ПРОЦЕСИ ЗОВНІШНЬОЇ ДИНАМІКИ

ЕКЗОГЕННІ ПРОЦЕСИ).

План:

1. Вивітрювання гірських порід.

2. Геологічна робота вітру (еолові процеси).

3. Геологічна робота поверхневих текучих вод.

4. Геологічна діяльність підземних вод.

5. Геологічна діяльність льодовиків.

6. Геологічна діяльність озер і боліт.

7. Геологічна діяльність океанів і морів.

8. Гравітаційні процеси.

9. Геологічна діяльність людини.

10. Умови формування та класифікація осадових гірських порід.

1.

«Вивітрювання гірських порід»

ВИВІТРЮВАННЯ– сукупність складних процесів фізичного руйнування, хімічного та біологічного перетворення і розкладу мінералів і гірських порід.

Термін «вивітрювання» не повністю відображає всю складність процесу і тому академік Ферсман О.Є. запропонував використовувати термін ГІПЕРГЕНЕЗ (гр. - згори). У цьому єдиному процесі умовно виділяють: фізичне, хімічне та органічне (органогенне) вивітрювання.

Фізичне вивітрювання:

Проходить під впливом: 1) коливань температури (добових, сезонних) – температурне вивітрювання, 2) дії замерзаючої води - морозне вивітрювання, 3) утворення кристалів, 4) дії кореневої системи рослин.

Температурне вивітрювання зумовлюють нерівномірні нагрівання та охолодження гірських порід. Особливо чітко це проявляється в полімінеральних породах, оскільки кожен наявний мінерал при нагріванні або охолодженні веде себе по-різному.

Слід також відзначити, що важливу роль у температурному вивітрюванні відіграє забарвлення гірських порід – темні нагріваються сильніше і, відповідно, швидше руйнуються.

Найбільш інтенсивно температурне вивітрювання відбувається в пустельних або гірських умовах, де перепади температур можуть коливатися від мінусових до + 80ºС. З температурним вивітрюванням пов’язане також явище десквамації (лат - desguamatio) – злущування поверхневого шару гірських порід внаслідок різких змін температури (утворюються пластинки різного розміру, які опадають до підніжжя під дією гравітації).

Морозне вивітрювання – руйнування гірських порід здійснюється під дією води, яка замерзає у порах і тріщинах.

Утворення кристалів – у посушливих умовах вода випаровується, а сіль розростається й залишається у тріщинах щороку збільшуючись в об’ємі й розширюючи їх.

Дія кореневої системи рослин – проявляється шляхом механічного розклиновання (руйнування) гірської породи

Хімічне вивітрювання:

Продукти руйнування, що утворюються внаслідок фізичного вивітрювання зазнають хімічного перетворення. Основними його чинниками є: 1) вода з розчиненими солями, 2) кислоти, 3) гази, 4) органічні сполуки.

Процеси хімічного вивітрювання зводяться до 4-х основних реакцій:

1.- окислення – пов’язане з дією розчиненого у воді кисню на гірські породи (найчастіше ті породи, що містять сполуки Fe, Mn, Co, сульфіди, карбонати та ін..);

2.- розчинення – зазнають багато гірських порід, але найбільш інтенсивно хлориди, карбонати й сульфати;

3.- гідратація – процес приєднання мінералами води з подальшим утворенням нових мінералів (гематит↔лімоніт);

4.- гідроліз – процес обмінного розкладання мінералів під діє води з розчиненими в ній газами. При цьому може зруйнуватись навіть решітка: каолініт + H2O + CO2 = боксит + опал

Біологічне вивітрювання:

Головна роль у цьому процесі належить організмам. Проте багато відомих дослідників вважають, що органічний світ впливає на гірські породи шляхом фізичного або хімічного руйнування і виділяти біологічне вивітрювання недоцільно.

Але, все таки, геологічна роль органічного світу підкреслювалась В.І. Вернадським, Б.Б. Полиновим, О.П. Виноградовим та іншими вченими.

У біологічному вивітрюванні беруть участь: бактерії, гриби, водорості, мохи, лишайники, вищі рослини й фауна (черви, каменоточці, мурашки, терміти, кози, корови та ін.).

