» » Коры выветривания, их строение и распространение

Коры выветривания, их строение и распространение

11.08.2016

Корой выветривания обычно называют продукты выветривания горных пород, перекрывающие материнские породы и не испытавшие заметного горизонтального смещения. В объем понятия коры выветривания помимо типичного элювия, сохранившего структурные признаки исходных пород, входят также элювиальные образования, утратившие эти признаки в результате частичного вертикального перемещения вещества в процессе выветривания. В таком значении мы и будем употреблять данный термин, помня, однако, что некоторые исследователи понимают его в несколько ином, меньшем или большем, объеме.
Коры выветривания, их строение и распространение

В результате стадийного развития выветривания хорошо развитые коры химического выветривания имеют зональное строение, зональный профиль выветривания. И.И. Гинзбург предложил схему (табл. 29). Небольшие изменения внесены Ю.П. Казанским. Однако профиль носит лишь принципиальный характер и существенно видоизменяется в зависимости от целого ряда факторов. Определенное влияние, в частности, оказывает состав материнских пород, причем степень этого влияния разными авторами оценивается неодинаково. He вдаваясь в детали, отметим, что: по ультраосновным, щелочным и основным породам кора выветривания развивается интенсивнее, чем по кислым; состав исходного субстрата влияет в первую очередь на состав нижних зон профиля кор выветривания (табл. 30); латериты, аллиты и охры охотнее развиваются по основным породам, а каолиниты — по кислым. Разногласия касаются главным образом влияния состава пород на образования верхних зон: латеритов (аллитов) и каолинитов. Одни исследователи полагают, что латерит — конечный продукт выветривания различной по составу породы. Он развивается в жарких гумидных областях за счет преобразования каолинита. Другие авторы, соглашаясь с таким ходом процесса, считают, что латериты не могут развиваться по кислым крупнозернистым породам, где конечным членом, таким образом, является каолинит.
Коры выветривания, их строение и распространение

Указанная зональность может нарушаться, кроме того, благодаря способности ряда минералов конечных стадий образовываться непосредственно по гипергенным породообразующим минералам: по калий-шпатам и альбит-олигоклазу непосредственно развивается каолинит, по основным плагиоклазам — гиббсит и каолинит, по темноцветным — гетит и гематит.
Ю.П. Казанский по составу преобладающих новообразований выделяет два основных типа профиля выветривания. Первый из них, гидрослюдисто-каолинитовый, развивается при разрушении кис-пород, а также большинства терригенно-глинистых отложений. Он лых, частично средних и щелочных изверженных и метаморфических включает четыре зоны (снизу вверх): дезинтеграции, гидрослюдистую, гидрослюдисто-каолинитовую и каолинитовую. Второй тип (монтмориллонит-каолинит-охристый) распространен на ультраосновных, основных, частично средних изверженных, метаморфических и пирокластических породах. Он известен также среди остаточных продуктов карбонатно-сульфатно-соляных пород. Этот профиль обычно подразделяется на следующие 4 зоны (снизу вверх): дезинтеграции, выщелоченных пород, сильно разложенных пород (усиленной глинизации) и охристых глин. Кроме различия в составе минеральных новообразований, эти два типа профилей различаются между собой неодинаковой сохранностью реликтовых минералов. В качестве иллюстрации сказанного приведем конкретные данные по распределению минералов в профиле выветривания первого (рис. 18а) и второго (рис. 18б) типов.
Коры выветривания, их строение и распространение

