Образование почв выветривание горных пород

Выветривание и почвообразование

Почвообразование — сложный природный процесс образования почв, их развития, функционирования и эволюции под воздействием комплекса факторов почвообразования. На первых стадиях процесса с поселением живых организмов на поверхности горных пород или продуктах их выветривания и переотложением первичный почвообразовательный процесс по существу совпадает с выветриванием, и формирующаяся почва физически совмещена с корой выветривания. Затем выветривание и почвообразование разделяются в пространстве и времени, а почва формируется лишь в самой верхней зоне коры выветривания горных пород, часто после ее образования и переотложения.

Необходимо иметь в виду, что в далекий абиотический период развития Земли выветривание происходило без почвообразования, т.е. на земной поверхности существовали коры выветривания, но не было почв. Отсутствовал один из важнейших факторов почвообразования — биогенный. Для разделения понятий «кора выветривания» и «почва» определим суть различий и сходства между ними.

Кора выветривания — часть поверхностного покрова суши, в котором ее скелетом являются топографически не смещенные продукты гипергенного изменения вещества материнских пород. В предложенном определении кора выветривания противопоставляется всему комплексу осадочных отложений как образований, возникающих за счет материала, топографически смещенного относительно источников сноса (по Е. В. Шанцеру). Характерные признаки коры выветривания — наследование структурно-текстурных признаков материнской породы, а также ее профильное строение. Горные породы, слагающие геологическое тело коры Основанием для этого служат качественные различия процессов, обусловливающих их развитие.

Таких главных качественных различий три.

1. Любой почве свойственны химические реакции взаимодействия органических кислот с минеральной составляющей литосферы, нередко приобретающие характер полного растворения.

2.Лишь часть химических элементов, которая перешла в раствор, не подвергается влиянию корневой системы растений, причем большая часть из них захватывается корнями растений и входит в зольный состав их тканей. Затем они снова поступают в почву. Почва, таким образом, та часть коры выветривания, которая активно вовлечена в биогеохимический круговорот вещества и энергии.

3. Биологический и биохимический характер процессов, свойственных почве, ограничен глубиной проникновения продуцирующихся в верхней части почвенного профиля гумусовых веществ. Гумусообразование и биохимические реакции органических кислот с минералами материнских субстратов обладают качественным своеобразием лишь в пределах первых десятков сантиметров. Ниже границы полной минерализации продуктов органического распада и синтеза — на глубине 2—5 м от дневной поверхности выветривание не зависит от воздействия продуктов жизнедеятельности и контролируется главным образом гидротермическим режимом ландшафта.

Таким образом, почва и подстилающие ее горизонты коры выветривания — взаимосвязанные образования. В то же время содержание процессов формирования почвенных и подпочвенных горизонтов различается, что позволяет рассматривать их как две основные генетические зоны (Б. Б. Полынов, 1934; И. П. Герасимов, 1964; В.А.Ковда, 1973; Е.В.Шанцер, 1966; А. Г.Черняховский, 1991, 1994). В дальнейшем будем называть их почвенной (или собственно почвой) и сапролитовой зонами, а основные горизонты сапролитовой зоны сверху вниз — литомаржем и сапролитом.

Образование почв и коры выветривания составляют суть следующих основных процессов выветривания: морозного, температурного, гидратационного и биохимического.

1. Морозное выветривание — это дезинтеграция горных пород под воздействием расклинивающего действия замерзающей воды и других физических и физико-механических процессов, связанных с промерзанием и льдообразованием. Этот тип выветривания характерен для ландшафтов тундр и лесотундр, отличающихся суровыми климатическими условиями, многолетней мерзлотой и обусловленным ею избыточным поверхностным увлажнением. Частые переходы температур через точку замерзания воды приводят к образованию глыбового элювиального материала с небольшой примесью мелкозема. Размер глыб колеблется от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров в диаметре. Возможная мощность коры выветривания, образованной морозным выветриванием, определяется глубиной сезонного промерзания-оттаивания и может достигать 10—15 м от поверхности.

2. Температурное выветривание — механическая дезинтеграция горных пород под действием теплового расширения и сжатия ее минеральных компонентов. Этот тип выветривания проявляется в ландшафтах пустынь умеренных и тропических термических поясов, а также в ландшафтах нивального пояса высоких гор, холодных пустынь, полупустынь и сухих саванн в условиях непромывного и аридного режима увлажнения.