ПРОДУКТИ ВИВІТРЮВАННЯ:

Елювій (лат. - вимиваю) – продукти руйнування гірських порід, які залишилися на місці їх утворення.

Колювій (лат. – нагромадження, скупчення) – продукти вивітрювання зміщені вниз по схилу під впливом гравітації і відкладені біля підніжжя (уламковий матеріал обвалів та осипів).

В гірських умовах цей уламковий матеріал формує кам’яні ріки – «куруми».

Делювій (лат. - змиваю) – продукти вивітрювання гірських порід (глина, пісок, щебінь та ін.) знесені по схилу до підніжжя завдяки дії площинного змиву, що формується атмосферними опадами.

Кора вивітрювання – фактично це елювій та продукти його перетворення. Максимального значення (понад 100 м) кора вивітрювання досягає у вологих тропіках та субтропіках. Вона буває:

- латеритна (лат. - цегляна) – червона кора вивітрювання (головним чином вологі екваторіальні та субекваторіальні широти);

- каолінова – максимального значення досягає в помірних широтах (у тайгово-підзолистій зоні її потужність значно менша);

- гідрослюдисто-монтморилонітово-бейделітова – має місце переважно у степах та саванах;

- уламкова – зустрічається головним чином у пустелях та напівпустелях.

Грунти – сформувались при взаємодії гірської породи, кліматичних умов, рослинності й тваринного світу. Фактично, це елювій, збагачений продуктами життєдіяльності рослин та організмів і частково перероблений ними.

2.

«Геологічна робота вітру (еолові процеси)»

Геологічна діяльність вітру пов’язана з динамічним впливом повітряних потоків на гірські породи. Робота, що виконує вітер називається еоловою (гр. - вітер). Вона поділяється на 3 види: 1) руйнування, 2) перенесення, і 3) акумуляція.

1)Руйнування здійснюється завдяки явищам дефляції і коразії.

Дефляція (лат. – здуваю, видуваю) – процес видування, розвіювання й винесення пухких гірських порід на поверхні Землі під дією вітру. Видування залежить від швидкості вітру.

Коразія (лат. – зскрібаю, переношу) – процес руйнування гірських порід уламковим матеріалом, що переносить вітер. Завдяки коразії утворюються штрихи, борозни, подряпини, скелі-гриби, кам’яні обеліски та інші чудернацькі форми рельєфу.

2)Перенесення, як і видування, залежить від сили вітру:

4-7 м/с → переноситься пил; 9-15 м/с → пісок; 18-19 м/с → гравій; 40-60 м/с (вихороподібні потоки) → смерчі; 22-58 м/с (пилові бурі та урагани) → можуть переноситись дрібні камінці й галька.

За характером матеріалу, що захоплюється вітром бурі бувають:

- ЧОРНІ (пилові) – видувається й переноситься чорнозем. Найчастіше таке трапляється у степах і лісостепах (США, Україна, Поволжя, Аргентина);

- ЖОВТІ та ЧЕРВОНІ (Самум, Хамсин, Сіроко, Афганець) – характерні для пустель та напівпустель;

- БІЛІ (сольові) – виникають на солончаках, на узбережжі солоних озер і лагун. Під час таких бур переноситься головним чином гіпс та галіт.

Крім того, завдяки перенесенню піску виникає явище еолової трансгресії – наступ пісків (Сахара, Середня Азія).

3)Акумуляція. Внаслідок акумуляції формуються еолові (переважно піщані) відклади. Найчастіше вони зустрічаються у передгір’ях та на берегах морів. Глинисті й пилуваті частинки, внаслідок того що можуть переноситись значно далі від піщаних, зустрічаються далеко від областей розвіювання.

Завдяки акумуляції формуються: бархани (дюни); китові спини (прямолінійні й звивисті вузькі піщані вали (в Сахарі мають довжину сотні метрів)); лесові рівнини; адири (лесові пустелі, що розташовуються на окраїнах піщаних пустель – Тянь-Шань, Алтай, Копет-Даг).

3.

