Тема. Роль экзогенных процессов в формировании рельефа. 1. Экзогенные процессы и их роль в формировании поверхности Земли

1. Экзогенные процессы и их роль в формировании поверхности Земли.

2. Выветривание горных пород.

3. Геологическая деятельность ветра.

4. Геологическая деятельность поверхностных вод.

5. Геологическая деятельность подземных вод.

6. Геологическая деятельность рек.

7. Геологическая деятельность моря.

8. Геологическая деятельность ледников. Вечная мерзлота.

Литература:

Сущность экзогенных процессов

1.состоит в том, что различные горные породы под воздействием факторов внешней среды (климат, вода, ветер, лед, организмы) действуют на горную породу, разрушают ее, образуя различные осадочные породы. В деятельности экзогенных процессов выделяют 3 стадии:

1) выветривание – разрушение и химическое разложение твердого вещества земной коры;

2) транспортировка – это перенос продуктов разрушения ветром, водой, льдом и т.д.;

3) седиментация – это осадконакопление или отложение продуктов разрушения.

Первые две стадии называются денудация. Интенсивность этих процессов и каждого из них зависит от рельефа местности, от физико-химического состава и климатических условий.

Экзогенные процессы связаны с эндогенными и вызывают противоположные процессы. Экзогенные процессы разрушают поверхность Земли, выравнивают, нивелируют рельеф местности. Т.о., экзогенные процессы преобразуют рельеф Земли и создают осадочный чехол земной коры. На 75% поверхность Земли покрыта осадочными породами разной мощности.

2. Выветривание горных пород

– процессы физического разрушения и химического разложения горных пород и минералов, вызываемые воздействием на них солнечного тепла, атмосферных осадков, воздуха и организмов.

В зависимости от факторов действия на породу различают 3 вида выветривания: физическое, химическое и биологическое. Все они взаимосвязаны между собой и протекают одновременно.

Физическое выветривание – это процесс механического разрушения горных пород без изменения химического состава. Этот процесс протекает под влиянием многих факторов, важными из которых являются:

- резкое колебание температуры – термическое выветривание;

- действие замерзшей воды – морозное выветривание;

- увлажнение пород дождевыми водами;

- действие физических электрических разрядов.

Резкие колебательные действия температуры (суточные и сезонные) приводят к образованию мелких трещин в породе и к растрескиванию их. Неравномерное поступление тепла в разное время суток и года способствует неодинаковому нагреванию и охлаждению. Это зависит от коэффициента объемного расширения минералов. Верхние слои у пород нагреваются быстрее и породы расширяются. Внутренние нагреваются медленнее и остывают тоже медленнее. Коэффициент расширения у кварца в породе в 2 раза выше, чем у алюмосиликатов (ортоклаза).

Одной из причин образования трещин в породе является периодическое увлажнение дождями. При неоднократном смачивании и высыхании пород силы сцепления частиц уменьшаются и порода растрескивается. Быстрее растрескиваются и распадаются крупнозернистые и темноокрашенные породы и медленнее – мелкозернистые и светлоокрашенные (средне- и сильнокислые породы).

Физическое выветривание ускоряется при наличии воды в трещинах пород. При замерзании вода увеличивается в объеме и давит силой 890 кг на см² .

В физическом выветривании принимают участие корни растений, которые проникают в трещины, расширяют их и разрушают.

Т. о., в процессе физического выветривания горные породы становятся трещиноватыми, делятся на различные обломки; под силой тяжести перемещаются по склону, образуя осыпь.

Почвообразующая порода, которая образуется в результате выветривания и остается на месте называется элювий.

Продукты разрушения, смещенные по склону под силой тяжести называют коллювий (осыпь).

Осадочные породы разрушаются с большей скоростью, чем магматические и метаморфические.

При физическом выветривании не изменяется химический состав, а изменяется его физическое состояние. Из монолитной горной породы образуется рухляк, щебень, песок, глина и др. В этих породах вода не удерживается, а элементы питания находятся в плотной упаковке минералов горной породы. Физическое выветривание подготавливает условия для химического выветривания.

