Почвоведение и инженерная геология

В настоящее время осадочные породы принято делить на три группы: обломочные, глинистые, химические (хемогенные) и органогенные.

Дальнейшее подразделение внутри этих групп проводится по вещественному составу.

Оборудование и материалы. Коллекция минералов, образцы без этикеток, шкала твердости Мооса, фарфоровые неглазурованные пластинки (для определения цвета черты минералов), нож, молоток, набор образцов горных пород.

Вопросы для выполнения задания и самостоятельной подготовки

1. Что понимают под горной породой? 2. Какие горные породы называют сложными (полиминеральными)? 3. Какие горные породы называют простыми (мономинеральными)? 4. На какие группы делят горные породы по происхождению? 5. Как подразделяются породы по условиям залегания? 6. Какие горные породы являются первичными по своему происхождению? 7. Какие породы являются вторичными по своему происхождению? 8. Какие породы называются магматическими? 9. На какие группы делятся магматические горные породы по условиям образования? 10. Как делятся магматические породы по содержанию кремнезема? 11. На какие группы делятся осадочные горные породы по условиям образования? 12. Охарактеризуйте условия образования каждой из этих групп. 13. При каких условиях образуются метаморфические горные породы? 14. Перечислите почвообразующие породы.

1.2 Геодинамические процессы, их роль в формировании горных пород, рельефа

Динамическая геология – наука о геологических процессах, изменяющих состав, строение и лик Земли. Она исследует перемещение пород в земной коре, изучает все современные процессы, обусловленные энергией, возникающей в недрах Земли, энергией Солнца, а также деятельностью человека.

На поверхности Земли и в ее недрах протекают геологические процессы, которые принято делить на две большие группы по источникам энергии: 1) эндогенные и 2) экзогенные.

Экзогенные процессы возникают в результате внешнего воздействия на земной шар (атмосферы, гидросферы, биосферы) и проявляются на его поверхности. Они в основном порождены тепловой энергией Солнца, поступающей на землю и трансформированной в другие виды энергии.

Эндогенные процессы проявляются при воздействии внутренних сил Земли на твердую оболочку. Они обусловлены той энергией, которая накапливается в недрах Земли: радиоактивное тепло Земли, которое выделяется в результате распада радиоактивных элементов, энергия гравитационного уплотнения вещества Земли и, возможно, ротационная энергия, связанная с вращением Земли вокруг оси.

К эндогенным процессам относятся: магматизм, метаморфизм, тектонические движения земной коры (эпейрогенез и орогенез) и землетрясения.

Магматизмом называют совокупность явлений, связанных с движением магмы к поверхности Земли. В зависимости от характера движения магмы и места ее застывания магматизм разделяют на эффузивный (или вулканизм) и интрузивный (или плутонизм). Почвы почти всей территории южной Италии, Новой Зеландии, Центральной Америки, Чили, Перу формируются под влиянием древнего и современного вулканизма. Поэтому в почвах этих районов наблюдаются десятки и сотни горизонтов погребенных почв. Свежие вулканические осадки как бы «омолаживают» почву, обогащают ее первичными минералами и соединениями микроэлементов. Вулканические почвы обладают устойчивым высоким плодородием.

При интрузивном магматизме (плутонизме) магма внедряется в земную кору, не достигнув поверхности Земли, немедленно застывает, образуя разнообразные по форме магматические телаинтрузии (батолиты, штоки, лакколиты, факолиты, лополиты, хонолиты).

Магматическая деятельность является основной причиной возникновения горного рельефа.

Процессы изменения и преобразования горных пород, происходящие внутри Земли, были названы метаморфизмом. При изучении этого процесса обратите внимание на причины и основные виды метаморфизма, среди которых выделяют контактовый метаморфизм, региональный и динамометаморфизм.

Тектоническими движениями называют перемещения вещества земной коры под влиянием процессов, происходящих в недрах Земли (в мантии, в глубоких и верхних частях земной коры).

Тектонические движения земной коры создают в течение длительного времени основные формы земной поверхности горы и впадины.

Выделяют два типа тектонических движений: складчатые и разрывные, или орогенические (создающие горы), и колебательные, или эпейрогенические (создающие континенты).

Все тектонические движения взаимно связаны, складчатые и разрывные движения могут переходить друг в друга, в результате их действия в земной коре происходят землетрясения, с ними связано формирование месторождений многих полезных ископаемых (нефть, каменный уголь и др.).

Колебательные (эпейрогенические) движения – наиболее распространенная форма тектонических движений. Это медленные вековые поднятия и опускания, которые постоянно испытывает земная кора.

Вековые колебательные движения имеют большое значение в жизни человечества. Постепенное повышение уровня суши меняет топографическую, гидрологическую, геохимическую обстановку почвообразования, приводит к усилению процессов эрозии, выщелачивания, появлению новых форм рельефа. Опускание суши ведет к накоплению механических, химических, биогенных осадков, заболачиванию местности.

Наряду с явлениями вековой продолжительности, существуют явления современной сейсмотектоники: землетрясения и моретрясения.

Движения земной коры (как медленные, так и относительно быстрые) играют определяющую роль в формировании современного рельефа земной поверхности и приводят к разделению поверхности на две качественно различные области – геосинклинали и платформы.

Экзогенные процессы – это процессы внешней динамики. Они протекают на поверхности Земли или на небольшой глубине в земной коре под влиянием сил, вызванных энергией солнечной радиации, силы тяжести, жизнедеятельности растительных и животных организмов и деятельности человека. К экзогенным процессам, преобразующим рельеф материков, относятся: выветривание, различные склоновые процессы, деятельность текучей воды, деятельность океанов и морей, озер, льда и снега, мерзлотные процессы, деятельность ветра, подземных вод, процессы, обусловленные деятельностью человека, биогенные процессы (рисунок 4).