«Геологічна робота поверхневих текучих вод»

Поверхневі води виконують величезну геологічну роботу. Вони руйнують геологічні породи, переносять і відкладають пухкі продукти руйнування та змінюють рельєф. Всі процеси, які здійснюються поверхневими водами, а також відклади, що при цьому утворюються називаються ФЛЮВІАЛЬНИМИ (лат. – течія, річка).

Процес руйнування гірських порід текучими водами називається ерозією (лат. – роз’їдання).

Руйнування гірських порід і перенесення продуктів руйнування до ділянок нагромадження водою називається денудацією (лат. – оголюю, розкриваю).

На поверхні Землі, за характером і наслідками діяльності, виділяються 3 види поверхневого стоку: 1) площинний безрусловий схиловий; 2) тимчасові руслові потоки; 3) постійні водотоки (річки).

Площинний безрусловий схиловий стік:

Включає площинний змив та площинну ерозію. Цей вид стоку дуже сильно впливає на якість ґрунтового покриву, оскільки змиває його верхній шар.

Продукти вивітрювання перенесені внаслідок площинного змиву називаються Делювій (лат. - змиваю). Максимальна потужність делювію може досягати 15-20 м.

Тимчасові руслові потоки:

Виникають при концентрації площинного змиву на окремих ділянках поверхні, що зумовило виникнення ерозії. До тимчасових руслових потоків належать: ерозійні борозни, вимоїни, яри та балки.

Кожна з цих ерозійних форм здатна нагромаджувати біля підніжжя схилів відклади у вигляді конусів виносу. В геології та геоморфології такі відклади називаються Пролювій (лат. - розмив). На рівнині конуси виносу можуть зливатися один з одним і формувати широкі хвилясті шлейфи.

У горах (Кавказ, Атлас, Середня Азія) на тимчасових водотоках можуть утворюватись Селі (араб. – бурхливий потік) – короткочасні бурхливі грязекам’яні потоки з вмістом твердих уламків до 80%. Відклади селевих потоків також відносяться до пролювію.

Постійні водотоки:

Постійно діючими водотоками є річки. Їх геологічна робота полягає в руйнуванні (ерозії), транспортуванні та акумуляції продуктів руйнування .

Ерозія буває 3-х типів: 1) донна (заглиблення водотоку), 2) бокова (підмивання одного з берегів) і 3) задкуюча (переміщення витоку річки в бік вододілу).

Транспортування продуктів руйнування здійснюється 5-ма шляхами: І) в розчиненому стані; ІІ) у завислому стані; ІІІ) шляхом волочіння; ІV) шляхом сальтації; V) на поверхні людового покриву та в його товщі.

На гірських річках переважає твердий стік. Він складається з уламків й дрібних завислих частинок гірських порід.

На рівнинних річках переважає розчинений матеріал і дрібні завислі частинки.

В результаті акумулятивної діяльності річок формується Алювій (лат.- нанос). Це відклади складені головним чином галькою, гравієм, піском та глиною. Найчастіше, алювій накопичується на вигинах русла та в гирлах річок. Така особливість накопичення пов’язана з тим, що саме в цих частинах річкової долини найнижча швидкість течії.

Особливо багато алювіальних відкладів накопичується в дельтах, які являють собою сукупність численних, переважно мілководних, рукавів і острівців (дельта Лєни – 28.5 тис. км²; дельта Волги – 19 тис. км²; спільна дельта Хуанхе та Янцзи – близько 500 тис. км²).

З алювієм пов’язані розсипні родовища корисних копалин, адже річка, врізаючись у гірські породи, розмиває їх і розсіює корисний компонент: Pt, Au (25% світового видобутку), Ti, вугілля, нафта (дельта Оріноко), будівельні матеріали.

4.

«Геологічна діяльність підземних вод»

Слід зазначити, що вивчення походження, динаміки, хімічного складу та умов утворення підземних вод лежить у площині інтересів ГІДРОГЕОЛОГІЇ.

В гірських породах вода зустрічається:

1) пароподібна – у вільних від рідкої води порах;

2) гігроскопічна – утримується на поверхні зерен гірської породи під дією молекулярного притягання;

3) плівчаста – розміщується навколо гігроскопічної у вигляді плівки;

4) капілярна – утримується в порах силою поверхневого натягу;

5) гравітаційна (крапельно-рідка) – вільно переміщується по тріщинах і порах під дією сили тяжіння.

