Образование горных пород ( магматические, осадочные, метаморфические)

Вопрос 4 Образование горных пород ( магматические, осадочные, метаморфические)

Магматические горные породы

Земная кора сложена горными породами различного происхождения. Магматические породы по данным Ф. Кларка и Х. Вашингтона занимают около 95 % объема земной коры до глубины 16 км. Причем, следует помнить, что приповерхностные участки Земли сложены на 75 % осадочными породами.

Магматические породы образуются из высокотемпературных расплавов (магм) в результате кристаллизации или кристаллизации и затвердевания. Магмы имеют преимущественно силикатный состав, представляют собой первоначально огненно-жидкое состояние, содержат растворенные летучие компоненты. Магмы зарождаются в мантии или в нижних участках земной коры и внедряются в верхние сечения земной коры в результате тектонических процессов. Это приводит к остыванию магм к формированию тел магматических пород на поверхности земли или в ее недрах.

В результате различных условий образования пород и состава исходных магм существует большое количество видов магматических пород.

Классы магматических пород

Магматические породы по фациальным условиям (глубине образования на: плутонический, вулканический и гипабиссальный классы.

1. Плутонические породы образуются  на глубинах более 3 км. Их кристаллизация  осуществляется длительное время (до сотен миллионов лет)

в сочетании с явлениями дифференциации (разделении магмы на составные части), гибридизма (скрещивания), контаминации (загрязнения) и метасоматоза (привноса – выноса вещества).

2. Вулканические породы  окончательно затвердевают –  кристаллизуются на поверхности  земли, иногда под толщей воды  или льда. Эти породы содержат  часто вкрапленники (фенокристы), которые выделились из расплава в глубинных условиях при остывании магмы в промежуточных магматических камерах и вынеслись магмой на поверхность земли, расплав, содержащий крупные кристаллы (вкрапленники) на поверхности земли быстро остывает, подвергается кристаллизации – затвердеванию, образуя основную массу породы. Основная масса состоит из мельчайших кристалликов (микролитов) и вулканического стекла, она имеет афанитовое (неразличимо зернистое строение).

3. Гипабиссальные породы, являются промежуточными между вулканическими и плутоническими. Они характеризуются обычно мелкой зернистостью, порфировидным строением, но не содержат вулканического стекла, в отличие от вулканических пород. Гипабиссальные породы слагают дайки, силы, штоки и субвулканические тела (имеющих во время образования связь с поверхностью. Аналогичные породы отмечаются во внутренних частях вулканических покровов и в краевых приконтактовых зонах плутонических массивов.

Осадочные горные породы

Осадочными горными породами называются породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно.

Второстепенные минералы присутствуют в породах в небольших количествах, их содержание не превышает 5%. Как правило, присутствие или отсутствие этих минералов не влияет на название породы.

В качестве второстепенных могут встречаться отмеченные выше салические и фемические минералы, но главный интерес для нас представляют второстепенные минералы, которые в подавляющем большинстве пород присутствуют в небольших количествах. Такие минералы называются акцессорными. К ним относятся апатит, сфен, циркон, рутил, гранат, магнетит, ильменит, монацит, ксенотим, эвдиалит и многие другие. Только в редких породах содержание этих минералов повышается, и они начинают играть роль главных составных частей, влияющих на название породы.

 

 Метаморфические горные породы

Метаморфизм – эндогенный процесс, проявляющийся в земной коре и верхней мантии под воздействием температуры, давления и химически активных флюидов, приводящих к изменению исходных пород (осадочных, изверженных и метаморфических). В результате метаморфизма образуются метаморфические породы. Область формирования метаморфических пород расположена ниже зоны осадконакопления и образования осадочных пород. Характерной особенностью метаморфизма является перекристаллизация исходной породы в твердом состоянии. Жидкая фаза (раствор, расплав) при метаморфических преобразованиях может присутствовать только в подчиненном количестве. В результате метаморфизма изменяются минеральный состав, структурно-текстурные особенности, а иногда и химический состав исходных пород. Метаморфизм сопровождается перемещением и перегруппировкой вещества, которые происходят в процессе перекристаллизации первичной породы. Перекристаллизация может осуществляться без изменения валового химического состава исходной породы (содержание воды и углекислоты при этом не учитывается). Такой метаморфизм, не сопровождающийся привносом и выносом компонентов, называется изохимическим, или просто метаморфизмом в классическом понимании термина.

