Экзогенные процессы минералообразования

                     МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

                                      РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

         Федеральное государственное автомное образовательное

            учреждение высшего профессионального  образования

                 «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТ»

 

 

                              Геолого-географический факультет 

                        Кафедра Общей и исторической  геологии

 

 

                       Колесникова Елена Геннадьевна

 

          Экзогенные процессы минералообразования

 

                                          КУРСОВАЯ РАБОТА

                 Студентки 1 курса направления 020700-Геология

 

 

 

 

 

                                        Научный руководитель-

                         доц. к.г.-м. н. Попов Юрий Витальевич

 

 

 

 

           

                                          Ростов-на-Дону-2012

                                            Содержание

1.Введение……………………………………………………………4-5 стр.

2.Основная часть……………………………………………………5-42 стр.

2.1.Выветривание………………………………………………5 стр.

2.1.1.Физическое выветривание……………………………5-8 стр.

2.1.2.Химическое выветривание………………………… .8-12 стр.

2.1.3.Коры выветривания……………………………………. 12-15 стр.

2.2.Геологическая деятельность ветра…………………16 стр.

2.2.1.Дефляция и корразия…………………………………… 16-17 стр.

2.2.2. Перенос  материала ветром…………………………..17-18 стр.

2.2.3.Аккумуляция и эоловые отложения………………19-20 стр.

2.3.Геологическая деятельность поверхностных текучих вод………………………………………………………..20-21 стр.

2.3.1.Плоскостной склоновый сток……………………… 21-22 стр.

2.3.2.Деятельность временных русловых потоков… .23-24 стр.

2.3.3.Аккумулятивная деятельность русловых потоков………………………………………………………………24-26 стр.

2.3.4.Деятельность рек……………………………………………26 стр.

2.3.5.Эрозионная деятельность рек………………………  .26-28стр.

2.3.6.Перенос материала реками……………………………28 стр.

2.4.Геологическая деятельность подземных вод……………………………………………………………………….29 стр.

2.4.1.Виды вод в горных породах……………………………29-30 стр.

2.4.2.Происхождение подземных вод……………………..30 стр.

2.4.3.Классификация подземных вод……………………..31-33 стр.

2.4.4.Химический состав подземных вод……………….33-34 стр.

2.4.5. КАРСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ……………………………………..35 стр.

2.4.6. Карстовые формы………………………………………….35-36 стр.

2.5.Геологическая деятельность ледников……………………………………………………………37-38 стр.

2.5.1. Типы ледников………………………………………………38 стр.

2.6.Геологическая деятельность океанов и морей…………………………………………………………………38-39 стр.

2.7. Геологическая деятельность озер…………………………………………………………………….39 стр.

2.7.1.Происхождение озерных котловин…………………39-40 стр.

2.7.2. Осадконакопление в озерах…………………………41-42стр.

3.Заключение…………………………………………………………….43 стр.

4.Список используемой  литературы…………………………………..44 стр.

 

 

 

 

 

                                             1. Введение

        Прежде чем написать о том, что содержится в моей курсовой работе, я хотела бы рассказать, почему я выбрала именно эту тему. Просматривая первый раз предложенные темы курсовой работы, я сразу же обратила внимание на тему под номером 52. В этой теме меня привлекло то, что мы всю жизнь сталкиваемся с экзогенными процессами, но мало кто из нас когда-либо задумывался о том, каковы причины их возникновения, какова их деятельность и какое значение они имеют в нашей жизни?

        Экзогенные процессы - геологические процессы, обусловленные внешними по отношению к Земле источниками энергии (преимущественно солнечное излучение) в сочетании с силой тяжести. Экзогенные процессы протекают на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры в форме механического и физико-химического ее воздействия с гидросферой и атмосферой. К ним относятся: выветривание, геологическая деятельность ветра (эоловые процессы, дефляция), текучих поверхностных и подземных вод (эрозия, денудация), озер и болот, вод морей и океанов (абразия), ледников (экзарация). Главные формы проявления экзогенных процессов на поверхности Земли: разрушение горных пород и химическое преобразование слагающих их минералов (физическое, химическое выветривание); удаление и перенос разрыхленных и растворимых продуктов разрушения горных пород водой, ветром и ледниками, отложения (аккумуляция) этих продуктов в виде осадков на суше или на дне водных бассейнов и постепенное их преобразование в осадочные горные породы (седиментогенез, диагенез, катагенез). Экзогенные процессы в сочетании с эндогенными  процессами участвуют в формировании рельефа земли. В образовании толщ осадочных горных пород и связанными  с ними месторождений полезных ископаемых. Так, например, в условиях проявления специфических процессов выветривания и осадконакопления образуются руды алюминия (бокситы), железа, никеля и др.; в результате селективного отложения минералов водными потоками формируются россыпи золота и алмазов; в условиях, благоприятствующих накоплению органических веществ и обогащенных ими толщ осадочных  горных пород, возникают горючие полезные ископаемые.

