Выветривание горных пород
Елена Голец 15289
Выветривание горных пород, происходит на протяжении всего геологического века Земли. Осуществляется оно различными по направлению геологическими процессами.
Одни геологические процессы обусловлены воздействием:
- атмосферы,
- гидросферы,
- биосферы;
Другие - связаны с недрами Земли.
Донецкий кряж
Рассмотреть, как время разрушает камень, можно на примере Донбасса. В процессе выветривания мощный Донецкий кряж превратился в степь. Проезжая по Донбассу, например от Константиновки на Горловку - столицу старейшего каменноугольного бассейна и дальше на Иловатскую, или другим маршрутом - от Луганска на Шахты, - нигде нет особенных неровностей рельефа.
Везде необозримые просторы распаханных степей с оврагами и плоскопологими балками, в которых удобно располагаются искусственные водоемы. Гор нигде не видно. А в далекое пермское время, приблизительно 200 миллионов лет тому назад, здесь была совсем иная картина, (подробнее: Как зарождалась жизнь в древние эры земли).
В результате бурных горообразовательных процессов толщи девонских и каменноугольных отложений были смяты в складки и разбиты трещинами, по которым происходили перемещения отдельных участков земной коры.
Образовался могучий Донецкий кряж, и современному овражно-степному ландшафту в то далекое время отвечал горный ландшафт с высокими вершинами отдельных гор, с глубокими, мрачными ущельями, бурными потоками. Сейчас от этих гор ничего не осталось.
Процессы выветривания постепенно разрушали горные породы, слагавшие Донецкий кряж, вода и ветер сгружали с него продукты выветривания, и сейчас о древних горах можно судить только по тем складкам, которые лежат глубоко под, землей.
Зная направление и наклон пластов этих разрушенных подземных складок, а геологи умеют точно их определять, можно мысленно восстановить на бумаге «воздушные складки» и по ним сделать правильные выводы о древнем рельефе Донбасса.
Внимательное изучение угленосной толщи Донбасса позволило выделить до двухсот прослоев и пластов различной мощности. Это значит, что та территория, которую занимает Донбасс, испытала до двухсот поднятий и опусканий. Это значит, что двести раз последовательно вновь вырастала мощная растительность и снова скрывалась в пучинах древних морей.
Залежи угля встречаются:
- в виде гнезд значительной величины,
- в виде пластов, покрывающих огромные площади.
Залежи первого типа формировались в замкнутых водоемах - в озерных котловинах, а второго типа, наоборот - в огромных водных бассейнах. Ко второму типу залежей относится Донбасс.
Виды выветривания
Под воздействием различных видов выветривания:
постепенно и незаметно разрушались горы; точно также постепенно огромные участки суши заливались морем и, наоборот, морское дно в результате его поднятий становилось сушей. История Донбасса и обнажения реки Йеллоустон (на Северо-Западе США), с пятнадцатью горизонтами окаменевших деревьев, дают в этом убедительные подтверждения.
Морские осадки часто сминались в складки, образуя высокие горы.
Воздействие атмосферы на горные породы
Воздействие атмосферы на горные породы проявляется в изменении температурного режима и работе ветра.
Колебание температуры разрушает горные породы
В высокогорных районах и пустынях наблюдаются резкие колебания температуры в течение суток, особенно летом; в полдень нестерпимо печет солнце, а ночью резко холодает. Камень днем сильно нагревается, а ночью остывает.
Эти различия не могут не отразиться на ослаблении связи между отдельными минеральными зернами, составляющими породу, при этом чем крупнее зерно и темнее окраска породы, тем сильнее идет этот процесс. Постепенно на поверхности камня образуются трещины. В них проникает вода, напитывает породу и, замерзая в мороз, заметно увеличивает свой объем.
Трещины становятся все глубже и шире, пока, наконец, камень не оторвется от утеса.
В тихую морозную ночь или весной, когда тает снег в горах, бывает отчетливо слышен треск отрыва породы, - и загремит потом глыба по каменному скату, или зашуршит, сползая по осыпи к ее краю. Бывает и так, что огромная глыба в результате сильного перегрева распадается на месте на отдельные куски, как очищенный апельсин на составляющие его дольки.
Камни различной стадии разрушения встречаются часто в гористой пустыне, например в Центральной Азии, в Восточной Сахаре, в Атласских горах (Северная Африка), в горах Кавказа и Крыма. Валуны и различной формы каменные обломки бывают настолько разбитые трещинами, что камень легко распадается при слабом нажиме руки.