Вместе с тем в природе широким распространением пользуются процессы метаморфизма, при которых происходит не только изменение минерального состава, текстуры и структуры первичной породы, но и существенное изменение ее химического состава. Этот метаморфический процесс получил собственное название – метасоматоз. При метасоматозе, в отличие от метаморфизма, большое значение имеют флюиды. Перекристаллизация исходной породы с изменением химического состава осуществляется в твердом состоянии путем одновременного растворения минералов исходной породы и образования новых в результате привноса-выноса флюидами химических элементов. Отметим, что метасоматические процессы не изменяют объем породы. Понятие и термин «метасоматоз» возникли при более углубленном изучении метаморфических пород, при установлении факта замещения одного минерала другим с сохранением формы исходного. Название этого процесса складывается из двух слов: мета – после, сома (соматоз) – тело, т.е. буквально «по телу», или «псевдоморфное замещение».

В общем цикле породообразующих процессов (диагенезе, катагенезе, метагенезе, метаморфизме и магмообразовании) нет резких границ (см. рис.), поэтому разделить конкретные породы на генетические типы в практической работе не всегда возможно. Суть циклического процесса образования пород заключается в превращениях: магма → изверженная порода → выветрелая порода → осадочная порода → слабометаморфизованная порода → глубокометаморфизованная порода → анатектические мигматиты → магма. Метаморфические преобразования не всегда направлены от низших к высшим ступеням метаморфизма. Процессы метаморфизма могут происходить многократно с перерывами в десятки и сотни миллионов лет, причем последующий метаморфизм может быть более низкотемпературным, чем предыдущий. На рисунке отражена прогрессивная направленность развития метаморфических превращений.

Изучение метаморфических пород важно не только для выяснения условий породообразования, их состава, особенностей строения, положения среди магматических и осадочных пород, но и для обоснования особенностей генезиса и размещения обширной группы метаморфогенных и метаморфизованных месторождений. В метаморфических толщах развиты промышленные скопления руд железа, марганца, золота, урана, меди, графита, абразивных материалов, кровельных сланцев, мраморов, кварцитов, апатитоносных пород и других полезных ископаемых.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос 5 Классификация осадочных пород, их значение для почвообразования

 

 Классификация осадочных горных пород

В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов. Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путём. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения. Это обстоятельство вызывает существенные трудности при систематизации осадочных пород. Осадочные горные породы подразделяются на пять подотделов по способу образования.

Схема классификации осадочных горных пород

1) Обломочные породы – продукты  преимущественно физического выветривания  материнских пород и минералов  с последующим переносом материала  и его отложением в других  участках.

2) Коллоидно-осадочные породы –  результат преимущественно химического  разложения с переходом вещества  в коллоидальное состояние ( коллоидные растворы), сюда же включаются и самые тонкие классы обломочных пород и остаточные породы кор. выветривания.

3) Хемогенные породы – осадки, выпадающие из водных, преимущественно  истинных, растворов – вод, морей, океанов, озер и других бассейнов  химическим путем, т.е. в результате  химических реакций или пересышения растворов, вызванного различными причинами.

4) Биохимические породы, включающие  породы, образовавшиеся в ходе  химических реакций при участии микроорганизмов, и породы, которые могут иметь двоякое происхождение: химическое и биогенное.

5) Органогенные породы, образовавшиеся  при участии живых организмов, отчасти эти породы являются  непосредственными продуктами жизнедеятельности  организмов и всегда содержат  значительное количество остатков отмерших животных и растений или же целиком построены из вещества органического происхождения.

Дальнейшее подразделение каждого из подотделов основано на различных признаках. Так, обломочные породы разделяются по степени цементиции на два параллельных ряда: рыхлые и уплотненные. Каждый из рядов делится на группы по размеру обломочных частиц.