Рисунок 4 – Процесс образования горных пород

В результате разрушения горных пород образуются различные продукты выветривания: подвижные, которые уносятся под влиянием силы тяжести, плоскостного смыва, и остаточные, которые остаются на месте разрушения и называются элювием.

Элювий представляет собой один из важных генетических типов континентальных отложений. Элювиальные образования, слагающие самую верхнюю часть литосферы, называются корой выветривания.

В результате выветривания горные породы подвергаются глубоким физическим и химическим изменениям и приобретают ряд новых свойств, благоприятных для жизни растений (воздухопроницаемость, водопроницаемость, скважность, влагоемкость, поглотительную способность, запас доступных организмам зольных элементов питания).

Непосредственно на рельеф выветривание оказывает небольшое влияние, но процессы выветривания разрушают горные породы, облегчая тем самым воздействие на них агентов денудации.

Деятельность ветра состоит из процессов дефляции (выдувание и развевание), корразии (обтачивание) переноса и аккумуляции (отложение).

Деятельность поверхностных текучих вод (флювиальные процессы). Сочетание процессов эрозии и аккумуляции и определяет образование форм эрозионного и аккумулятивного рельефов (рисунок 5).

Рисунок 5 – Образование делювия: 1 – делювий; 2 – аллювий; 3 – коренные породы

Временные потоки в виде неруслового стока (плоскостного смыва) переносят материал по склону и приводят к образованию делювиальных и пролювиальных отложений, являющихся своеобразным генетическим типом континентальных отложений.

Плоскостной смыв может легко перейти в линейный там, где на склонах появились неровности, нарушен растительный покров, в грунтах имеются трещины. Стекающие воды, собираясь в понижениях, задерживаются и размывают грунт. На месте начинающегося размыва сначала образуется рытвина, затем промоина и, наконец, овраг.

В отличие от временных потоков, реки являются постоянными русловыми потоками. Реки постоянно совершают не только эрозионную работу, но и работу по переносу и отложению материала (рисунок 6).

Пойма, террасы, коренные берега и долина в целом представляют собой результат миграции речного русла в плане и в вертикальном направлении. Направление смещения и его интенсивность целиком определяются положением базиса эрозии, тектоническими движениями и гидрологическим режимом водотока, зависящего от климата.

Рисунок 6 – Схема строения аллювия равнинной реки: 1 – русловой аллювий; 2 – пойменный аллювий; 3 – старичный аллювий; 4 – осыпи, 5 – делювий, 6 – коренные породы; 7 – уровень паводковых вод

В зависимости от преобладания в рельефе тех или иных форм принято различать морфологические типы флювиального рельефа (овражный, балочный, долинный), их сочетания (овражно-балочный, овражно-балочно-долинный) и динамические типы флювиального рельефа (эрозионный, эрозионно-аккумулятивный, аккумулятивный).

Деятельность морей и озер. Море занимает около 71 % земной поверхности и производит разнообразную работу по разрушению горных пород, переносу разрушенного материала и его накоплению и созданию новых горных пород, причем процессы аккумуляции осадков преобладают.

В формировании современного рельефа побережий играли роль неоднократная смена суши морем, в особенности трансгрессии в неогеновом и четвертичном периодах. Результатом этих трансгрессий являются морские аккумулятивные равнины Севера РФ и Северной Америки, Прикаспийской низменности, части Прибалтики и др.

В ходе береговых процессов также происходит разрушение (абразия) коренных пород берега, перенос продуктов разрушения и аккумуляция (рисунок 7).

Моря и океаны являются аккумуляторами не только того материала, который образуется в самой среде в результате абразии, но и того, который приносится другими агентами: реками, ледниками, ветром. Сложный процесс осадконакопления называют седиментацией. По происхождению и вещественному составу выделяют несколько типов морских осадков (терригенные, органогенные, химические).

Рисунок 7 – Разрушение берега морем – абразия

Деятельность озер сходна с работой моря и отличается от нее в основном лишь своими масштабами.

К подземным водам относятся все воды, находящиеся в порах и трещинах горных пород. Подземные воды – особый вид полезных ископаемых. Они приобретают все большее народнохозяйственное значение. Различные проявления их деятельности и взаимодействия с почвенными водами представляют конкретные объекты наблюдений почвоведов и агрономов.

Глубина залегания подземных вод, степень их минерализации оказывают большое влияние на свойства почв, характер растительности и происходящие в них процессы (оглеение, заболачивание, засоление), формируют ландшафтные особенности местности.

В карстовых областях ведущими являются процессы растворения и выщелачивания горных пород, которые, совершаются в условиях преобладающей вертикальной циркуляции грунтовых вод, в легкорастворимых и проницаемых горных породах. Все формы карстового рельефа подразделены на поверхностные и подземные формы. Необходимо знать, как образуются поверхностные карстовые формы – карры, воронки, колодцы, полья и подземные – пещеры, сталактиты, сталагмиты, подземные реки и озера.

Деятельность снега и льда. Ледники производят большую разрушительную и созидательную работу. Благодаря их деятельности видоизменяется рельеф земной поверхности, перемещается значительное количество обломочного материала и накапливаются разнообразные осадки.

Рельефообразующая деятельность льда заключается в разрушении (ледниковая эрозия, или экзарация), переносе и аккумуляции материала.

Следует отметить наиболее характерные формы рельефа, связанные с разрушительной деятельностью ледников в горах: кары, цирки, ледниковые долины (или троги), бараньи лбы и карлинги, – и с аккумулятивной: гряды морен и флювиогляциальные террасы.