Геологические процессы Процессы внешней динамики Земли

Лик Земли обычно незаметно, но непрерывно изменяется под воздействием различных природных геологических процессов. Те из них, которые обусловлены действием внешних агентов, называются процессами внешней динамики Земли, или экзогенными (греч. эксос - снаружи, генесис - происхождение) процессами. Важнейшими экзогенными процессами являются выветривание, эрозия, гравитационные процессы и осадконакопление.

Выветривание. Различают физическое, химическое и биогенное выветривание.

Химическим выветриванием называется разрушение и качественное изменение горных пород под действием кислорода, углекислого газа и других химически активных элементов. Они содержатся в атмосферных и почвенно-грунтовых водах и обладают окисляющей и растворяющей способностью.

Поверхностные атмосферные осадки и подземные воды, насыщенные углекислотой, просачиваясь сквозь поры и трещины в горных породах, окисляют и растворяют (выщелачивают их). При этом из горных пород выносятся такие химические элементы, как хлориды, сульфаты, карбонаты. Благодаря этому внутри пластов формируются подземные пустоты, полости и пещеры. Этот процесс называется карстом (по имени горного известнякового плато Карст близ г. Триеста на побережье Адриатического моря).

Физическое выветривание проявляется в механическом разрушении коренных горных пород. Оно происходит под воздействием солнечной энергии, атмосферы и воды. Сильнее всего физическое выветривание проявляется в областях с резким колебанием температуры дня и ночи. Теплым днем горные породы разогреваются и расширяются в объеме, А ночью, охлаждаясь, вновь сжимаются. При этом одни минералы расширяются больше, а другие - меньше. Например у кварца коэффициент объемного расширения равен 0,000310, у ортоклаза - 0,000170. Этого достаточно для того, чтобы ослабить силы сцепления между отдельными минеральными зернами. В результате, в горных породах возникают трещины, и породы раскалываются на отдельные обломки.

Мощным фактором физического выветривания являются вода и ветер. 1 г воды при 4°С имеет объем, равный 1 см³. В твердом агрегатном состоянии (0°С) объем 1 г льда занимает 1,000132 см³. Проникая в трещины и пустоты горных пород вода, замерзая, расширяет их, оказывая громадное давление (более 2000 кг/см²) на стенки трещин и пустот. Вследствие этого происходит разрушение и дробление коренных пород.

Ветер создает разнообразные замысловатые «формы выветривания». Переносимые им твердые кварцевых песчинки обтачивают и истирают массивы горных пород. Ветер постепенно разрушает их, выдувает песчинки и более крупные обломки. Эта его деятельность называется ветровой эрозией или дефляцией (лат. дефляцио - выдувание).

Ветер переносит рыхлый материал на огромные расстояния. В пустыне Каракум, например, массивы песков перенесены ветром из районов, расположенных в 500 км и более от их современного местонахождения. Ветер образует холмы сыпучего песка, называемые в пустынях барханами, а на морских равнинах - дюнами.

Биогенное выветривание является результатом воздействия на горные породы жизнедеятельности растительных и животных организмов. Так, моллюски просверливают норы в прибрежных скалах. А на суше твердые породы раздвигаются в разрушаются под напором растущих в их трещинах корней деревьев.

Гравитационные процессы. Продукты выветривания либо остаются на месте своего образования, либо под влиянием силы тяжести скатываются вниз - осыпаются по склонам гор и оврагов и накапливаются у их подножий. В первом случае они называются элювием (лат. элюо - вымываю) или корой выветривания, во втором - осыпями.

С элювием связаны месторождения бокситов, каолинов, бурого железняка и других полезных ископаемых. При разрушении коренных пород высвобождаются содержащиеся в них стойкие минералы. Они могут образовывать ценные минеральные скопления - россыпи. Например, элювиальные россыпи алмазов над кимберлитовыми трубками, россыпи золота над золотоносными жилами и др.

В горах с крутыми обрывистыми склонами под влиянием силы тяжести возникают обвалы больших масс горных пород. На крутых обрывах под воздействием сил гравитации вследствие подмыва или переувлажнения склона может произойти оползень. Крупные массы горных пород перемешиваются (оползают) вниз по наклонной поверхности глинистого слоя.

Эрозия. Эрозия (лат. эросио - размывание, разъедание) - это разрушение горных пород и почв путем смыва или развеивания их частиц. Основные агенты эрозии - вода и ветер.