Грубообломочные породы подразделяются еще по форме обломков ( окатанные и угловатые), а также по минеральному составу – на олигомиктовые и полимиктовые . В полимиктовых породах обломки могут быть представлены не только различными минералами, но и горными породами.

Биохимические и органные породы также разделяются по составу, для систематики последних важно учитывать, за счет каких организмов ( растений и животных) они образовались. Особое место среди органогенных пород занимают так называемые каустобиолиты ( твердые и горючие материалы), нефти и битумы, т.е. породы, почти целиком состоящие из органических веществ.

Почвообразующие породы - Почвообразующими, или материнскими, породами называются поверхностные горизонты горных пород, из которых возникают почвы. В состав почв входят минеральные и органические вещества. Минеральная часть почвы составляет 80 - 90% и более от общей массы почвы, и лишь в торфяниках содержание ее снижается до 1 - 10% - Качество почв, уровень их потенциального плодородия и агрономическая ценность во многом зависят от физических и химических особенностей материнской породы. По своему происхождению слагающие земную кору горные породы подразделяют на магматические, метаморфические и осадочные. 
     Магматические породы образуются при остывании расплавленных силикатных масс - магм в глубоких слоях земной коры или вытекших в виде лав на земную поверхность (гранит, сиенит, базальт и др.). 
     Метаморфические породы формируются из осадочных и магматических пород в глубоких слоях земной коры под воздействием высокой температуры и большого давления (гнейс, глинистый сланец, мрамор и др.). 
    Магматические и метаморфические породы скрыты толщей осадочных пород, на которых в основном развиваются современные почвы, на поверхность они выходят сравнительно редко. 
    Осадочные породы образуются из магматических и метаморфических пород в результате длительных процессов их разрушения и неоднократного перемещения продуктов выветривания водой, льдом, ветром (пески, глины и др.), а также из отложений остатков различных организмов (известняки и др.). 
    Приведем краткое описание некоторых основных генетических типов осадочных пород. 
    Элювий (элювиальные отложения) - продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте своего образования. В качестве почвообразующих чаще всего служат элювиальные образования коренных (дочетвертичных по возрасту) пород: известняков, мергелей, опок, глин, песчаников и др. Породы этой группы отличаются значительной уплотненностью, большим разнообразием минералогического и химического состава, нередко содержат простые соли и органические вещества. 
    Делювий (делювиальные отложения) - отложения, возникающие в результате накопления смытых со склонов дождевыми и талыми водами рыхлых продуктов выветривания. По составу делювий разнообразен. Делювиальные породы отличаются некоторой сортированностью материала и хорошо выраженной слоистостью. 
     Иногда трудно разграничить элювиальные и делювиальные отложения, тогда их объединяют в группу элювиально - делювиальных образований. 
   Пролювий (пролювиальные отложения) формируется в горных странах, у подножия гор в результате деятельности временных водных и селевых потоков. Пролювий характеризуется плохой сортированностью, включением крупнообломочного материала. 
    Делювий и пролювий часто сочетаются, образуя делювиально - пролювиальные отложения. 
  Аллювий (аллювиальные отложения) представляет собой осадки, отложенные при разливе рек (пойменный аллювий), и донные отложения рек (русловый аллювий). 
    Озерные отложения распространены на низменных равнинах, где часто образуются застойные бассейны паводковых вод. Они отличаются глинистостью и слоистостью. 
    Ледниковые, или моренные, отложения - продукты выветривания различных пород, перемещенные и отложенные ледником. Для морен характерны: несортированность, неоднородный механический состав, наличие валунов, обогащенность песчаными фракциями, красно - бурая, реже желто - бурая окраска. При оглеении цвет морены приобретает серо - сизый оттенок. 
   Флювиогляциальные, или водноледниковые, отложения связаны с деятельностью текучих вод ледника. Вытекая из - под ледника, они перемещают моренный материал и переоткладывают его за краем ледника. Эти отложения обычно хорошо сортированы, отличаются слоистостью, не содержат валунов, бескарбонатные, преимущественно песчаные и песчано - галечниковые. 
    Покровные суглинки чаще всего встречаются в зоне ледниковых отложений и рассматриваются как отложения мелководных приледниковых разливов талых вод. Для них характерно покровное залегание на морене, откуда и произошло их название. На покровных суглинках развиты подзолистые, дерново - подзолистые почвы, испытывающие нередко переувлажнение, а также серые лесные почвы. 
     Лёссы и лёссовидные суглинки имеют различный генезис. Их общими чертами являются палевая или буровато - палевая окраска, карбонатность, пылевато - суглинистый механический состав с преобладанием крупнопылеватой фракции (0,05 - 0,01 мм), мучнистость, пористость, рыхлое сложение, микроагрегативность, хорошая водопроницаемость. 
     По химическим и водно - физическим свойствам эти породы более всего подходят для развития растений. При благоприятных климатических условиях на них формируются высокопродуктивные черноземные почвы, а также развивается ряд других почв - сероземы, каштановые, серые лесные. 
    Эоловые отложения образуются под влиянием ветра. В засушливых и пустынных районах к ним относятся бугристые и барханные пески, а в зоне умеренного климата - дюны на берегах морей и в долинах рек. 
   Морские отложения формируются в результате перемещения береговой линии морей. Как правило, они хорошо сортированы, отличаются слоистостью и всегда засолены. 
    Свойства и состав материнских пород влияют на состав и продуктивность поселяющейся на ней растительности, на скорость разложения органических остатков, качество гумуса, на характер взаимодействия органических  веществ с минералами, а также на другие процессы почвообразования. 
    Таким образом, почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические и химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются под воздействием почвообразовательного процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос 7 Факторы почвообразования. Почвообразующие породы, климат, биологический фактор, рельеф, возраст, производственная деятельность человека.