Температурные колебания в консолидированных горных породах приводят к возникновению элювия с частицами разной размерности: а) щебенчатого в пределах одного или нескольких сантиметров (кристаллические сланцы, мраморы, кварциты, порфириты); б) пылеватого и глинистого в пределах десятых и сотых долей миллиметра. Возможная максимальная мощность коры выветривания, образованной температурным выветриванием, ограничивается глубиной суточных температурных амплитуд, т.е. одним метром.

Однако все перечисленные процессы не вызывают механические напряжения, способные привести к дезинтеграции рыхлых субстратов. Согласно данным А.Г.Черняховского, механические свойства этих субстратов изменяются благодаря гидратации-дегидратации и «солевого» температурного выветривания в результате расклинивающего действия кристаллизующихся солей.

3. Гидратационное выветривание — это дезинтеграция горных пород расклинивающим действием адсорбированных пленок воды. Адсорбция водных пленок препятствует смыканию трещин и примногократном повторении деформаций приводит к полному разрушению породы. Этот тип выветривания может происходить в любой климатической зоне, но самостоятельное значение приобретает в ландшафтах степей, лесостепей, аридных редколесий, сухих кустарников, типичных саванн. Он осуществляется в условиях непромывного режима увлажнения или дефицита влаги. Элювий отличается тонким механическим составом с преобладанием дресвы и фракций песка и глины. Возможная мощность коры выветривания, образованная гидратационным выветриванием, определяется сезонными температурой и влажностью.

4. Биохимическое выветривание происходит по законам растворения. Этот тип выветривания — основной процесс в гумидных ландшафтах всех термических поясов Земли, т.е. в зонах, где удаляются продукты разрушения. Элювий отличается дресвяно-глинистым и глинистым составом. Механизм и продукты химического выветривания определяются свойствами воды (диэлектрическими, диссоциационными, окислительно-восстановительными и др.), гумусовых веществ и структурой взаимодействующих с ними минералов.

Источник

Процессы выветривание горных пород и минералов и их роль в почвообразовательных процессах

В зависимости от факторов, воздействующих на горные породы, выделяют следующие типы выветривания:

Физическое, или механическое, выветривание происходит в результате разрушения горных пород под воздействием колебаний температуры. Оно проявляется сильнее всего в областях с резким различием температур дня и ночи. В результате объем минеральных зерен увеличивается нагреваясь днем, и уменьшается, охлаждаясь ночью. В зависимости от физических свойств одни минералы расширяются больше, другие меньше. Это вызывает ослабление сил сцепления между отдельными минеральными зернами. Возникающие трещины способствуют растрескиванию и разламыванию пород на отдельные обломки и глыбы. Разрушению горных пород способствуют также заключенная в их порах вода, корни растений, роющие животные и т.д. Особенно велика роль воды. При замерзании ее объем увеличивается и она раздвигает частицы породы, вызывая появление трещин и постепенное разрыхление пород (морозное выветривание).

Химическое выветривание — изменение первичного химического состава горных пород под влиянием кислорода воздуха, углекислоты, воды и особенно газов и солей, растворенных в ней. Наиболее интенсивно оно проявляется в условиях влажного и теплого климата. Основными химическими реакциями, протекающими при выветривании, являются окисление, гидратация, растворение и гидролиз.

В природных условиях очень активно протекают процессы окисления (присоединение кислорода) и гидратации (присоединение воды). В результате окисления могут образовываться новые минералы. Так, пирит (FeS2) и сидерит (FeC03) переходят в гематит (Р.е20з), а если к ним присоединится вода, то образуется лимонит, или бурый железняк (2Fe203 — ЗН2О).

Растворение и гидролиз протекают при совместном воздействии воды, углекислоты и органических кислот. Растворение особенно интенсивно проявляется в карбонатных породах и. приводит к специфическим формам рельефа — образуются воронки, котловины, пещеры. Этот процесс называется карстом. Гидролиз сопровождается гидратацией и заключается в разложении минералов группы силикатов и алюмосиликатов с частичным выносом образующихся продуктов. Он приводит к образованию каолинита и других минеральных соединений.

Органическое выветривание — это процесс разрушения горных пород под действием организмов и растений. Различают механическое и химическое разрушение пород организмами. Роющие животные, черви, корни растений разрыхляют горные породы. В то же время корни растений и животные организмы выделяют органические кислоты, которые способствуют химическому разложению горных пород.