Химическое выветривание происходит одновременно с другими видами, вызывает существенные изменения минералогического и химического составов. Главными факторами (агентами) являются вода, свободный кислород, углекислый газ и органические кислоты. Вода, являясь химическим деятелем, диссициирует на Н⁺ и ОН^-. Эта диссоциация вызывает активность воды и разрушение горной породы. Если в водном растворе находятся углекислый газ и органические кислоты, то химическое выветривание усиливается. Процессы химического выветривания сводятся к основным химическим реакциям: окисление, гидратация, растворение, гидролиз.

Окислениечаще всего происходит у сульфидов при вмещении в горную породу кислорода, вступая во взаимодействие с минералом пиритом происходит образование новых минералов.

Одновременно с окислением происходит гидратацияи образуется лимонит. Часто гидратация вызывает изменение окраски минералов и горных пород (красновато-бурые оттенки).

Ангидрит превращается в гипс:

При окислении и гидратации происходит разрушение и перестройка кристаллической решетки, образуется новая, отличающаяся от первоначальной.

Растворениепроисходит под воздействием воды в осадочных породах, таких как карбонатах, сульфатах, хлоритах. Растворимость пород зависит от химического состава, температуры и от присутствия в воде активных кислот (серная и органические кислоты). Растворимость усиливается от углекислого газа. В процессе растворения происходит выщелачивание легкорастворимых минералов, образование пустот, борозд, котловин и т. д.

Гидролиз – замещение катионов в кристаллической решетке ионами водорода диссоциированной воды и выносят эти катионы. Гидролизу подвержены силикаты и алюмосиликаты. Гидролиз приводит к разрушению кристаллической решетки и замене ее совершенно новой. Гидролиз в присутствии воды и углекислого газа вызывает в породе и минералах распадение на составные части, в процессе чего образуются новые соединения:

Гидролиз кальциево-натриевого полевого шпата приводит к образованию простых солей (карбонатов кальция и натрия). Эти растворы простых солей в условиях влажного климата вымываются поверхностными водами в нижние слои, а в условиях сухого климата остаются на месте, выпадают из раствора в виде скоплений, стяжей, белоглазки, примазок или в распыленном виде. Образование этих солей в почве называется карбонатизация. Образовавшийся опал или гидроокись кремния частично может переходить в раствор, но значительная часть его переходит в коллоидное состояние в виде геля и заполняет трещины, цементируя рыхлую породу. Глинистые минералы в результате гидролиза приобретают слоевую структуру вместо каркасной как у ортоклаза. Образовавшийся каолинит может подвергаться размыву, переотложению давать залежи этого минерала, который называется каолин. Каолинит образуется из кислых магматических пород. Если происходит гидролиз основных и ультраосновных пород, то образуется монтмориллонит. Гидролиз кислых магматических пород в зоне умеренного климата приводит к образовании. Каолинита. И этот тип выветривания называется сиалитным. В условиях тропической зоны при обилии осадков и жарким климатом из основных и кислых пород происходит образование боксита и опала. Этот тип выветривания называется аллитным. При этих условиях глинистый минерал каолинит распадается при разрыве связей между алюминием и кремнием на:

Т. о., химическое выветривание в зависимости от климата бывает сиаллитным и аллитным. В результате химического выветривания освобождаются многие элементы питания для растений, создается рыхлая пористая порода, способная удерживать воду, т. е. может зарождаться жизнь.

При биологическом выветривании горная порода начинает разрушаться с первых поселенцев – это мхи и лишайники. Выделяя мховую и лишайниковую кислоты, горная порода разрушается и обогащается органическими кислотами и остатками органического вещества. В результате разложения растительных остатков и органических кислот усиливается химическое выветривание. После биологического выветривания могут поселяться более высшие растения, которые проникая корневой системой в трещины породы захватывают из них элементы питания. С другой стороны, высшие растения выделяя кислород и углекислый газ более деятельно разрушают горную породу. Высшим растениям принадлежит важная роль в биологическом круговороте веществ. Сущность этого круговорота заключается в том, что высшие растения, извлекая химические элементы в виде питания концентрируют их в своем теле, предохраняя их тем самым от вымывания, а отмирая высшие растения, обогащают поверхностный слой Земли растительными остатками, которые разлагаясь высвобождают элементы питания для других поколений.