         Итак, я  считаю, что тему для курсовой  работы надо выбирать такую, чтобы  она, в первую очередь, интересовала  того, кто ее пишет. А во вторую, была бы интересна и полезна  тем, кто будет ее слушать. Я  думаю, что то, о чем я написала  в своей работе не только  интересно, но и полезно.

    

             

                                             2.Основная часть

                                      2.1. ВЫВЕТРИВАНИЕ

   Выветривание -это совокупность сложных процессов физического разрушения, химического и биохимического разложения минералов и горных пород. Эти процессы вызываются рядом факторов: суточными и сезонными колебаниями температуры; механическим воздействием замерзающей воды, разрастающейся корневой системы растений и т.п.; химическим воздействием воды и газов-кислорода и углекислот; биохимическим воздействием органических кислот и других продуктов, образующихся при жизни растений и животных, а также при их отмирании и разложении.

      

                  2.1.1 ФИЗИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

 

  Физическое выветривание  вызывается разнообразными факторами. В зависимости от природы воздействующего  фактора характер разрушения  горных пород при физическом  выветривании различен. В одних  случаях процесс разрушения происходит  внутри самой горной породы  без участия внешнего механически  действующего агента. Сюда относится  изменение объема составных частей породы, вызываемое колебанием температуры. Такое явление может быть названо температурным выветриванием. В других случаях горные породы разрушаются под механическим воздействием посторонних агентов. Такой процесс может быть условно назван механическим выветриванием.

      Физическое выветривание подразделяется на температурное и морозное:

     Температурное выветривание – разрушение горных пород и минералов на поверхности Земли под влиянием колебаний температуры. Известно, что при нагревании и охлаждении твёрдые тела изменяют свой объём. Не являются исключением горные породы и минералы. В результате суточных колебаний температуры в массиве горных пород возникают напряжения двух типов. Напряжения первого типа (называемые объёмно-градиентными) связаны с неравномерным нагреванием поверхностной и более глубоких частей массива; различие температур (и, соответственно, различное расширение) в этих частях массива приводят к образованию трещин, направленных параллельно его поверхности. Вследствие этого происходит шелушение и отслаивание пород, называемое десквамацией. Второй тип напряжений в пределах объёма породы и минерала связан с различием коэффициентов теплового расширения-сжатия минералов. Напряжения этого типа приводят к раскалыванию  до уровня минеральных зерен и  далее, по трещинам спайности, до образования частиц размером до сотых долей мм. Быстрее разрушаются темноокрашенные минералы и породы, а также  крупнокристаллические полиминеральные породы с большими различиями коэффициентов расширения составляющих их минералов.

      Так в процессе температурного выветривания массив разрушается с образованием обломочных пород различного размера – от щебня до алевритового материала. Суточные колебания температуры проявляются до глубины 1 м, что определяет максимальную мощность возникающих таким путём обломочных отложений.

     Наиболее активно  температурное выветривание протекает  в пустынях и, в несколько меньшей  степени, в нивальных областях  и в высокогорных районах, не  покрытых снегом. Этому способствует  сочетание двух факторов: 1) резкие  суточные колебания температуры, достигающие 50оС и 2) обнажённость горных пород ввиду отсутствия растительного покрова и почвенного слоя.

     Морозное выветривание – разрушение горных пород в результате периодического замерзания попадающей в трещины воды.

   Попадая в трещины, в холодное время суток вода замерзает – превращается в лёд, объём которого, как известно, значительно выше, чем исходный объём воды. Кристаллизующийся лёд оказывает на стенки трещин весьма существенно давление, достигающее 1000 кг/см3 и более, что значительно выше прочности большинства горных пород. Давление льда приводит к расширению трещин и раскалыванию пород на крупные обломки размером от десятков сантиметров до метров в диаметре. Отсутствие более мелкого материала обусловлено тем, что свободная вода не способна проникать в микротрещины.