Матрацевидная отдельность
Встречаются трещины и другого рода. Они наблюдаются нередко на гранитах и называются трещинами отдельности так как отчетливо разбивают породу на отдельности в виде глыб блоков. Порода, разбитая трещинами отдельности, напоминает матраци, наваленные в беспорядке друг на друга. Отсюда и название - матрацевидная отдельность.
Происхождение этой отдельности объясняется тем, что при остывании расплавленной магмы в недрах земли на породе образовались горизонтальные и вертикальные трещины. Когда же порода оказалась на поверхности земли, эти трещины в результате воздействия процессов выветривания значительно расширились и отчетливо наметили разделение породы на отдельности.
Выветривание горных пород
Выветривание таких крупнозернистых пород, как некоторые виды гранитов, (подробнее: Горные породы слагающие земную кору), протекает иногда весьма своеобразно. Геологи называют его шелушением камня. И, действительно, с поверхности камня, словно шелуха, начинают постепенно отваливаться отдельными плитками куски породы.
Этот материал накапливается у подножия валуна или утеса, который постепенно принимает округлую форму.
Загар или лак пустыни
Особую форму выветривания, еще недостаточно изученную, представляет образование так называемого загара или лака пустыни. Мрачным черным налетом он покрывает утесы и отдельные камни особенно твердых и мелкозернистых пород. В пасмурную погоду эта мрачная окраска производит гнетущее впечатление, и только под лучами солнца оживает характерный облик пустыни.
Загар пустыни покрывает тонкой пленкой лишь освещаемые солнцем участки породы. Та сторона камня, которой он лежит на земле, обычно не загорает. Скрывая истинный цвет камня и его строение, загар пустыни затрудняет без геологического молотка полевое определение пород, слагающих утесы, но стоит только ударить молотком - и под черным лаком налета обнаруживается хорошо знакомый гранит или другая порода.
Каменные останцы
Но представление о значении выветривания в жизни Земли будет далеко не полным, если не ознакомиться с такими формами рельефа, которые позволяют судить о далеком прошлом той страны, в которой они сохранились. В пустыне можно увидеть отдельные столообразные возвышенности, сложенные параллельно лежащими пластами пород.
Хотя эти возвышенности и расположены далеко друг от друга, однако по слагающим породам нетрудно заключить что когда-то они представляли единое целое.
Теперь можно только догадываться об исчезнувших пластах: очевидно, они были сложены более мягкими породами, слабее сопротивляющимися процессам выветривания, их размывали воды, развевали ветры,- и только эти одинокие возвышенности остались молчаливыми свидетелями далекого прошлого. Их так и называют каменными останцами.
Подобные формы рельефа часто носят названия столбов, башен, игол, столов, грибов и т. п., подтверждая тем самым внешнее сходство с теми предметами, которые они нам напоминают. Иногда в столбах наблюдаются черты сходства с фигурой или лицом человека, тогда их называют «дед», «старик и старуха», «братья», «каменные болваны» и т. п.
В пустыне Джунгарии, на берегу реки Дям, а также в Северо-Восточном Китае, Синьцзяне наблюдается значительное разнообразие форм рельефа. Особенно их много в одном районе. По внешнему сходству они местами напоминают развалины города, от которого сохранились только отдельные башни, полуразрушенные крепостные стены, дома, улицы.
В образовании этих причудливых форм рельефа большое участие принимал ветер, недаром геологи и назвали этот замечательный район Джунгарской пустыни «эоловым городом» (по верованиям древних греков, Эол - повелитель ветров).
Следы работы ветра в формировании рельефа особенно заметны на высокогорных хребтах, где ветер достигает значительной силы, а также в пустынях, где есть ему разгуляться. В пустынях всегда дуют ветры. Недаром жители пустынь называют ветер «хозяином пустыни», который принимает участие в процессах выветривания.
Ослабление связи между отдельными минеральными зернами, составляющими породу, приводит к тому, что камень постепенно начинает выкрашиваться. Ветер углубляет выветривание горных пород не только тем, что выдувает отдельные неустойчивые зернышки породы, но и дальше разрушает ее постоянными ударами мириадов песчинок.
Так постепенно даже в гранитах образуются углубления, или ниши выдувания, как их называют геологи. В мягких породах, как мергели, иначе глинистые известняки, и в песчаниках ниши достигают достигают иногда значительных размеров, например в окрестностях Бахчисарая (в Крыму) и Кисловодска, особенно по дороге на скалу Лермонтова.