Биологическое выветривание является ведущим фактором в преобразовании горной породы в почву. Поэтому выветривание считается первым этапом почвообразования.

3. Геологическая деятельность ветра.

Поверхность Земли непрерывно омывается потоками воздушных масс, т. е. ветром. Ветры на своем пути совершают определенную работу: на море – они поднимают волны, на суше – способствуют переносу пылеватых и мелких частиц. Работа ветра зависит от его скорости. Так при скорости 20 м в сек ветер способен переносить песок и гравий, при 30 – вырывает деревья с корнями, при 50-80 – сносит крыши, вызывая катастрофические явления. Ураганные ветры, смерчи поднимают в воздух огромную пыли и переносят ее на различное расстояние, вызывая ветровую эрозию пород и почв.

Ветровая эрозия широко распространена в сухих степях, пустынях и полупустынях. Ветер совершает два процесса – это перенос частиц горных пород на расстояние, что называется дефляция и корразия – это вытачивание ударами крупных частиц горных пород о встречающийся предмет. Созидательная роль ветра заключается в образовании различных отложений в виде мелких частиц. Эти отложения называют эоловые отложения – это почвообразующие породы:

1) барханы;

2) дюны;

3) лессы.

Барханы – это своеобразные, серповидные песчаные образования, которые образуются по берегам озер, рек, морей. Они имеют форму серпа. Заостренные концы выдвинуты. По направлению ветра и имеют высоту от 1 до 30 м. Подветренная часть барханов более крутая, имеет 32⁰. В основном они представляют собой песчаные массивы, в основном из кварца.

Дюны – это неправильные или овальные формы бугров, высотой 100-120 м. Они образуются также по берегам озер, рек, морей, нов безлесных пространствах. Барханы и дюны под действием ветра могут передвигаться с одного места на другое со скоростью 20 м в сутки. Дюны передвигаются медленнее, чем барханы.

Лессы– это мелкообломочная, рыхлая, пористая, карбонатная порода, которая состоит из 45-50 % кварца и глинистых минералов 20-30 % кальцита. Это самая лучшая почвообразующая порода. Встречаются лессы в Китае, на Украине, Западной Европе и Западных Штатах Америки. По происхождению лессы помимо эолового могут быть образованы и другими путями Существует несколько гипотез:

1) Эоловое происхождение (Тутковский, Мушкетов, Обручев);

2) Точка зрения Вильямса В. Р. Он считает, что лесс – это продукт выветривания перенесенных ледником пород со Скандинавии;

3) Почвенная гипотеза (Берг), т.е. лесс – продукт почвообразовательного процесса в условиях сухого климата из аллювиальных и делювиальных пород.

Ветровая эрозия наносит огромный вред, выдувая поверхностный плодородный слой почвы. Считают, что 1 см перенесенного слоя приводит к потере урожая на 0,5-1,5 ц с га.

Меры борьбы:

1) Плоскорезная обработка

2) полосно-контурная разбивка полей

3) лесополосы

4) посев культур с сильноветвящийся корневой системой.

4. Геологическая деятельность поверхностных вод.

Текущие воды образуются главным образом за счет атмосферных осадков, количество которых зависит от природно-климатических условий. В одних зонах выпадает 500-700 мм, а в других 200-500 мм в год. Атмосферные осадки, выпадая на поверхность проводят определенную работу. Капли дождя, попадая на поверхность или скатываются, унося мельчайшие частицы с собой. Другая часть просачивается вниз, т.е. совершает водную эрозию. Различают два вида водной эрозии:

- плоскостная или горизонтальная, когда происходит смывание поверхностного слоя;

- вертикальная, происходящая с размывом.

Эти процессы зависят от крутизны склона, от механического состава пород и силы дождя. Плоскостная эрозия сносит продукты выветривания в пониженные участки. Отложения, образованные поверхностными водами называют делювием.

Плоскостная эрозия наносит огромный вред, унося не только поверхностный плодородный слой, но участки где выражена эрозия страдают засухой. Вертикальная эрозия происходит за счет размывания вглубь поверхности земли с образованием оврагов. Причем начало роста оврага называется истоком. Место, когда овраг врезается в реку или море называется устьем.

