непосредственно в атмосферу в случае излияния магмы на поверхность. В затвердевшей породе сохраняется лишь незначительная часть газовой фазы в виде мельчайших включений в минеральных зернах. Таким образом, состав исходной магмы определяет состав главных, породообразующих минералов сформировавшейся породы, но не является строго идентичным ему в отношении содержания летучих компонентов.

Процессы магматизма играют исключительно важную роль в формировании земной коры, поставляя в нее материал из мантии, наращивая кору и приводя к перераспределению материала внутри самой коры. Магматические породы составляют основную часть земной коры, занимая более 90% ее объема. Характерными их особенностями являются массивное строение и залегание в большинстве случаев в виде несогласных, резко ограниченных тел, активно контактирующих с вмещающей осадочной толщей. Наличие таких активных контактов связано с температурным воздействием магмы на окружающие породы и с деформацией пород кровли при подъеме магмы.

На протяжении всего существования Земли ее поверхность непрерывно менялась. Продолжается этот процесс и сегодня. Он протекает крайне медленно и незаметно для человека и даже множества поколений. Однако именно эти преобразования в конечном итоге коренным образом меняют внешний облик Земли. Подобные процессы делятся на экзогенные (внешние) и эндогенные (внутренние).

Классификация

Экзогенные процессы - результат взаимодействия оболочки планеты с гидросферой, атмосферой и биосферой. Их изучают для того, чтобы в точности определить динамику геологической эволюции Земли. Без экзогенных процессов не сложилось бы закономерностей развития планеты. Они исследуются наукой динамической геологией (или геоморфологией).

Специалистами принята всеобщая классификация экзогенных процессов, делящихся на три группы. Первая - это выветривание, которое представляет собой изменение свойств под воздействием не только ветра, но и углекислого газа, кислорода, жизнедеятельности организмов и воды. Следующий тип экзогенных процессов - денудация. Это разрушение пород (а не изменение свойств как в случае выветривания), их раздробление текучими водами и ветрами. Последний тип - аккумуляция. Это образование новых за счет осадков, накопившихся в понижениях земного рельефа в результате выветривания и денудации. На примере аккумуляции можно отметить наглядную взаимосвязь всех экзогенных процессов.

Механическое выветривание

Физическое выветривание называют еще и механическим. В результате таких экзогенных процессов породы превращаются в глыбы, песок и дресву, а также распадаются на обломки. Важнейший фактор физического выветривания - инсоляция. Вследствие нагрева солнечными лучами и последующего остывания происходит периодическое изменение объема породы. Оно вызывает растрескивание и нарушение связи между минералами. Результаты экзогенных процессов очевидны - порода раскалывается на куски. Чем больше температурная амплитуда, тем быстрее это происходит.

Скорость образования трещин зависит от свойств горной породы, ее сланцеватости, слоистости, спайности минералов. Механическое разрушение может иметь несколько форм. От материала с массивной структурой откалываются куски, внешне напоминающие чешую, из-за чего этот процесс также называют чешуением. А гранит распадается на глыбы с формой параллелепипеда.

Химическое разрушение

Помимо всего прочего, растворению горных пород способствует химическое воздействие воды и воздуха. Кислород и углекислый газ являются наиболее активными агентами, опасными для целостности поверхностей. Вода несет в себе растворы солей, и поэтому ее роль в процессе химического выветривания особенно велика. Подобное разрушение может выражаться в самых разных формах: карбонатизации, окислении и растворении. Помимо этого, химическое выветривание приводит к образованию новых минералов.

Водные массы на протяжении тысячелетий каждый день стекают по поверхностям и просачиваются через поры, образующиеся в распадающихся горных породах. Жидкость выносит большое количество элементов, тем самым приводя к разложению минералов. Поэтому можно сказать, что в природе нет абсолютно нерастворимых веществ. Весь вопрос только в том, насколько долго они сохраняют свою структуру вопреки экзогенным процессам.

Окисление

Окисление затрагивает в основном минералы, в состав которых входит сера, железо, марганец, кобальт, никель и некоторые другие элементы. Этот химический процесс особенно активно протекает в среде, насыщенной воздухом, кислородом и водой. Например, соприкасаясь с влагой, входящие в состав горных пород закиси металлов становятся окисями, сульфиды - сульфатами и т. п. Все эти процессы непосредственным образом влияют на рельеф Земли.