Ниши в мягких породах встречаются не только значительных размеров и глубин, но даже иногда насквозь пробивают отдельные утесы, оказывающие препятствие движению ветра. Такова например, Кольцо-гора на левом берегу реки Подкумок - место постоянных экскурсий отдыхающих в кисловодских санаториях.
На отвесных обрывах в мягких породах можно наблюдать образование небольших неровностей, возникающих под воздействием продолжительной работы песка и ветра. По внешнему виду эти неровности могут иметь общее сходство и с кружевами и с пчелиными сотами, только значительно увеличенные, отсюда и название сотовое или ячеистое, выветривание.
Оно часто встречается в местах выходов мергелистых, известняковых и других пород, например в окрестностях Бахчисарая и Кисловодска. Местами камень непосредственно выходит на поверхность Земли или неглубоко залегает под слоем почвы. В горных странах на месте даже неглубоких выемок можно проследить, как почва постепенно переходит в ту породу, на которой она залегает. Значит, камень превратился в почву? Как же в этом можно убедиться?
Воздействие биосферы на процесс выветривания
Лишаи, мхи и другие растения, поселяющиеся непосредственно на голом камне и в трещинах скал, и особенно мельчайшие организмы - бактерии усиливают процесс выветривания. Каменная порода, разрушаясь, измельчаясь все больше и больше, постепенно превращается в почву, на которой затем поселяется различная растительность. Растительные и животные остатки обогащают почву перегноем.
Почва - продукт выветривания горных пород
Рассматривая щепотку почвы, в ней можно увидеть мельчайшие прозрачные песчинки, камешки, корешки. А если размешать в стакане воды немного почвы, то на дно стакана быстро осядет песок и медленно отложится глина. Песок и глина - основа почвы. В зависимости от преобладания в почве песка или глины она так и называется глинистой, песчаной, суглинистой, супесчаной и т. д.
Почвы - одно из основных природных богатств Земли. В нашей стране плодородные, особенно богатейшие черноземные почвы занимают огромные пространства. Умелым вмешательством в жизнь почвы, в протекающие в ней сложнейшие процессы человек повышает плодородие почвы. Он не только возрождает истощенные почвы, но даже превращает заведомо бесплодные в плодородные.
В крепостной России неумелое хозяйничанье привело к оскудению наиболее хлебородных губерний. Земля перестала плодоносить. Как возродить плодородие почвы, никто не знал, потому что тогда еще не понимали, что такое почва и как она образуется.
Вклад В. В. Докучаева в почвоведение
Строилось много догадок, пока талантливый русский ученый профессор В. В. Докучаев (1846-1903) блестяще не разрешил поставленную перед сельским хозяйством серьезную задачу. Наука о почве - почвоведение - зародилась в России. Почвоведение - основа мировой науки о почве. На древних обомшелых стенах Староладожской крепости, заложенной новгородцами в 1116 г., Докучаев разгадал тайну образования почвы из камня.
Строители Староладожской крепости складывали ее стены из «дикого камня» - известняка, находившегося неподалеку в окрестности. Прошло много столетий, и старая крепость, пережив славу блестящей победы Александра Невского над шведскими захватчиками (1240 г.), превратилась в исторический памятник, разрушаемый беспощадным временем.
Внимательно исследуя обветшалые стены, Докучаев обнаружил на поверхности их землистое вещество, в котором прочно укоренилась различная растительность.
Откуда же появилась земля на стенах старой крепости? Не занес ли ее сюда ветер,
- задумался ученый.
Нет! Землистое вещество было не только на камнях, но также и между камнями. В нем встречались, кроме того, крупинки и куски того самого камня, из которого были сложены стены крепости. Отдельные куски до того выветрились, что легко крошились в руке. Что же произошло с камнем? Почему он стал таким податливым даже для пальцев? Камень разрушило время.
На протяжении сотен лет камень Староладожской крепости начал переходить в новое образование - почву.
В настоящее время идет реконструкция Староладожской крепости, которая к середине ХХ столетия превратилась практически в руины. Чему причиной стало время и выветривание горных пород.
Выветривание горных пород под воздействием климата (свет, тепло, воздух, вода), растительности, животных, особенно микроорганизмов, (подробнее: Анаэробное дыхание растений), и человека приводит к образованию почвы. Почва благоприятствует образованию, и обеспечивает развитие растительности, без которой невозможно существование животного мира. Вознаграждая труд человека, почва еще больше увеличивает значение камня в жизни Земли.
