Файл: Основы геологии.pdf

41 постоянно влажный климат, так как постоянно поступающие осадки являются и источником химически активного раствора, и фактором удаления из профиля выветривания растворенных химических элементов. Именно постоянный при- ток осадков в виде дождя способствует и созданию хорошей дренажной систе- мы. Другая группа доказывает необходимость для полного химического выветривания переменно-влажного климата с чередованием дождливых и су- хих (без осадков) сезонов, что в настоящее время наблюдается в Западной Аф- рике. В случае недостаточного обеспечения дренажа в профиле химического выветривания могут создаваться застойные явления, и процесс выветривания прекращается.
Геоморфологические условия обеспечивают также два направления в про- цессе химического выветривания: временное и дренажное. Для интенсивного химического выветривания необходимо продолжительное воздействие на гор- ные породы атмосферных факторов, а это возможно только при относительно ровном рельефе поверхности выветривания. При неровной поверхности релье- фа разрушающиеся горные породы постоянно удаляются с места выветривания в пониженные участки местности и не испытывают глубокого химического преобразования. В таком случае выветриванию будут подвергаться всё новые и новые горные породы, степень выветривания которых остаётся весьма низкой.
В то же время на выровненной поверхности породы получают возможность длительное время подвергаться воздействию процессов выветривания и дости- гают глубокого химического преобразования.
Дренажное направление обеспечивает возможность фильтрации через профиль выветривания больших объемов химических растворов, которые, про- сачиваясь сквозь толщу горных пород, растворяют их и удаляют из профиля растворённые химические элементы: щелочные металлы, щелочные земли и другие в порядке их химической активности и подвижности. Опытным путём установлено, что наиболее активные процессы химического выветривания про- ходят в условиях достаточно расчленённого рельефа с наличием выровненных поверхностей и перепадом высот в 100-150м между поверхностями выветрива- ния и уровнем грунтовых вод. Такой перепад обеспечивает условия дренажа и глубину максимальной химической переработки толщи горных пород в этом профиле.
Тектонические условия призваны обеспечить стабильное положение по- верхностей выветривания и благоприятные геоморфологические условия, о ко- торых сказано выше. Поверхность выветривания должна находиться в относительном тектоническом покое или испытывать медленное поднятие, при

42 котором улучшаются дренажные условия за счет большей расчлененности рельефа. В тектонически подвижном районе, особенно при интенсивных текто- нических движениях, не может быть реализована достаточная продолжитель- ность химического воздействия на выветриваемые горные породы, так как поверхность выветривания превратится либо в сильно расчленённую местность
(в условиях интенсивного поднятия), либо (в условиях погружения) опустится слишком близко или даже ниже уровня грунтовых вод. В таких условиях про- цесс выветривания прекращается.
Литологические условия или условия благоприятного субстрата обеспе- чиваются соответствующим составом горных пород. Так, бескварцевые алюмо- силикатные породы подвергаются химическому разложению легче и быстрее, чем кварцевые, алюмосиликатные минералы (полевые шпаты, слюды и др.) превращаются в железистые и алюминиевые породы или руды (бокситы, же- лезняки), каолинитовые глины; никельсодержащие могут стать исходным мате- риалом для образования никелевых руд и т.д.
В процессе химического выветривания минералы и горные породы пре- терпевают глубокое химическое изменение, которое происходит в результате химического взаимодействия твёрдого вещества с корообразующими раствора- ми. При этом можно рассматривать следующие типы химических реакций: окисления, гидратации, растворения и гидролиза.
Реакции окисления приводят к образованию в профиле выветривания окислов (оксидов). Например, при окислении в зоне выветривания пирита – сульфида железа образуется водная окисная форма этого металла – лимонит.
Гидратация – это процесс связывания частиц растворимого в воде вещест- ва с водой. Присоединение молекул воды изменяет минеральный состав породы в связи с образованием новых минералов, содержащих гидратную и кристалли- зационную воду. В результате гидратации ангидрит превращается в гипс. Обрат- ная реакция – дегидратация заключается в освобождении минерала от воды, т.е. в ее потере. Следствием дегидратации также является изменение минерального состава вещества: в случае с гипсом мы наблюдаем превращение этого водного сульфата в безводный сульфат – ангидрит в результате дегидратации.
Реакции растворения приводят к образованию специфических карстовых форм: полостей, трещин, пещер, провалов и др. В результате растворения минера- лы переходят в раствор и в растворенном виде выносятся из зоны выветривания, за пределы профиля выветривания. К наиболее растворимым минералам относят- ся галит, сильвин, карналлит, гипс, ангидрит, карбонатные минералы, поэтому они растворяются в первую очередь и удаляются за пределы профиля выветривания.