He меньшее влияние на развитие того или иного типа профиля коры выветривания оказывает климат, поскольку он, как отмечалось выше, определяет интенсивность химического выветривания. Подчеркивая роль климата в формировании определенного типа коры выветривания (см. рис. 15, 16; рис. 19), Б.М. Михайлов и В.А. Броневой, в частности, отмечают: «В жарком аридном климате из профиля выветривания полностью выносятся только щелочные металлы, а все остальные элементы в какой-то мере накапливаются. Дефицит воды приводит к ущербному развитию элювия. Гипергенный покров... представлен преимущественно инфильтрационными корами типа каличе, калькретов, силькретов и др. Выщелоченных кор здесь, как правило, нет..., на поверхности обнажаются «свежие» материнские породы, покрытые только пленкой пустынного загара.
В жарких гумидных климатах подвижны практически все породообразующие элементы, правда, в различной степени... Щелочи, щелочные земли, марганец и кремний интенсивно выщелачиваются из пород и транзитом уходят..., алюминий, титан и железо... способны мигрировать лишь в пределах профиля, активно участвуя в процессах гипергенного метасоматоза. Элювиальные образования... развиты чрезвычайно широко, образуя толщи вторичных образований, сохранивших структуру материнских пород, мощностью в десятки метров. Совместно с продуктами частичного переотложения элювий образует характернейшие образования жарких гумидных областей — латеритные покровы.
В умеренном гумидном климате все элементы приобретают подвижность и в какой-то мере выносятся из профиля выветривания; причем относительно менее подвижным оказывается кремнезем. Это обстоятельство приводит к тому, что элювий этой климатической зоны состоит из глинистых минералов группы монтмориллонита или гидрослюды и значительно меньше — каолинита. Глинистые элювиальные образования... не устойчивы против механического разрушения. Образовываясь, они энергично удаляются с выветривающейся поверхности».
Коры выветривания, их строение и распространение

Роль рельефа двойственна. Во-первых, расчлененность, дренированность территории определяют глубину воздействия поверхностных агентов и скорость просачивания природных вод, что существенным образом влияет на интенсивность и характер формирования кор выветривания. Как показали Б.М. Михайлов и В.А. Броневой, в жаркам гумидном климате состав продуктов выветривания в горных возвышенных районах и низменных равнинных существенно различен. В условиях горного рельефа, в результате интенсивного выноса кремнезема формируются латериты и бокситы, в то время как в условиях низменного рельефа в связи с относительно слабой подвижностью кремнезема и несколько большей — железа и других компонентов — образуются отбеленные каолины. Слишком выположенный равнинный рельеф в целом не блатоприятен для формирования мощных кор химического выветривания вследствие очень высокого уровня грунтовых вод.
Во-вторых, от рельефа зависит сохранность коры выветривания. Верхние горизонты кор выветривания сложены в основном рыхлыми тонкодисперсными продуктами — разнообразными глинистыми минералами и охрами (см. табл. 29, рис. 16, 19), очень нестойкими к процессам механической денудации и эрозии. Ясно, что в условиях расчлененного гористого рельефа продукты выветривания будут сноситься по мере их образования, не накапливая более или менее мощных толщ. Для формирования нормально развитой коры химического выветривания необходимо, чтобы территория дренировалась достаточно глубоко, а уровень грунтовых вод был сравнительно низок. Такие условия легче всего осуществляются в слабо приподнятых платформенных областях, на приподнятых плато и т.д. (рис. 20).
Коры выветривания, их строение и распространение

В современных (четвертичных) корах выветривания, даже наиболее развитых (по основным породам в тропических областях), довольно редко наблюдается полный профиль со всеми четырьмя зонами (рис. 21). Чаще в них устанавливается 2—3 зоны. Удобную типизацию профилей кор выветривания предложили К. К. Никитин, А.П. Никитина и И.В. Витовская. Они выделяют три типа: полный, сокращенный и неполный, взяв за основу полный 4-зональный профиль. В этом случае «сокращенный» тип можно рассматривать как «полный», из которого выпали промежуточные переходные зоны. Примерами «сокращенного» типа могут служить разрезы II—IV на рис. 21. Они образуются в условиях усиленного водообмена и просачивания грунтовых вод как результат высокой интенсивности процессов выветривания. В неполном профиле развиты лишь нижние зоны. Количество их может быть различным. Такой профиль может образоваться либо вследствие замедленного развития процессов, либо в результате денудации верхних горизонтов. Более характерен неполный тип профиля для кор выветривания, развивающихся в неблагоприятных условиях. В этом смысле дресвяные коры физико-химического выветривания, широко развитые в у меренном климатическом поясе, можно рассматривать как неполный однозональный тип.
Коры выветривания, их строение и распространение

