Механическое раздробление и возрастание дисперсности горных пород.

 

Важнейшая роль в процессах выветривания принадлежит механическому раздроблению горных пород и возрастанию степени дисперсности. Массивное монолитное сложение и макрокристаллическая структура, свойственные магматическим и метаморфическим породам, утрачиваются. Выветрелая порода через ряд стадий превращается в смесь обломков тем меньшего диаметра, чем дольше длится или интенсивнее проходит выветривание и чем лучше сохраняются образовавшиеся продукты. Первоначальные трещины остывания пород или термического выветривания, усиленные действием растущих корней деревьев, разделяют породу на крупные блоки и глыбы диаметром 2—3 м. Затем со временем образуется грубый материал с размером обломков порядка 5—10 см. И, наконец, порода превращается в мелкообломочную землистую массу. Механический состав толщи делается гравийным, а в последующем суглинистым и глинистым. Объемный вес породы с величин 2,5—2,6 уменьшается до 1,3—1,5. Появляется пористость, достигающая со временем 45—50% объема.

Благодаря общему возрастанию дисперсности и приобретению аморфного или скрытокристаллического строения развивается поверхностная энергия и поглотительная способность. Формируются также воздухопроницаемость, влагоемкость и водопроводимость. Все эти качественные признаки отсутствуют в магматических и метаморфических исходных породах.

 

Растворение веществ.

 

По мере возрастания степени раздробленности выветривающейся горной породы в водные растворы и газовую фазу постепенно переходят компоненты, которые были связаны в минералах горных пород. Воды, мигрирующие в коре выветривания, благодаря этому приобретают определенный состав, отражающий особенности пород и стадию выветривания. Кислые породы относительно легко отдают в раствор Li, В, Na, C1, К, Si, A1. Воды, проходящие через основные породы, легче обогащаются соединениями Mg, Ca, Ni, Си. Поэтому циркулирующие в породах растворы в одних случаях относительно богаты щелочами и кремнеземом, а в других — щелочными землями.

В изверженных породах также имеются газы в поглощенной форме или в виде пузырьков: С1, СО и СО₂ и H2S, N и др. При разрушении эти породы отдают закись углерода, углекислоту, сероводород, метан, водород, азот, хлор, пары соляной кислоты, аргон.

4. Горные породы и их роль в почвообразовании.

 

Литосфера, т. е. твердая оболочка земного шара, состоит из закономерных ассоциаций различных минералов, образующих определенные типы горных пород. Верхние горизонты этих пород под воздействием климатических и биологических факторов превращаются в почвы. Различия в свойствах почвообразующих горных пород унаследуются почвами. Однотипные почвы, образовавшиеся на неодинаковых горных породах; всегда различаются.

Особенно велико влияние горных пород на начальных стадиях почвообразовательного процесса. Механические свойства горных пород, их плотность и проницаемость, минералогический состав, и химические особенности существенно сказываются скорости и направлении почвообразовательного процесса. Первоначальный запас горных породах фосфора, кальция, серы, калия и других элементов в значительной степени определяет уровень и устойчивость естественного плодородия почв, особенно во влажном климате. При равнинном рельефе вариации свойств почвообразующих пород обычно незначительны. В странах горного рельефа пестрота горных пород исключительно велика, и там прямое их влияние на особенности почвообразования наиболее резко выражено.

Горные породы обычно разделяют на три большие группы: магматические (или массивно-кристаллические), осадочные и метаморфические.

Магматические породы.

 

Массивно-кристаллические породы представляют собой охлажденную и затвердевшую магму, которая вышла на поверхность земли или застыла в виде обширных тел на глубинах. Эти горные породы, как правило, имеют очень плотную массивную структуру, кристаллическое или скрытокристаллическое зернистое строение. По химическому составу они слагаются главным образом из соединений кремния, алюминия, железа, щелочей, магния и кальция. Однако в различных горных породах этого типа соотношение названных компонентов значительно варьирует. Так, в зависимости от содержания и соотношения соединений кремния и щелочей, с одной стороны, железа, кальция и магния — с другой, различают магматические породы кислые и основные. В. целом магматические породы резко отличаются от осадочных.