Наиболее активную работу по разрушению коренных горных пород и переносу их обломков производят текучие воды. Различают поверхностную, линейную, боковую и глубинную эрозию водными потоками. Поверхностная эрозия сглаживает неровности рельефа, линейная - расчленяет его, вырабатывает ложбины, овраги и в конечном итоге долины. При боковой эрозии происходит подмыв берегов рек.

Глубинная эрозия проявляется в углублении дна русла реки. Чем больше уклон русла, тем больше уклон водного потока. В верхнем течении реки вследствие значительного уклона поверхности ее русла происходит небольшая глубинная эрозия - наибольшее углубление дна русла. В нижнем течении склоны пологие, и углубление русла здесь незначительное.

Дождевые и талые снеговые воды сливаются в реки, большая часть которых впадает в моря или озера. Самая нижняя точка русла, где река впадает в море, называется базисом эрозии. Она совпадает с уровнем моря, и ниже река не может углублять свое русло. Но с понижением уровня моря базис эрозии также понизится, и русло реки вновь углубиться.

Текучие воды производят огромную геологическую работу. Они не только разрушают коренные горные породы, но и перемещают вниз по течению все, что попадается на их пути. Совокупность процессов сноса и удаления с возвышенностей продуктов выветривания горных пород с последующим их накоплением в понижениях рельефа называется денудацией (лат. денудатио - обнажение).

В течение миллионов лет текучие воды уничтожают самые высокие горныен хребты, вынося в моря продукты их разрушения. В целом по земному шару денудация понижает поверхность суши со средней скоростью около 0,09 мм в год, или 9 см в тысячелетие.

Количество переносимого реками обломочного материала и растворенных веществ велико. Например, Волга ежегодно выносит в Каспийское море около 46,5 млн. т химически растворенных веществ и 40-50 млн. т взвешенного материала. Подсчитано, что все реки земного шара ежегодно выносят в моря и океаны примерно 20 млрд. т твердых веществ, полученных за счет разрушения суши.

Большую разрушительную работу производит море. Морские волны обладают колоссальной разрушительной силой. Они разбивают даже самые крепкие породы. Например, в архипелаге Тонга (западная часть Тихого океана) в 1885 г. во время подводного вулканического извержения на месте существовавшей ранее отмели появился остров высотой 76 м. К 1889 г. Он был размыт и вновь превращен в отмель. Волны способны перемещать на значительные расстояния глыбы весом до тысячи тонн.

Немалую роль в разрушении коренных горных пород играют ледники. Лед обладает пластичностью и способностью течь под давлением. Скорость движения ледников составляет от 0,25 мм/ч до 1,25 м/ч.

Осадконакопление. Переносимые текучими водами продукты разрушения горных пород осаждаются на пути продвижения водных потоков. На склонах возвышенностей скапливается делювий (лат. делюо - смываю). У выхода временного потока из горного ущелья на предгорную равнину поток теряет силу и несомый им обломочный материал осаждается. Так образуются конусы выносов - веерообразно накопленные грубообломочные отложения, состоящие, главным образом, из галечников. Более общее название таких образований - пролювий (лат. пролюо - промываю).

На дне пологого речного русла осаждается обломочный материал, называемый аллювием (лат. аллювио - нанос). В аллювии часто концентрируются различные ценные минералы, вымываемые из коренных пород. Они образуют россыпные месторождения золота Ю платины, алмазов, рубина, титанистого железняка, касситерита и других минералов.

При впадении рек в моря и озера происходит резкое понижение скорости речного потока. Вследствие этого образуется широкий песчаный конус выноса - дельта. Дельты рек занимают иногда значительные площади. Например, площадь дельты реки Хуанхэ в Китае около 500 тыс. км².

Выносимые в огромном количестве реками обломки горных пород и растворенные химические вещества являются источником образования морских осадков. Последние играют основную роль в строении осадочного слоя земной коры.

Существенно отличаются от морских и речных аллювиальных осадков ледниковые отложения. Переносимые и переотложенные ледниками продукты разрушения коренных горных пород называют мореной. Характерным типом озерно-ледниковых отложений являются ленточные глины. Они образуются следующим образом. Летом во время интенсивного таяния льда в ледниковые озера сносится более крупный песчаный материал. А зимой ослабленные потоки приносят лишь мельчайшие глинистые частицы. Таким образом, за год образуется два прослоя (пески и глины), составляющих один годичный слой. Толщи ленточных глин насчитывают более тысячи таких слоев. Если подсчитать их общее количество, то можно установить время, в течение которого накапливалась данная толща.