Как отмечает Н.А. Лисицына, строение древних кор выветривания довольно заметно отличается от современных. Это отличие прежде всего состоит в большей мощности древних кор выветривания. Мощность современных кор весьма не выдержана, но даже в приэкваториальной части обычно равна нескольким десяткам метров, лишь в отдельных случаях достигая 50 м. Мощность древних кор также не остается постоянной. Максимальные значения ее часто равняются 50 м и выше (до 100—110 м). Второе отличие древних кор — более четкая зональность их профилей. Н.А. Лисицына объясняет указанные различия продолжительностью формирования современных и древних кор выветривания. Время образования первых обычно менее 1 млн. лет, в то время как древние коры формируются на протяжении десятков миллионов (например, юрско-нижнемеловая кора выветривания на Украине или мел-палеогеновая в Западной Сибири).
Современные коры выветривания распространены в гумадных поясах и на поверхности Земли в целом, согласно с общей климатической поясовой зональностью (см. рис. 15 и 16, табл. 20). Выделяются две лентовидных полосы, на которых коры химического выветривания развиты достаточно широко. Первая полоса — таежно-подзолистая зона северных умеренных широт. Мощность элювиального покрова здесь невелика (0,5—1,2 м). Верхняя часть профиля представлена гидрослюдистой и гидрослюдисто-каолинитовой зоной. Вторая полоса более интенсивного развития химического выветривания расположена на площади тропических лесов. Здесь мощность площадной коры выветривания значительна — порядка .нескольких десятков метров. Она хорошо развита и в ней прослеживается полный профиль выветривания, вплоть до горизонта накопления полуторных окислов железа, алюминия и TiO2.
Коры выветривания, их строение и распространение
Коры выветривания, их строение и распространение

На рис. 15 выделены тектонически активные гористые области, где накопление продуктов выветривания не происходит из-за механического смыва. Естественно, что влияние рельефа сказывается сильнее в холодных и сухих областях и слабее — в теплых влажных. Так, в пределах высоких широт уже при слабой расчлененности рельефа кора выветривания не образуется, в то время как в тропиках даже на гористой расчлененной территории могут формироваться коры химического выветривания. Подчеркнем, что в расчлененных районах гумидных теплых областей рыхлые продукты кор выветривания не накапливаются в связи с резко возросшей механической денудацией, но не по причина снижения интенсивности химического выветривания. Последнее же, как доказал Н.М. Страхов, проанализировав величину химической денудации, здесь также усиливается, однако не столь быстрыми темпами (рис. 22). Вообще механическая и химическая денудация — две прямо связанные величины. Это легко объясняется тем, что рыхлые продукты химического выветривания легче подвергаются механической денудации, а мелкие частицы механических взвесей — химическому разложению. С точки зрения условий формирования аллювиальных и прибрежных россыпей принципиально важно, что продукты переотложения в подобном случае могут нести все следы интенсивного химического выветривания.
Древние коры выветривания занимают на земном шаре большую площадь, чем современные. Это связано с существованием в истории Земли отдельных периодов потепления и повышения гумидности климата. Такое потепление и связанное с ним корообразование отмечались в истории Земли неоднократно. В частности, для мезозоя — кайнозоя на территории России устанавливаются эпохи интенсивного формирования кор выветривания: на границе среднего и верхнего триаса — на Урале; в средней — верхней юре — нижнему мелу на Украине, в Казахстане, на Урале; в верхнем мелу — палеогене в Западной Сибири (рис. 23), на Украине.
В неогене климат в Азии и Европе был относительно теплым, но сухим, что привело к развитию во многих пунктах красноцветных часто карбонатизированных и загипсованных толщ. В четвертичное время в северном полушарии произошло похолодание и увлажнение климата, приведшее в среднечетвертичное и верхнечетвертичное время к оледенению значительной части суши. Сплошным материковым льдом была покрыта территория северной части Северной Америки, Европы и Западной Сибири. Горно-долинное оледенение охватило многие горы Южной и Восточной Сибири. Ясно, что в это время процессы химического выветривания на данных площадях были приглушены. Современную эпоху многие исследователи рассматривают как межледниковую.