ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 3586
Скачиваний: 5
1) легкорастворимые соли – эти соединения переносятся только в виде истинных растворов;
2) карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов и кремнезем – это компоненты поверхностного стока, обладающие умеренной растворимостью;
3) соединения Fe, Mn, P и малых металлов – это компоненты с низкой растворимостью, что предопределяет их нахождение преимущественно в виде коллоидных соединений или механических взвесей;
4) кварц и разнообразные силикаты и алюмосиликаты – эти компоненты практически нерастворимы, поэтому переносятся как тонкая взвесь или более грубозернистый материал, перемещаемый волочением по дну.
Процессы перемещения и осаждения вещества, внесенного в морские водоемы, весьма многообразны. Прежде всего поступающий с суши материал разносится по акватории бассейна и осваивается им, т.е. смешивается с веществом, уже имеющимся в бассейне. При этом происходит механическое осаждение частиц, внесенных в водоем во взвешенном состоянии, и химико-биологическое осаждение растворенных в воде соединений с образованием твердых фаз, погружающихся на дно.
Распределение осадочного материала по акватории бассейна осуществляется движением воды (волны, приливы – отливы, течения, вертикальное перемешивание).
Одновременно с разносом поступивший в бассейн материал осаждается, и образуется осадок. У обломочных частиц и гелевых сгустков, привнесенных в бассейн во взвешенном состоянии, осаждение сводится к постепенному падению частиц вниз, на дно бассейна. Осаждение же растворенных веществ из морской воды осуществляется химическим путем, биогенно или сорбцией вещества уже меющимися в воде твердыми частицами.
Таким образом, в результате мобилизации, денудации и аккумуляции в конечных водоемах стока или на путях перемещения к нему разнообразного материала образуется осадок. Процессы мобилизации осадочного материала, денудации и аккумуляции объединяются в стадию седиментогенеза.
Только что образовавшийся осадок представляет собой рыхлое или текучее тело, обильно обводненное, богатое микроорганизмами и состоящее из весьма разнородного материала, частью твердого, частью жидкого и газообразного.
Главная особенность свежесформированного осадка – отсутствие равновесия между входящими в его состав реакционноспособными соединениями. Из-за такой неравновесности свежий осадок представляет собой неустойчивую физико-химическую систему. Так, в осадке имеется много кислорода и богатых им веществ, здесь же – живые организмы, нуждающиеся в кислороде для своего существования, и органическое вещество, которое способно к окислению и сгоранию. Пропитывающий иловый осадок вода по составу почти не отличается в первый момент от воды наддонной. Эта вода не насыщена карбонатами, кремнеземом, фосфатами и другими компонентами; в то же время в осадках очень много биогенно осажденных или перенесенных в виде взвеси кальцита, магнезита, кремнезема и других веществ. В состав глинистых минералов в виде примеси входят также поглощенные или катионы многих металлов.
После фиксации осадка на дне естественно начинается процесс уравновешивания этой системы, т.е. после завершения седиментогенеза наступает диагенез – совокупность физико-химических преобразований сложной, многокомпонентной системы реакционно-способных веществ в термодинамических условиях поверхности земной коры.
И наконец, только что сформировавшаяся осадочная порода по мере захоронения и погружения на всё более значительные глубины, испытывает дальнейшие изменения – эпигенез. Движущим фактором и причиной эпигенетических изменений осадочных пород являются не внутренние противоречия (как при диагенезе), а противоречие между вещественным составом породы и теми термодинамическими условиями, в которые она попадает.
Рис. 2.54 Денудация и аккумуляция горных пород
2.9. Магматизм
К числу эндогенных процессов относятся магматизм, метаморфизм и тектонические, в том числе и сейсмические, движения.
Магматизмом называют явления, связанные с образованием в недрах Земли, перемещением к ее поверхности жидких силикатных расплавов – магмы. Вещество Земли на больших глубинах в силу господствующих там высоких давлений, несмотря на температуру 1300 - 1500°С и более (температуры плавления самых тугоплавких горных пород на поверхности Земли составляют 1100 - 1350°С), находится в твердом состоянии. При нарушении физико-химического равновесия – в первую очередь в зонах глубинных разломов – в сторону снижения давления устремляются легкоподвижные продукты (газы, растворы) внутрипланетарной дифференциации вещества Земли. На уровнях глубин с температурами, равными или превышающими температуры плавления, эти газы и растворы могут привести к расплавлению вещества.