Кислые магматические породы включают граниты, гранулиты, пегматиты, риолиты, липариты и др. Для них характерно высокое содержание кремнезема (63—77 вес.% SiCb), заметное количество натрия и калия, небольшое содержание железа, ничтожное — кальция и магния, относительно повышенное — фтора и бора. Кислые магматические породы обычно окрашены в светлые и буроватые тона; в них отчетливо различаются кристаллы кварца, полевых шпатов, слюд. Породы содержат повышенное количество рубидия, бария, редких земель, иттрия, молибдена, циркония, урана, радия. В то же время кислые изверженные породы отличаются малым содержанием хрома, цинка, никеля, кобальта, меди, титана. Кислые магматические породы содержат большое количество газов, которые при нагревании могут быть выделены (СО, СОг, H^S, СНз, Н, N, Cl, HC1).

Продукты выветривания и почвы, образующиеся из кислых магматических пород, например гранитов, особенно на ранних стадиях выветривания отличаются рыхлостью, песчанистостью и гравийным характером материала, более или менее достаточным содержанием калия, связанного с минералами группы слюд. Однако в условиях очень влажного климата, при сильном выщелачивании атмосферными осадками почвы, образующиеся из горных пород кислой магмы, быстро утрачивают плодородие и приобретают повышенную кислотность вследствие интенсивного вымывания щелочных и щелочноземельных металлов.

Основные магматические породы, включающие базальт, перидотит, дунит, габбро, характеризуются низким содержанием кремнезема (40— 60 вес.%). Большая часть этого кремнезема связана в алюмосиликатных минералах. Свободный кремнезем в виде кварца содержится лишь в Небольшом количестве. Основные магматические породы в отличие от кислых относительно богаты соединениями железа, марганца, хрома, кобальта, цинка, титана, никеля, меди. Они мало содержат циркония, иттрия, редких земель, бария, рубидия, лития, радия. Горные породы щелочной магмы отличаются очень темной, иногда черной окраской, что объясняется отсутствием кварца и преобладающим содержанием темно-окрашенных минералов, таких, как оливин и др. Продукты выветривания и почвообразования на горных породах щелочной магмы обычно быстро приобретают глинистый характер, длительное время сохраняют щелочную и нейтральную реакцию, отличаются повышенным содержанием почвенного гумуса и вторичных глинных минералов монтмориллонитового типа (рис. 32); почвы, образовавшиеся на таких породах, отличаются высоким и относительно устойчивым плодородием даже в условиях влажного тропического климата.

Между двумя основными группами массивно-кристаллических магматических пород — кислыми и основными — существует ряд переходных групп, среди которых некоторые ближе к основным породам, например андезиты и диабазы, а некоторые, например диориты, наоборот, ближе к породам кислой магмы.

Граниты и близкие к ним породы кислой магмы на севере Европы образуют так называемый Фенно-Скандинавский щит. Обширные пространства заняты гранитами и риолитами в Южном Китае, Латинской Америке (особенно в Бразилии) и Африке. В двух последних широко распространены древние граниты, которые вышли на поверхность в результате длительной эрозий денудации.

Основные породы — базальт, андезит и вулканическая лава являются субстратом современного почвообразования в Западной Грузии, Армении, Турции. Очень большие территории Центральной Индии, так называемое Деканское плато, заняты породами этого же типа. Именно на переотложенных продуктах выветривания этих пород образовались знаменитые по своему плодородию темноокрашенные почвы, так называемые регуры (черные хлопковые почвы). Основные изверженные породы часто встречаются на территории Сибири, Японии, Австралии, Эфиопии, Египта, Чили и Мексики, а также на территориях всех областей третичного, четвертичного и современного вулканизма в Латинской Америке, Африке, Азии и особенно на островах Тихого океана, таких, как Гавайские, Галапагосские и др.

Среди массивно-кристаллических пород преобладают (47%) кислые, т. е. граниты и близкие к ним породы, андезиты составляют 24%, а типичные основные породы — базальты занимают по распространенности третье место и составляют 21%.

 

Метаморфические породы.

 

Метаморфические породы являются как бы переходными между осадочными и массивно-кристаллическими магматическими породами. Если древние осадочные породы после погружения местности подвергались высокому давлению и воздействию особо высоких температур, они могли приобрести сходство с магматическими породами, хотя черты их осадочного происхождения не вполне исчезали. Таковы мрамор, кварциты, сланцы, конгломераты. В числе метаморфических пород особенно важны гнейсы, минералогически и химически близкие к гранитам. Надо отметить, что на поверхности земного шара и гнейсы, и метаморфизированные глинистые сланцы занимают вместе с гранитами, гранулитами и пегматитами огромные поверхности. Не исключено, что сами граниты являются продуктами древнего выветривания, седиментации и глубокого метаморфизма.