6)у твердому стані – лінзи, прошарки, кристали (багаторічно мерзлі гірські породи і сезонно замерзаючі гірські породи);

7) кристалізаційна та хімічно зв’язана – входить до кристалічних решіток (наприклад, гіпс – CaSO4 · 2H2O).

Гігроскопічна та плівчаста вода є фізично зв’язаною, а капілярна та гравітаційна – вільною.

Важливими гідрогеологічними властивостями підземних вод є ВОЛОГОЄМНІСТЬ (здатність гірської породи вміщувати або утримувати воду) і ВОДОПРОНИКНІСТЬ (здатність гірської породи пропускати крізь себе воду).

За водопроникністю гірські породи поділяють на 3 типи:

І- водопроникні – пісок, гравій, галечник, пісковики, доломіти;

ІІ- напівпроникні – леси, суглинки, торф, вапняки;

ІІІ- водонепроникні – глини та всі гірські породи, які не мають тріщин.

За походженням підземні води бувають:

1) інфільтраційні (лат. – проціджування, просочування);

2) конденсаційні (лат. – згущення, ущільнення);

3) магматичні (ювенільні (лат. - юні));

4) метаморфічні (дегідратаційні (лат. - зневоднення));

5) седиментаційні (лат. - осідаю) – поховані води колишніх морських басейнів.

За умовами залягання підземні води поділяються на:

- води ґрунтового шару;

- верховодку;

- ґрунтові води (Це перший водоносний горизонт. Його верхня межа називається дзеркалом, а роль нижньої межі відіграє водотривке ложе);

- міжпластові (є напірна та безнапірні).

За мінералізацією (хімічним складом) підземні води є:

1) прісні – до 1 ‰; 2) солонуваті – (1-10‰); 3) солоні - (10-50‰); 4) розсоли - (понад 50‰). До основних сполук, що визначають солоність води належать іони HCO3‾, Cl‾, SO4² ‾, Na+, K+, Ca²+, Mg²+.

Завдяки розчиненню різноманітних сполук виникають мінеральні води (наприклад, ВУГЛЕКИСЛІ («Боржомі», «Єсентуки», «Нарзан», «Арзні», «Поляна Квасова», «Свалява» та ін.); СІРКОВОДНЕВІ (вміст сірководню не менше 0.01‰) (Кисловодськ, Крим, Львівська і Тернопільська область); РАДОНОВІ (з вмістом радію – УКЩ – «Хмільник», Житомир, Біла-Церква, Миронівка, Знам’янка); ВОДА ІЗ ЗАПАХОМ НАФТИ– Карпати – «Нафтуся»).

Геологічна робота підземних вод полягає:

- в руйнуванні порід і мінералів,

- розчиненні й вилуговуванні порід і мінералів,

- перенесенні та відкладенні речовин у тріщинах, порах та у місцях виходу підземних вод на поверхню.

Завдяки геологічній роботі підземних вод виникають такі процеси, як карст і суфозія. Крім того, підземні води виконують суттєву роль при формуванні зсувів.

КАРСТ (назва походить від плато «Карст» у Словенії) – комплекс явищ, пов’язаних з розмиванням та розчиненням гірських порід водою. Найкраще карст розвивається у вапняках, гіпсах, ангідритах, солях, доломітах та інших розчинних породах. У результаті карстових процесів утворюються своєрідні форми рельєфу – понори, лійки, печери, колодязі, шахти, карри, полья, улоговини.

Особливості протікання карсту та форми рельєфу ним створені вивчає Спелеологія (гр. – печера і наука).

СУФОЗІЯ (лат. – підкоп, підривання) – механічне вимивання дрібних частинок гірської породи підземними водами. Внаслідок суфозії земна поверхня просідає і виникають такі форми рельєфу, як степові блюдця.

ЗСУВИ – переміщення значних масивів перезволожених гірських порід вниз по схилу під дією гравітації. На території України найбільш зсувонебезпечними регіонами є Приазов’я, Причорномор’я, Буковина, Придніпров’я, Південне Поділля.