Таким образом, образованию магмы способствуют движения земной коры, сопровождающиеся развитием глубинных разломов, и потоки тепла и растворов, которые поднимаются по этим разломам к поверхности Земли.
Сформировавшийся на глубине магматический расплав оказывается менее плотным и, соответственно, более легким, чем окружающие его горные породы. Поэтому, при любой возможности, он начинает постепенно мигрировать вверх, в сторону земной поверхности. В конечном счете любая магма застывает – либо на лубине, либо уже на поверхности Земли. Результатом этого процесса является формирование магматических горных пород, слагающих в земной коре тема разнообразной морфологии.
Состав магм
Известные в природе магмы разнообразны по химическому составу, то есть по набору слагающих их химических элементов и их соотношению. Химизм магматических расплавов имеет большое значение. Разные по составу магмы образуются в различных условиях, по-разному ведут себя в дальнейшем, а при их кристаллизации образуются горные породы различного минерального состава. Известны следующие типы магматических расплавов (и соответствующих им типов магматических горных пород):
- силикатные, ведущими компонентами которых являются O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na и K; расплавы этого типа имеют подавляющее преобладание среди всех известных нам земных магм;
- сульфидные; ведущие компоненты – S и ионы различных металлов (Fe, Cu, Ni и др.); в результате их кристаллизации образуются горные породы, сложенные сульфидами названных металлов – халькопиритом и др. (их скопления могут формировать крупные рудные месторождения – например, Норильские);
- карбонатные; ведущие компоненты – O, C, Ca, нередко Fe; продукт их кристаллизации – магматические породы карбонатного состава (карбонатиты);
- фосфатные (O, P, Ca и др.); из них образуются породы существенно апатитового состава (примером их являются апатитовые месторождения Хибин);
- железистые (O, Fe); очень редкий тип расплавов, но их производными являются породы, сложенные преимущественно магнетитом – лучшей железной рудой.
Наиболее распространённые силикатные магмы (как и горные породы магматического происхождения) дополнительно подразделяются по кремнекислотности (содержанию SiO2) и щёлочности (суммарному содержанию Na2O иK2O).
Существенную роль в составе многих магматических расплавов играют растворённые в них так называемые летучие компоненты – различные газы в надкритическом состоянии (флюидная фаза магм). Ведущую роль среди них обычно играет водяной пар, диссоциированный на ионы Н+ и ОН-. Широким распространением пользуются также F, Cl, CO2 и другие компоненты. Наличие флюидной фазы снижает вязкость магматических расплавов, температуру их кристаллизации, влияет на процессы взаимодействия магмы с вмещающими породами, характер вулканических извержений и многие другие аспекты магматической деятельности, находит отражение в минеральном составе магматических пород.
Подразделения магматических процессов
Образовавшаяся магма по тем же ослабленным зонам (глубинным разломам) внедряется в земную кору, иногда достигая поверхности Земли и извергаясь на поверхность. Соответственно различают интрузивный и эффузивный магматизм.
Интрузивный (глубинный) магматизм – процессы внедрения и перемещения магмы в пределах земной коры.
Эффузивный (поверхностный) магматизм – процессы, сопровождающиеся извержением, излиянием магмы (лавы) на поверхность Земли.
Интрузивный магматизм. Современное учение о магматических процессах предполагает существование в природе родоначальных первичных магм: 1) перидотитовая (ультраосновная); 2) базальтовая (габбровая); 3) гранитная (риолитовая); 4) андезитовая.
В недрах верхней мантии образуются перидотитовые и базальтовые магмы. Гранитные и андезитовые магмы являются продуктами плавления вещества земной коры (они отсутствуют в пределах океанических секторов земной коры).
Первичные магмы подвергается процессам дифференциации и ассимиляции, что приводит к образованию большого разнообразия по составу магматических горных пород.
Дифференциация – сложный физико-химический процесс разделения, расщепления магмы на различные по химическому составу фракции. Различают следующие виды дифференциации магматического расплава:
магматическая дифференциация (ликвация) – расслоение магмы на две различные по плотности несмешивающиеся жидкости, т.е. разделение магмы в жидкой фазе до появления первых кристаллов;
кристаллизационная дифференциация – разделение при остывании магмы с последующей кристаллизацией силикатов от наиболее тугоплавких и тяжелых (железо-магнезиальные силикаты и основные плагиоклазы) до легкоплавких (кислые плагиоклазы, калиевые полевые шпаты и кварц).