В результате окисления в нижних слоях почвы накапливаются осадки бурного железняка (ортзанды). Есть и другие примеры его влияния на рельеф. Так, выветриваемые горные породы, содержащие железо, покрываются бурыми корками лимонита.

Органическое выветривание

Организмы также участвуют в разрушении горных пород. К примеру, лишайники (простейшие растения) могут селиться практически на любой поверхности. Они поддерживают жизнь, извлекая с помощью выделяемых органических кислот питательные вещества. После простейших растений на горных породах селится древесная растительность. В таком случае трещины становятся домом для корней.

Характеристика экзогенных процессов не может обойтись без упоминания червей, муравьев и термитов. Они проделывают длинные и многочисленные подземные ходы и тем самым способствуют попаданию под почву атмосферного воздуха, в составе которого есть разрушительный углекислый газ и влага.

Влияние льда

Лед - важный геологический фактор. Он играет весомую роль в формировании земного рельефа. В горных областях льды, двигаясь по речным долинам, изменяют форму стоков и сглаживают поверхности. Такое разрушение геологи назвали экзарацией (выпахиванием). Движущийся лед выполняет еще одну функцию. Он переносит обломочный материал, отколовшийся от горных пород. Продукты выветривания осыпаются со склонов долин и оседают на поверхности льда. Подобный разрушенный геологический материал называется мореной.

Не менее важен грунтовый лед, который образуется в почве и заполняет грунтовые поры на территориях многолетней и вечной мерзлоты. В качестве способствующего фактора здесь выступает еще и климат. Чем ниже средняя температура, тем больше глубина промерзания. Там, где летом тает наледь, на поверхность земли вырываются напорные воды. Они разрушают рельеф и меняют его форму. Подобные процессы из года в год циклично повторяются, к примеру, на севере России.

Фактор моря

Море занимает около 70% поверхности нашей планеты и, без сомнения, всегда было важным геологическим экзогенным фактором. Океанская вода движется под воздействием ветра, приливных и отливных течений. С этим процессом связано значительное разрушение земной коры. Волны, которые плещутся даже при самом слабом волнении моря у берегов, без остановки подтачивают окрестные скалы. Во время шторма сила прибоя может составлять несколько тонн на один квадратный метр.

Процесс сноса и физического разрушения береговых горных пород морской водой называется абразией. Он протекает неравномерно. На берегу может появиться размытая бухта, мыс или отдельные скалы. Кроме того, прибой волн образует обрывы и уступы. Характер разрушений зависит от структуры и состава береговых пород.

На дне океанов и морей протекают беспрерывные процессы денудации. Этому способствуют интенсивные течения. Во время шторма и других катаклизмов образуются мощные глубинные волны, которые на своем пути натыкаются на подводные склоны. При столкновении происходит разжижающий ил и разрушающий породу.

Работа ветра

Ветер как ничто больше меняет Он разрушает горные породы, переносит обломочный материал маленького размера и отлагает его ровным слоем. При скорости в 3 метра в секунду ветер шевелит листья, в 10 метров - качает толстые ветви, поднимает пыль и песок, в 40 метров, вырывает деревья и сносит дома. Особенно разрушительную работу проделывают пылевые вихри и смерчи.

Процесс выдувания ветром частиц горных пород называется дефляцией. В полупустынях и пустынях она образует значительные понижения на поверхности, сложенной из солончаков. Ветер действует интенсивнее, если земля не защищена растительностью. Поэтому особенно сильно он деформирует горные котловины.

Взаимодействие

В формировании огромную роль играет взаимосвязь экзогенных и эндогенных геологических процессов. Природа устроена так, что одни порождают другие. К примеру, внешние экзогенные процессы со временем приводят к появлению трещин в земной коре. Через эти отверстия из недр планеты поступает магма. Она растекается в форме покровов и формирует новые породы.

Магматизм это не единственный пример того, как устроено взаимодействие экзогенных и эндогенных процессов. Ледники способствуют выравниванию рельефа. Это внешний экзогенный процесс. В результате него образуется пенеплен (равнина с небольшими холмами). Затем в результате эндогенных процессов (тектонического движения плит) эта поверхность поднимается. Таким образом, внутренние и могут противоречить друг другу. Взаимосвязь эндогенных и экзогенных процессов сложна и многогранна. Сегодня она подробно изучается в рамках геоморфологии.