5.

«Геологічна діяльність льодовиків»

Льодовики– це значні маси природного наземного льоду, що утворилися в результаті тривалого накопичення снігу.

Розподіл їх на Землі дуже нерівномірний. З понад 16 млн км², що вони займають 85.16% припадає на Антарктиду, 11% - на Гренландію і 3.4% - на гірські райони планети.

Загальний об’єм криги, що міститься в льодовиках становить близько 30 млн км³. Протягом останніх десятиліть існує тенденція до зменшення як площі, так і об’єму зайнятого льодовиками.

Процес утворення льодовика є складним і відбувається під впливом процесів ІНСОЛЯЦІЇ ((лат. – виставляю на сонце) – надходження сонячної радіації на земну поверхню) й СУБЛІМАЦІЇ ((лат. – підіймаю, підношу) – перехід водяної пари в атмосфері безпосередньо у тверду фазу (лід, сніг)) та постійно зростаючого ТИСКУ.

Влітку під впливом сонячних променів сніг починає танути з поверхні. При цьому, вдень окремі сніжинки оплавляються, а в нічний час, при замерзанні, набувають форми кристалічних зерен. Таким чином пухкий сніг перетворюється на більш компактну масу – ФІРН ((нім. – тогорічний, старий) - зернистий лід, що складається з пов’язаних між собою крижинок). З часом, завдяки сублімації та під впливом тиску фірн перетворюється у БІЛИЙ ФІРНОВИЙ ЛІД, а згодом - у прозорий ГЛЕТЧЕРНИЙ (нім. - льодовик)ЛІД.

Таким чином, можна стверджувати, що льодовиковотвірний процес проходить 4 стадії: сніг → фірн → білий фірновий лід → глетчер. Для утворення 1м³ льоду необхідно 10-11 м³ снігу.

Необхідно також підкреслити, що утворення льодовиків можливе лише в умовах ХІОНОСФЕРИ (гр. – сніг і куля) – шару атмосфери, всередині якого можливий сталий додатній баланс твердих атмосферних опадів.

Для того, щоб льодовик постійно існував маса льоду, яка щороку утворюється завдяки акумуляції, повинна перевищувати витрату льоду внаслідок АБЛЯЦІЇ (лат. – віднімання, віднесення) – процесу зменшення маси снігу чи льоду на сніговому полі або льодовику внаслідок танення, випаровування та обламування.

В будові льодовика виділяються дві основні зони (області): 1) живлення і 2) стоку. За розташуванням і співвідношенням цих зон льодовики є:

- ГІРСЬКІ:

а) долинні (альпійського типу) – розташовуються в гірських цирках і спускаються у вигляді язиків (Альпи, Кавказ, Гімалаї);

б) льодовики схилів (карові, висячі);

в) льодовики вершин (конічні, зіркоподібні, кратерні, кальдерні – Кіліманджаро, Ельбрус, Казбек, Камчатка, Анди).

- ПОКРИВНІ (материкові): для них характерний радіальний характер руху льодових мас і утворення айсбергів (Антарктида – 13.9 млн. км², Гренландія – 1.8 млн. км²).

- ПРОМІЖНІ (перехідні): характерні для плосковершинних гір Скандинавії, а також зустрічаються на островах Канадського Арктичного архіпелагу, Алясці та Шпіцбергені. Вони невеликого розміру (до 10 тис. км²).

Слід також пам’ятати, що для кожного льодовика характерний певний режим, який проявляється через наступні фази: А) живлення (кількість опадів у області живлення), Б) рух; В) зменшення маси внаслідок абляції; Г) ОСЦИЛЯЦІЯ (лат. - коливання) (коливання межі льодовика).

Льодовики не є стаціонарними природними об’єктами. Вони мають здатність рухатися. Це пов’язане з таким явищем, як пластичність льоду, а також із впливом сили тяжіння. В русі льодовика на схилах є певна закономірність: чим крутіший схил, тим менша маса льоду потрібна для його руху. В процесі руху центральна частина льодовика, маючи більшу товщину і, відповідно, масу, рухається швидше ніж донна і бічні, оскільки вони пригальмовують внаслідок тертя об дно та борти долини.