Процессы гипергенева и коры выветривания

Под зоной гипергенеза понимается поверхностная часть земной коры, непрерывно подвергаемая воздействию различных экзогенных факторов и в которой горные породы стремятся войти в равновесие с непрерывно изменяющейся окружающей геологической средой. Термин «гинергенез», введенный А. Е. Ферсманом, знаменитым российским минералогом, по существу является синонимом термину «выветривание». Гипергенные процессы проникают далеко вглубь поверхностной части земной коры и видоизменяют ее в сильно расчлененном горном рельефе на сотни мет­ров и даже несколько километров.

Типы гипергенеза, установленные Б. М. Михайловым, включают в себя следующие обстановки. Поверхностный (континентальный) гипер- генез происходит па поверхности суши и проникает вглубь с помощью нисходящей воды. К наиболее важным образованиям поверхностного гипергенеза относятся следующие:

1. Элювий, или кора выветривания, представляет собой геологиче­ское тело, развитое на определенной площади или вдоль какой-либо зоны в горных породах, сложенное продуктами переработки поверхно­стных горных пород процессами физического, химического и биохими­ческого выветривания. Элювий не перемещается, он остается на месте разрушенных пород. Естественно, что процессы формирования элювия развиваются на слабо расчлененном, выровненном рельефе, достигшем стадии зрелости. Именно в таких условиях и формируются коры вы­ветривания, представляя собой остаточные продукты разрушения по­род. Кора выветривания, как и ее мощность, зависит от ряда факторов. Наиболее благоприятные условия создаются при высокой температуре, высокой влажности и выровненном рельефе. В таких условиях жарко­го гумидного климата образуются латеритные красные коры выветри­вания, состоящие из минералов гидрооксидов и оксидов алюминия, железа и титана с примесью каолинита (рис. 5.6). В связи с тем что верхняя часть коры выветривания обладает наибольшей степенью раз­ложения первичного материала, в ней присутствуют глинозем (А1₂0₃) и гидроокислы железа, которые придают элювию в сухом состоянии высокую прочность, напоминая красный кирпич. Эта твердая самая верхняя часть латеритной коры выветривания называется панцирем, или кирасой. Нижняя часть латеритной коры выветривания имеет не­ровную границу с глубокими карманами над более раздробленными участками пород, где залегает дресва — мелкие обломки этих же корен­ных горных пород.

В областях с гумидным климатом распространен глинистый элю­вий — слой или толща глин, в которых сохраняется реликтовая струк­тура коренных пород.

Над рудными залежами сульфидных руд иногда образуются руд­ные «шляпы», специфические коры выветривания, прочные корки из разложившихся сульфидных минералов.

2. Иллювий, или инфильтрационная кора выветривания, — еще один из типов гипергенеза, в котором вещество, замещающее коренные породы, привнесено извне. Иллювиальные коры выветривания имеют различный состав и мощность в зависимости от химического состава инфильтрующего раствора, физико-химических и климатических об- становок. Встречаются сульфатные, карбонатные, кремнистые и соля­ные (солончаки и солонцы) иллювиальные коры выветривания.

Выделяется также подводный гипергенез, или гальмиролиз. Этот процесс связан с воздействием морской воды на отложения океанского или морского дна. Магматические породы в этом случае разлагаются с образованием глин, а вулканические пеплы превращаются в особую глинистую массу.

Рис. 5.6. Кора выветривания в тропической лесной зоне (по Н. М. Страхову). 1 — граниты, 2 — слабо измененная химически зона дресвы, 3 — гидрослюдисто- монморилонитово-бейделитовая зона, 4 — коалинитовая зона, 5 — охры А1203, 6 — панцирь Fe20.+ А1,03

Современные коры выветривания обладают небольшой мощностью и они, как правило, еще не сформировались, т. к. времени было недо­статочно. В далекие геологические времена, когда большие простран­ства континентов обладали слабо расчлененным, выровненным релье­фом, в условиях благоприятного климата формировались мощные, до 100 м и более, коры выветривания, обладающие характерным верти­кальным профилем. В их основании располагалась дресва коренных пород, сменяемая выше зоной с гидрослюдами, и в верхней части раз­реза находилась толща каолиновых глин. Подобный стиль разреза древ­ней мезозойской коры выветривания характерен для гранитных пород Урала, а для других коренных пород зональная последовательность в коре выветривания может быть иной. С древними корами выветривания связаны разнообразные полезные ископаемые, такие как бокситы — основное сырье для получения алюминия; гидроокислы и окислы же­леза, марганца; гидросиликаты никеля, развитые по ультраосновным породам и многие другие.

В настоящее время мы наблюдаем лишь сохранившиеся остатки древ­них кор выветривания, уцелевших от эрозии в западинах и карманах рельефа. А раньше они были площадными, занимали большие про­странства или, наоборот, имели линейный характер, будучи приуро­ченными к раздробленным зонам крупных разломов.

Чаще всего перечисленные выше типы выветривания действуют одновременно. Однако под воздействием климата, водного режима, смены суточной и сезонной температур решающим становится какой- нибудь один тип, подчиняющийся климатической зональности. Так, во влажной тропической зоне химическое выветривание благодаря высо­кой температуре протекает интенсивно, с максимумом выщелачивания. Несколько менее энергично такое же выветривание происходит в таежно- подзолистой зоне. В пустынях, полупустынях и тундре преобладает физическое выветривание, тогда как химическое сходит на нет.

Выветривание происходит всегда и везде. Даже на пирамиде Хеопса в Гизе, в предместье Каира, за последние 1000 лет потеря материала поверхности известняковых блоков составила 0,2 мм за 1 тыс. лет, а гранитных облицовочных плит — 0,002 мм/год. Современное загряз­нение воздушной среды способствует быстрому выветриванию древ­них каменных скульптур, храмов и памятников.