Овраги образуются в результате донной или глубинной эрозии и боковой, т.е. идет углубление трещины вглубь и в сторону. Вред вертикальной эрозии заключается в уменьшении и сокращении с-х угодий.

Овраг, который прекращает свой рост называется балкой.

Меры борьбы с водной эрозией:

1) обработку почвы проводят поперек склона;

2) разбивка полей полосно-контурная;

3) сооружение террас, залуживание, залесение эрозионных участков;

4) применение травопольных севооборотов;

5) правильная обработка полей;

6) создание лесозащитных полос;

7) глубокие овраги используют для образования различных водоемов.

5. Геологическая деятельность подземных вод.

Подземные воды – воды, которые находятся на небольшой глубине от поверхности земли. Образуются эти воды главным образом за счет:

1) инфильтрации (промачивания) горных пород во внутрь;

2) конденсации водяных паров, проникая во внутрь осадки в более пониженные температуры охлаждаются и превращаются в воду.

Скорость инфильтрации у разных горных пород различная и поэтому различают породы водопроницаемые (пески), водонепроницаемые (глины, сланцы, гнейсы), полупроницаемые (суглинки). Обычно водоупором является глина, гнейсы, граниты, сланцы и др.

По условиям залегания подземные воды классифицируются на напорные (артезианские), ненапорные (грунтовые) и верховодка.

Верховодка – это самый верхний водоносный слой подземных вод, который скапливается на небольшой глубине от поверхности земли и на небольших линзах, представленных глиной. Мощность этого слоя 1-2 м. В засушливые годы количество воды в верховодке уменьшается до полного исчезновения и иногда используют для полива и водоснабжения. Верховодка имеет плохое качество воды за счет почвенных частиц в ней, загрязнения сточными водами, удобрениями и пестицидами. Верховодка – это непочвенные воды, которые удерживаются в почвенных порах за счет менисковых, осмотических, капиллярных сил. Почвенная влага имеет подвешенное положение и не имеет водоупора.

Грунтовые воды – это воды, используемые для водоснабжения. Они образуются на первом от поверхности водоупорном слое. Эта вода в отличие от верховодки хорошего качества, без примесей, без загрязнения и бедны микроорганизмами.

Артезианские воды (межпластовые) – образуются в синклиналях. Это также вода, предназначенная для водоснабжения, хорошего качества, залегает ниже грунтовых вод.

Подземные воды различаются по химическому составу и по температуре. Бывают пресные и минерализованные воды. Пресные используются для водоснабжения, а минеральные, содержащие различные газы, примеси используются для лечебных целей.

По температуре различают нормальные, когда темп. Среднегодовая равна температуре местности; горячие, когда температура более 42⁰; теплые -42-20⁰; холодные – менее 20⁰.

Подземные воды, насыщенные углекислым газом являются сильными растворителями минералов и пород. Растворяются галит, гипс, ангидрит, карбонаты. Растворение их вызывает образование гипсовых воронок, пещер, пустот. Карбонатные пустоты называются карстовыми. Эти породы представлены в пустотах в виде сталактитов и сталагмитов. Сталактиты – это образование растворимых пород в виде сосулькообразных форм с верху в низ. Сталагмиты – наоборот снизу вверх.

С деятельностью подземных вод связаны оползневые процессы и обвалы. Оползни образуются в результате смачивания водоупора, т.е. глины при частых выпадениях осадков и поливах. Оползневые процессы чаще всего возникают по берегам рек (Днепра, Дона) за счет смачивания водоупора с 2-х сторон.

Оползневые процессы наносят большой вред, разрушая дома, засыпая дороги и т.д.. Часто оползни можно вызвать искусственным путем с помощью вырубки леса, разрушения построек, зданий.

Меры борьбы: укрепление склонов по берегам рек в виде терассирования, т.е. посадка кустарников, деревьев (лох, дикая смородина).

6. Геологическая деятельность рек.

В природе реки возникают различными путями:

1) размыв оврага до водоносного слоя грунтовых вод. Овраг заполняется водой.

2) когда овраг своей вершиной достигает озера или болота;

3) из ручейка, ключа, которые вытекают из земли.