Факторы почвообразования

Главные факторы, влияющие на образование почв – это почвообразующие породы, живые и отмершие организмы ( зеленые растения, микроорганизмы и животные), климат, рельеф, возраст почв и производственная деятельность человека.

Почвообразующие породы

Почвообразующие породы – это горные породы, представляющие собой рыхлую кору выветривания, образующуюся в результате развития экзогенных процессов ( внешние силы, солнце). Гранулометрический состав материнских пород определяет гранулометрический состав почв и в значительной степени их физические и водно-физические свойства: плотность, пористость, водопроницаемость, влагоемкость   и т.д. От него зависят скорость и характер превращения в почве растительных и животных остатков, а также органических удобрений.

Химический состав материнских пород влияет на химический состав почв. Большое значение имеет карбонатность материнских пород.             Ca2+ Mg2 + карбонатов нейтрализуют фульвокислоты и томозят развитие подзолообразовательного процесса.

Поэтому в нашей зоне на карбонатных породах образуются дерново - карбонатные почвы, обладающие высокой плодородностью по сравнению с дерново – подзолистыми почвами. Карбонаты способствуют образованию в почве благоприятной структуры, реакции и т.д.

Химический состав материнских пород оказывает большое влияние на содержание в почве элементов питания. Почвы, образовавшиеся на бедных по химическому составу породах, содержат меньше Р,К и других элементов питания.

Минералогический состав материнских пород определяет минералы и валовой химический состав почв, количество и состав глинистых минералов в почве от которых во многом зависит поглотительная способность почв, оказывающая большое влияние на плодородие.

Зеленые растения, микроорганизмы и животные организмы: роль их велика, Растительность определяет количество, состав и характер поступления органических остатков, которые служат исходным материалом для образования гумуса, аккумулируют элементы зольного питания и азот в верхнем горизонте почвы. Растения способствуют разложению минералов, активно воздействуют на водно – воздушные режимы почвы.

Климат

С этим фактором почвообразования связано поступление в почву воды, необходимой для жизни растений и для растворения минеральных питательных веществ. От климата зависит активность биологических процессов. Количество солнечной энергии, попадающей на земную поверхность, возрастает от плюсов к экватору.