Рис. 2.55. Геологическая модель вариаций фазового состава магмы в воронковидной интрузивной камере
Ассимиляция – процесс образования смешанной магмы в результате усвоения и плавления постороннего материалы боковых (вмещающих) пород. Расплавляя и растворяя вмещающие породы, магма тем самым изменяет свой состав.
Рис. 2.56 Модель ассимиляции магматического расплава
Эффузивный магматизм (вулканизм). Образовавшаяся в недрах Земли магма при появлении разломов может подняться и излиться на поверхность. Такая магма, потерявшая при выходе на поверхность Земли часть газово-жидких компонентов, называется лавой. Характер извержения определяется составом расплава, его температурой, давлением, концентрацией летучих компонентов и другими параметрами. Одной из самых важных причин извержений магмы является ее дегазация. Именно газы, заключенные в расплаве, служат тем «движителем», который вызывает извержение.
В вулканической деятельности четко различаются два этапа.
1 – этап активного вулканизма – сравнительно кратковременный этап, во время которого происходит энергичное формирование вулканического аппарата в результате выброса огромного количества шлаков и пепла, излияния лавы;
2 – этап поствулканических явлений – сравнительно спокойный и более длительный этап, характеризуется поступлением на поверхность Земли разнообразных летучих соединений, выделяющихся из излившейся лавы или из остывающего на глубине магматического очага.
По многочисленным трещинам в кратере и на склонах вулканического сооружения в течение длительного времени (десятки, сотни и даже тысячи лет) поднимаются газы и разнообразные по составу и температуре горячие воды, которые производят интенсивные поствулканические изменения окружающей среды.
Рис. 2.57 Кратер вулкана
Главной стадией любого вулканического процесса является вулканическое извержение – вынос на поверхность лавы и твердых продуктов вулканической деятельности. Механизм извержений бывает различным:
- эффузивный механизм заключается в спокойном излиянии достаточно жидкой лавы на поверхность;
- экструзивный – медленное «выдавливание» очень вязкого расплава из жерла вулкана;
- эксплозивный – извержение взрывного характера, в ходе которого «пробка» из застывающей или уже застывшей лавы выбрасывается давлением скопившихся под ней вулканических газов; иногда при эксплозивных извержениях возникают «палящие тучи» - выбросы раскаленных вулканических газов, насыщенных пепловыми частицами, которые потоками скатываются по склонам вулканов.
Механизм извержений зависит от состава магматических расплавов и содержания газовой фазы. Для лав основного состава характерна низкая вязкость, и они, как правило, изливаются на поверхность спокойно. Кислые лавы имеют наиболее высокую вязкость, и для их извержения более характерны экструзивный или эксплозивный механизмы. Переход экструзивного извержения в эксплозивное возможен в случае наличия достаточного количества скапливающихся вулканических газов.
Морфология вулканических аппаратов
Вулканические аппараты, возникающие в местах извержений, могут иметь различную форму и строение, что определяется механизмом извержений и условиями, в которых они происходят.
1. Вулканы трещинного типа формируются, как правило, в зонах растяжения земной коры. В результате растяжения возникают протяженные трещины, по которым непосредственно с большой глубины поступает сильно разогретая лава, обычно спокойно растекающаяся по сторонам.
2. Вулканы центрального типа характеризуются наличием субцилиндрического канала, по которому продукты извержения выносятся на поверхность. Они подразделяются в свою очередь, на два типа: щитовые вулканы и стратовулканы.
|
|
|
|
Вулкан трещинного типа |
Вулкан центрального типа |
Рис. 2.58 Морфология вулканических аппаратов
Щитовые вулканы – более редкий тип. Они возникают, если изливающаяся через канал лава всегда имеет очень низкую вязкость и спокойно растекается по обширной площади. В результате формируется широкая и измененная в плане вулканическая постройка.
Стратовулканы («слоистые вулканы») формируются в результате чередования эффузивных т эксплозивных извержений. Продукты этих извержений накапливаются большей частью вблизи жерла – выхода вулканического канала на поверхность. В результате наслоения друг на друга многочисленных лавовых потоков и слоев, сложенных продуктами эксплозивных извержений, вокруг жерла вырастает вулканическая гора конусовидной формы с воронкообразным углублением на вершине – кратером вулкана.
Продукты вулканической деятельности
Вулканизм определяется как комплекс процессов, связанных с поступлением продуктов магматической деятельности на поверхность и в атмосферу Земли. Продукты вулканической деятельности бывают жидкими, твердыми и газообразными.
1. Жидкие вулканические продукты
Лава – магматический расплав, излившийся на поверхность.