Дальнейшее развитие рек происходит также как оврага за счет донной и боковой эрозии. Реки в процессе своего развития создают особую форму рельефа - речные долины – это линейно-вытянутые понижения местности. Формы и размер долин зависят от массы и скорости стекающих вод, особенностей рельефа и горных пород, характера паводков и степени облесенности территории.

Горные реки с бурным течением, протекающие по разломам твердых скальных пород, «пропиливают» узкие долины, шириной 20-30 м, с отвесными берегами, достигающими высоты 200-300 м и более. Такая долина горной реки называется тесниной. В относительно рыхлых породах горные реки вырабатывают каньон – долину с покатыми склонами, напоминающими в разрезе букву V. У всех горных рек отсутствует пойма. Долины равнинных рек состоят из русла, поймы и надпойменных террас.

Пойма – это часть долины, возвышающаяся над руслом, полностью или частично заливаемая речными водами во время половодья. По характеру воздействия весенних разливов пойма бывает слоистая и зернистая. Слоистая образуется в условиях сильных и мощных разливов в безлесных районах. При этих разливах скорость движения в различных местах различная, а следовательно отложения механических частиц различна. Поэтому идет напластывание разного размера. Зернистая пойма – образуется при плавном спокойном разливе, откладывая постепенно мелкие в воде частицы. Развитие травянистой растительности на этих частицах приводит к оструктуриванию, образованию комочков и агрегатов.

Отложения, накапливающиеся в речных долинах в результате деятельности водного потока называются почвообразующими породами – аллювием.

По мере развития речной долины в ней формируются террасы, которые возвышаются над поймой в виде горизонтальных или слегка наклоненных к реке площадок. Их происхождение связано с боковой эрозией реки, которая вырабатывает коренные породы или рыхлые речные отложения. Долины крупных рек имеют несколько надпойменных террас. Речные террасы используют под сельскохозяйственные или лесные угодья.

7. Геологическая деятельность моря

Моря совершают разрушительную и созидательную роль.

Разрушительная роль в основном происходит в прибрежной полосе в зоне приливов и отливов. Разрушительная сила зависит от силы волны, от ветра, от пород, слагающих береговую часть. В результате разрушения берег приобретает различные очертания. Береговая часть чаще оголена (без растительности), на поверхность выходят массивные кристаллические породы, разрушенные и превращенные в валуны, глыбы и т.д. Поверхность берега, которая подвержена процессам срезания, сбривания, подмывания берегов называют абразивной, а процесс – абразия. Наряду с механическим разрушением происходит химическое разрушение в виде растворения береговой части с образованием коньенов – пустот под берегом.

Созидательная роль моря сводится к образованию осадочных пород на различной глубине. Различают в море 4 зоны: 1) береговая – зона приливов и отливов. Представлена крупно- и среднеобломочным материалом (валуны, галька, песок); 2) мелководье – до 200 м. Представлена мелкими частицами с примесями ила, эта часть хорошо освещена, прогревается и развиты красные и зеленые водоросли, встречаются брюхоногие животные, эти живые организмы отмирают, оставляют скорлупу, все это цементируется, образуя известняки ракушечные, коралловые, мергели; 3) батиальная зона до 2500 м. Представлена илами – это синий, красный и зеленый илы. Синий ил состоит из глинистых минералов на 97 %, марганца, глинозема. Зеленый ил наиболее распространен на дне моря и представлен глауконитом. Красный ил обусловлен окисями железа и алюминия; 4) дно моря – глубоководная. Образуется в результате скопления оседающих известковых, кремнистых и планктонных живых организмов. До 1000 м они представлены диатомовыми илами. До 3500 м дно моря обогащено корненжковыми отложениями.

8. Геологическая деятельность ледников. Вечная мерзлота.

Ледники образуются в результате скопления больших масс снега во впадинах, в понижениях горных пород, в пониженных горных цепях. Общая площадь ледников составляет 11 % поверхности суши, причем 98 % - это полярные области. Ледники распространены в горных массивах и называются горными ледниками и покровные, встречающиеся на материках (Антарктида, Гренландия, острова Северного Ледовитого океана).