    Наиболее активно морозное выветривание протекает в холодных и умеренных областях с резкими суточными колебаниями температуры, а также в области развития вечной мерзлоты и в зоне деятельности ледников.

    Образующиеся в ходе физического и химического выветривания продукты разрушения могут быть перемещены с места своего образования под действием водных потоков, ветра, движущихся ледников и других экзогенных факторов  (процесс перемещения продуктов разрушения горных пород называется денудация) или остаться на месте своего образования. Продукты выветривания, залегающие на месте своего образования, называются элювий. К элювию относят продукты выветривания, не смещённые за пределы площади развития материнских пород (субстата за счёт которого они образовались).

      В результате физического выветривания образуются особые формы ландшафта. Если выветривание происходит в горной области, где имеются плоские, горизонтальные поверхности, то продукты выветривания накапливаются на них в виде глыб и более мелкого дресвяного материала. В результате создаются элювиальные россыпи и ландшафты беспорядочного нагромождения глыб, получившие название «каменных морей».

      Характерным ландшафтом зон физического выветривания являются каменистые пустыни, или, как их называют в Сахаре, гаммады. Гаммады представляют собой нагромождения глыб и щебня, образующиеся за счёт выветривания горизонтально лежащих платов горных пород и выноса ветром  пылеватых и песчаных продуктов их разрушения. Краю пластов часто расчленены на останцы конусовидной формы, понижения между которыми заполнены россыпями каменных глыб и щебнем.

      Говоря о физическом выветривании необходимо подчеркнуть, что оно приводит к механической дезинтеграции пород и минералов, но не приводит к их химическому преобразованию.

 

2.1.2 ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

      Одновременно с  физическим выветриванием в областях  с промывным типом режима увлажнения  происходят и процессы химического  изменения с образованием новых  минералов. При механической дезинтеграции  плотных горных пород образуются  макротрещины, что способствует  проникновению в них воды и  газа и, кроме того, увеличивает  реакционную поверхность выветривающихся пород. Это создает условия для активизации химических и биогеохимических реакций. Проникновение воды или степень увлажненности не только определяют преобразование горных пород, но и обусловливают миграцию наиболее подвижных химических компонентов. Это находит особенно яркое отражение во влажных тропических зонах, где сочетаются высокая увлажненность, высокотермические условия и богатая лесная растительность. Последняя обладает огромной биомассой и значительным спадом. Эта масса отмирающего органического вещества преобразуется, перерабатывается микроорганизмами, в результате в большом количестве возникают агрессивные органические кислоты (растворы). Высокая концентрация ионов водорода в кислых растворах способствует наиболее интенсивному химическому преобразованию горных пород, извлечению из кристаллических решеток минералов катионов и вовлечению их в миграцию. 

      К процессам химического  выветривания относятся окисление, гидратация, растворение и гидролиз. 

     Окисление. Особенно интенсивно протекает в минералах, содержащих железо. В качестве примера можно привести окисление магнетита, который переходит в более устойчивую форму - гематит (Fe204 Fе203). Такие преобразования констатированы в древней коре выветривания КМА, где разрабатываются богатые гематитовые руды. Интенсивному окислению (часто совместно с гидратацией) подвергаются сульфиды железа. Так, например, можно представить выветривание пирита:

FeS2 + mO2 + nН2О FeS04 Fе2(SО4) Fе2O3.nН2О

Лимонит (бурый железняк)

      На некоторых месторождениях  сульфидных и других железных  руд наблюдаются "бурожелезняковые  шляпы", состоящие из окисленных  и гидратированных продуктов выветривания. Воздух и вода в ионизированной форме разрушают железистые силикаты и превращают двухвалентное железо в трехвалентное.

       Гидратация. Под воздействием воды происходит гидратация минералов, т.е. закрепление молекул воды на поверхности отдельных участков кристаллической структуры минерала. Примером гидратации является переход ангидрита в гипс: ангидрит-CaSO4+2H2O CaSO4.2H20 - гипс. Гидратированной разновидностью является также гидрогётит: гётит - FeOOH + nH2O FeOH.nH2O - гидрогётит.