Кора выветривания и стадийность процессов выветривания. В результате совокупности процессов разрушения горных пород образуются подвижные продукты выветривания, которые уносятся под влиянием силы тяжести, смыва и т.д. и продукты, которые остаются на месте разрушения материнских горных пород. Эти остаточные продукты выветривания называются элювием.

Часть зоны выветривания, в которой породы и минералы сильно изменены, называются корой выветривания. В условиях высоких температур, большой влажности тропических и субтропических зон формируется наиболее мощная кора выветривания (до 100 м и более).

В разрезе коры выветривания по преобладающему минеральному составу выделяют отдельные горизонты или зоны. Самый верхний горизонт коры выветривания характеризуется наибольшей степенью разложения. За счет присутствия свободных окислов алюминия и гидроокислов железа элювий этого горизонта в сухом состоянии напоминает обожженный кирпич (красного цвета). Коры выветривания такого типа называются латеритными (по латыни later — кирпич). Вниз по разрезу латериты постепенно сменяются каолинитов ым пятнистым горизонтом (пятнистость за счет присутствия локальных скоплений гидроокислов железа). Еще глубже располагается гидрослюдисто-монтмориллонит-бей-деллитовый горизонт, в котором встречаются обломки выветрелых первичных горных пород. Это начальный этап химического выветривания силикатов. В основании коры выветривания залегают раздробленные коренные породы, переходящие вниз в не выветренные горные породы. Нижняя граница коры выветривания неровная, карманообразная.

В зонах умеренного пояса мощность коры выветривания меньше. Латеритный горизонт, характерный для влажного жаркого климата, здесь отсутствует. В районах сухих саванн, по мере приближения к пустыням, мощность коры выветривания также резко сокращается и в ее верхней части образуются минералы гидрослюдисто-монтмориллонит-бейделлитового горизонта.

Коры выветривания и особенно древние, погребенные под более молодыми осадочными породами, имеют большое практическое значение. С ними часто связаны крупные промышленные скопления некоторых рудных минералов, например никель-содержащих.

Самый верхний слой современной коры выветривания вместе с продуктами жизнедеятельности растений и животных называется почвой, или почвенным слоем. Важнейшим фактором почвообразования является растительность, которая пронизывает почву корневой системой, извлекая, из нее питательные вещества и воздействуя на нее выделяющимися органическими кислотами. Огромные массы органического вещества отмерших растений создают горизонт, в котором образуется перегной, или гумус. Отсюда гумус дождевыми водами переносится ниже. Кроме органических веществ в почве имеется и минеральная часть, образовавшаяся при выветривании материнской породы. Мощность почвенного слоя колеблется от двух-трех десятков сантиметров (в тундре и пустыне) до 1—1,5 м (тропики, субтропики).

В вертикальном разрезе почвы выделяют два горизонта. Верхний — горизонт вымывания, обогащенный гумусом. Здесь происходит наиболее интенсивное выветривание минералов почвы и вынос продуктов разложения в нижнюю часть почвы. Нижний — горизонт вымывания содержит меньше гумуса, процессы выветривания в нем замедлены и здесь накапливаются вымытые сверху вещества.

В зависимости от растительно-климатических зон различают следующие типы почв:

§ подзолистые (в условиях влажного умеренного и холодного климата);

§ степные (в условиях недостаточного увлажнения);

§ болотные (при высоком стоянии грунтовых вод);

§ солончаковые (в условиях сильного испарения);

§ латеритные (в условиях влажного теплого климата).

Дата добавления: 2019-07-17 ; просмотров: 441 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Значение выветривания для почвообразования

Природные процессы протекают неизменно, но в одинаковой среде и похожих условиях может формироваться совершенно разная почва. Под влиянием выветривания и почвообразования на поверхности земли происходит развитие рыхлой почвы. Называется такой процесс – почвообразовательным.

Благодаря выветриванию твердая порода превращается в рыхлую, имеющую пористую структуру. Проницаемость такой земли выше, а влагоёмкость – низкая. Растворимые соединения элементов минерального питания растений, которые выделяются в процессе выветривания, попадают в природный круговорот веществ. Информация о процессах происходящих при образовании почвы, необходима для тех, кто старается повысить плодородность окультуренного участка.