В четвертичный период на обширные территории наступали мощные ледники. Очаг трех древних оледенений находится в Скандинавских горах. Ледники покрывали весь север Европы и значительную часть Сибири. В период самого древнего – Лихвинского оледенения южная граница ледника находилась между Москвой и Рязанью. Самым обширным было Днепровское оледенение, языки которого доходили до Кременчуга и устья реки Медведицы. В период последнего – Валдайского оледенения ледник покрывал только северные территории, включая Валдайскую возвышенность.

Причинами оледенения являются изменения в атмосфере тепла, влаги, содержания газов особенно (углекислого газа).

Ледники при своем движении разрушают поверхность земли, перемещают огромные массивы горных пород на различные расстояния. Они сглаживают скалы, возвышенности, придавая им округлые формы, которые называются бараньи лбы.

В определенные периоды ледник создавал аккумулятивные формы рельефа. Он захватывал и переносил огромные массы крупных глыб, камней различного размера, хрящ, песок и глину. Весь этот материал передвигался с ледником на юг и юго-восток. После таяния включенный в толщу льда материал ли оставался на месте в несортированном виде, или перемещался и сортировался потоками воды. Так формировался моренный рельеф, характеризующийся наличием моренных гряд, холмов, вытянутых ледниковых впадин. В средней полосе России широко распространены равнинные морены, которые включают валуны, камни, хрящ, песок и глину.

Кроме моренного ландшафта ледник формирует следующий ландшафт:

- озы (озовый) – это ледниковые гряды остаточных морен песчано-галечного материала, вытянутые по направлению ледника. Озы не распахивают, их используют для проложения дорог через заболоченные территории.

- зандры – песчаные поля с волнистой поверхностью. В средней полосе это Мещера и Полесье, а на юге – Донские и Днепровские пески. Среди зандровых равнин, покрытых лесом много озер и заболоченных почв (потому Мещерскую низменность называют страной болот, песков и лесов).

- друмлины – это холмы мягких очертаний, вытянутые в направлении движения ледника, достигающие длины 2 км и ширины 0,5 км. Высота друмлин до нескольких десятков метров. Друмлины сложены плотной глиной с валунами.

- камы – холмы с плоской вершиной высотой 10-70 м, сложенные сортированным песчаным и супесчаным материалом с включениями гравия и валунов.

Ледник формирует ледниковые отложения, которые представлены:

1) морены – это крупнообломочный несортированный материал. После таяния включенный в толщу льда материал или оставался на месте или перемещался и сортировался потоками ледниковых вод. Так формировался моренный рельеф, характеризующийся наличием моренных гряд, холмов, вытянутых ледниковых впадин;

2) водноледниковые отложения (флювиогляцивльные). Эти отложения являются началом горных рек. Представлены глинами, гравием.

3) озерноледниковые (ленточные глины накапливались в ледниковых озерах в результате чередования песка и глины.

С ледниками и с древними оледенениями связаны образования вечной мерзлоты. Ее связывают, что с оледенением изменяются климатические условия, постоянно отрицательные температуры приводят к промораживанию Земли. Круглый год промораживание происходит в северных районах, в условиях умеренного климата с положительными температурами в летний период вечная мерзлота носит сезонный характер, т.е. в летний период происходит оттаивание на некоторую глубину. Этот оттаивающий слой называется деятельным, на котором формируются мерзлотные почвы.

Вечная мерзлота охватывает около 25 % суши. Она вызывает различные геологические процессы – образование наледи, морозных выпучиваний, накопление солей (солефлюкция), образование ледяных бугров. С агрономической точки зрения, вечная мерзлота снижает почвообразовательные процессы, замедляет их, ослабевает микробиологическую деятельность, создает анаэробные условия с восстановительными процессами с образованием закисных форм соединений. Все это приводит к обеднению элементами питания, слой вечной мерзлоты не пропускает почвенные растворы и препятствует отдаче солей. Сформированные в таких условиях почвы имеют низкое плодородие и называются мерзлотными. С целью использования их в сельском хозяйстве необходимы мероприятия – это повышение температуры, усиление О-В процессов, улучшение микробиологической деятельности, обработку почвы более глубокую, внесение удобрений.

Дата добавления: 2014-08-09; просмотров: 547; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!