43
Гидролиз представляет собой процесс разложения минералов с разруше- нием кристаллической решетки, выносом продуктов разрушения в растворен- ном состоянии и гидратацией, реакцией обменного разложения между водой и разлагаемыми химическими соединениями, способными под воздействием во- ды расщепляться на более низкомолекулярные соединения с присоединением элементов воды: водорода и гидроксильной группы по месту разрыва связи. В результате гидролиза происходит разрушение минерала сложного строения с образованием на его месте более простых форм. Например, гидролиз алюмоси- ликатного минерала микроклина приводит к образованию целого ряда новых минералов: на первых стадиях выветривания и в зависимости от условий вы- ветривания – каолинита, а при более глубоких процессах (при латеритном ха- рактере выветривания) – окислов алюминия, железа и титана.
Процесс выветривания приводит к превращению первичной (материн- ской) горной породы в совершенно новую, иногда практически не сохраняю- щую видимых связей и признаков исходной горной породы. Процессы физического и химического выветривания часто проходят параллельно, при этом процессы физического разрушения увеличивают удельную поверхность горной породы и готовят благоприятные условия для глубокого химического преобразования минералов в зоне выветривания. При физическом выветрива- нии часто создаются условия для интенсивного дренажа поверхностных рас- творов через толщу горных пород, что также способствует интенсификации корообразовательного процесса.
При любом типе выветривания образуется новый генетический тип гор- ных пород – пород коры выветривания, среди которых выделяется два основ- ных типа: остаточные – элювиальные и переотложенные, представленные несколькими разновидностями в зависимости от способа перемещения этих продуктов и места накопления.
Элювиальные отложения или элювий – это горные породы, которые по- сле своего образования в профиле выветривания остаются на месте или, во всяком случае, практически не перемещаются. Элювий может быть продуктом как физического, так и химического выветривания. Для элювиальных горных пород химического выветривания, в составе которых преобладают оксиды и гидрооксиды алюминия, железа и титана, принято название латеритов или ла- теритного профиля выветривания. Если к тому же в этих образованиях резко преобладают оксиды и гидроксиды алюминия, такие продукты выветривания называют бокситами.

44
Переотложенные продукты выветривания, перемещенные от места сво- его первичного образования к месту накопления, также могут быть результата- ми и физического, и химического выветривания. В первом случае их перемещение происходит в растворенном состоянии (в виде растворов), во вто- ром – механическим способом в виде разных размеров обломков. При неровном рельефе продукты физического выветривания перемещаются вниз по склону от более высоких отметок рельефа к более низким под действием различных сил.
Если это перемещение происходит под действием собственной силы тяжести, такие отложения называются коллювиальными (коллювий, рис. 8); продукты, смытые со склонов дождевыми потоками или талыми водами (при таянии сне- га), называются делювиальными (делювий); смытые временными потоками (на- пример селевыми), называют пролювиальными (пролювий).

45 характеризуется в сводном разрезе рядом последовательно и закономерно сме- няющихся зон и горизонтов, различающихся разной степенью разложения ис- ходных минералов и горных пород. В нем выделяют снизу вверх 4 основные зоны: 1) гидратации силикатов и начала выщелачивания продуктов физическо- го выветривания; в состав этой же зоны включается и часто выделяемая в каче- стве самостоятельной зона дезинтеграции горных пород, то есть зона простого физического (механического) выветривания, вкоторой может и не быть хими- ческих преобразований; 2) конечной гидратации, развития выщелачивания и начала окисления; 3) выщелачивания, развития гидролиза и окисления; 4) ин- тенсивного окисления и конечного гидролиза.
Конечные продукты химического выветривания образуются в самой верхней зоне профиля. Таким образом, наступление фронта выветривания про- исходит сверху вниз и в этом же направлении соответственно выветрелые по- роды постепенно сменяются всё менее и менее измененными вплоть до неизмененных, что и отражает профиль выветривания.
Часто верхняя зона профиля сложена рудами, которые, оставаясь на мес- те, образуют остаточные или элювиальные месторождения коры выветривания
(месторождения каолинитов, бокситов, железных руд и др.). Часть продуктов выветривания при этом может быть перемещена действием разных геологиче- ских процессов на некоторое расстояние от места выветривания или из профиля выветривания. Они также могут образовывать месторождения полезных иско- паемых, которые называют перемещенными или переотложенными. Наиболее важную группу среди переотложенных месторождений, связанных с процесса- ми выветривания, составляют россыпные месторождения и проявления. В рос- сыпях перемещенные продукты механического и (или) химического выветривания испытывают, кроме механического перемещения, ещё и допол- нительную переработку, заключающуюся в определённом окатывании облом- ков или кристаллов минералов и их дифференциации по размерам и удельным весам. Такая работа осуществляется транспортирующей силой, главным обра- зом водными потоками.
В качестве примеров месторождений полезных ископаемых названных типов, связанных с корами выветривания, можно привести уникальные по мас- штабам месторождения бокситов и титана.
Вежаю-Ворыквинское месторождение бокситов расположено на Сред- нем Тимане, на водоразделе рр. Ворыквы (приток р. Выми) и Вежаю (приток р. Ижмы), в 180 км севернее г. Ухты. Открыто оно в 1970г. ухтинскими геоло- гами. Руды месторождения являются полигенетическими, т.е. частично являются элювиальными, частично переотложенными. Материнскими