Процесс почвообразования

Этот биологический процесс возникает и может развиваться только в результате деятельности живых организмов.

Растения, которые поселились в земле разрастаются своими корнями на определенную глубину, расширяясь в объемах. Они впитывают из земли питательные микроэлементы и азот, происходит синтез органических веществ, благодаря использованию:

• углекислого газа;
• воды;
• солнечных лучей;
• азота;
• питательных микроэлементов.

Остатки отмерших насаждений в которых содержаться элементы минерального питания, откладываются на поверхности земли и в ее верхних слоях. Эти элементы являются главной пищей для бактерий.

Благодаря протекающим процессам разложения, одна часть органических соединений превращается в новые вещества. Они называются гумусовыми, откладываются в верхнем слое, их медленно разрушают микроорганизмы. Ещё одна часть минерализируется, благодаря чему освобождаются питательные остатки и азот. Все остальное поступает в раствор, образуются новые, малоподвижные соединения, которые поглощают корни ново растущих саженцев.

Факторы почвообразования

Благодаря природным процессам образования почвы, верхний слой земли обогащается следующими элементами:

1. минеральными веществами;
2. органическими частицами;
3. химической энергией.

Энергия также расходуется на протекание природных процессов, которые не произошли бы, при отсутствии в земле органики. Поэтому дополнительное удобрение окультуренной почве даёт возможность ускорить протекающие процессы. Минеральная масса изначальной породы со временем меняет состав, строение, свои физические свойства, а также свою структуру.

Основные процессы, которые способствуют превращению горной породы в плодородную землю.

Возникают новые минералы, освобождаются питательные элементы.

Получение из верхнего слоя питательных элементов

Меняется структура тела твёрдой породы.

Накопленные органические остатки образуют гумусовые соединения.

Взаимосвязь минеральных веществ и органики

Получаются органоминеральные соединения, степень их подвижности неодинаковая.

Все вещества, которые образуются в почвенных слоях оседают, либо перемещаются.

Между всеми этапами непрерывно происходят сложные процессы взаимных связей. Благодаря этому образуются новые элементы, которые не свойственны рыхлой почве, пока их не коснется почвообразование. Они играют одну из главных ролей в образовании структуры породы и ее плодородности. Подобные соединения образуются благодаря взаимодействию минеральных элементов и сложных смесей, которые образуются при разложении органики.

На формирование почвы влияет взаимодействие следующих факторов:

1. Климат;
2. Растительность;
3. Почвообразующие породы;
4. Рельеф;
5. Время.

Также можно назвать еще одну влиятельную силу: человеческая деятельность, с применением орудий труда.

Роль в образовании почвы

Поступление воды в землю, которая необходима для роста насаждений и разжижении минеральных соединений.

Проявляется в перераспределении тепловых процессов, попадающих на разную местность. Влияет на возраст верхней поверхности земли.

С какой породой приходится работать

В разных исходных породах, даже при одинаковых условиях может образовываться разная почва.

Главная роль в планировании плодородности участка. Участвуют три группы организмов: зелёные насаждения, бактерии, животные. При одновременной деятельности всех групп, горная порода преобразовывается в почву.

Большое воздействие на формирование состава почвы оказывает человеческая деятельность. Освоенная земля подвергается влиянию обрабатывающих инструментов. На плодотворные возможности влияет вносимые удобрения, обработка земли с помощью различной аграрной техники. Благодаря этому свойства почвы меняются быстрее, чем это происходит в природных условиях. Природные процессы не прекращаются, но видоизменяются. Благодаря применению почвообрабатывающей техники меняется также климатическое воздействие. Особенно это проявляется при мелиорации – орошения и осушению почвы. Состав микроорганизмов находящихся в земле меняется, из-за замены природных растений на культурные, биохимические процессы начинают протекать по-другому.

Благодаря применению правильной аграрной техники, удобрению земли органикой создаются культурные участки земли. Почвообрабатывающая техника помогает ускорить окультуривание почвы, ведь процессы выветривания убыстряются.

Для увеличения плодородности почвы необходимо знать законы и характер ее развития. Чтобы получить потенциально плодородную землю, нужно учитывать взаимосвязи всех рычагов почвообразования. Если осуществлять производственную деятельность не учитывая протекающие процессы в ландшафте, то могут возникнуть отрицательные последствия.

Источник