Великий геологічний кругообіг речовин. Кора вивітрювання, типи кори вивітрювання. Денудація
Великий геологічний кругообіг речовин
Кількість атомів на Землі постійна. Процеси, що протікають на Земній кулі, залучають у різні переміщення і перетворення земної речовини величезні маси елементів. Циркуляція елементів і замкнутість їх глобальних циклів створює міграційно-трансформаційні цикли.
У ранній безжиттєвий період геологічної історії це були геохімічні цикли. З появою життя на Землі вони перетворились у біогеохімічні цикли. З появою людини й утворенням техносфери – у технобіогеохімічні. Тому глобальні цикли вуглецю, води, сірки, азоту та інших елементів у великій мірі визначаються діяльністю людини.
Загальний цикл технобіогеохімічного кругообігу речовин на Землі складається з ряду самостійних біогенних і абіотичних: геологічних, техногенних циклів, які утворюють великий геологічний кругообіг речовин. Він включає такі етапи:
- появу вивержених порід на земній поверхні;
- вивітрювання;
- грунтоутворення;
- ерозію і денудацію;
- накопичення континентальних та океанічних осадів; е)метаморфізм осадів;
- вихід осаджених порід на поверхню з новим циклом вивітрювання, грунтоутворення, денудації й осадонакопичення.
Денудація
Денудація – винос речовин з суші в моря, ріки, океани, водоймища, атмосферу.
Вона є показником швидкості та інтенсивності кругообігу речовин суші. Денудація включає геологічний кругообіг речовин і процеси вивітрювання гірських порід. Загальну денудацію суші можна оцінити за денудаційним балансом, який виражається в млрд. т/рік на суші. Баланс включає загальний винос речовин суші (52,990 млрд. т/рік); загальний привніс речовин на сушу (4,043 млрд. т/рік); звідси денудаційний баланс суші складає -48,947 млрд. т/рік.
Загальний винос речовини з суші відбувається (млрд.т/рік):
- в океан – 27,1;
- у внутрішні водоймища – 18,2;
- в атмосферу – 7,7;
- загальний екзогенний привніс речовин – 4.
Це середні значення. Вони не дають достатнього уявлення про денудацію в конкретних точках земної поверхні через різноманітні природні умови (гірські території, рівнина); різну за інтенсивністю антропогенну діяльність. Денудація рівнин через антропогенну діяльність більша, ніж у горах, десь у 1,5 раза, а локально різниця збільшується у сотні і тисячі разів.
Середній модуль денудації – це загальний виніс речовин з суші площею 1 км кв.
Він дорівнює 48947 млрд.т/рік: 130 млн.км кв = 375,5 т/км кв·рік, або 3,765 т/га·рік. Діяльність людини збільшила денудацію в 1000 разів у порівнянні з дотехногенним періодом.
Модуль твердого стоку в т/км кв·рік складає, для прикладу, у
- р. Єнісей – 4;
- р. Колорадо – 380;
- р. Хуанхе – 2600;
- на орних землях – 5000;
- пасовищах – 3600;
- покинутих полях – 29;
- зрілих соснових лісах – 4,5.
Можна зробити такий висновок: вивітрювання не встигає за денудацією, а антропогенна денудація (ерозія) знищує поверхневі горизонти, багаті гумусом і елементами живлення.
Кора вивітрювання, типи кори вивітрювання
Кора вивітрювання гірських порід – це продукт їх руйнування, трансформації мінеральних сполук, сортування і перевідкладення гравітаційною седиментацією.
Грунт – це результат новоутворення специфічного біокосного тіла, яке відрізняється від кори вивітрювання тим, що характеризується
- наявністю гумусу;
- характерною морфологічною ієрархічною структурою;
- глобальними функціями (такими як забезпечення існування життя на Землі);
- постійною взаємодією великого геологічного і малого біологічного циклів (кругообігів) речовин на земній поверхні;
- регулюванням хімічного складу атмосфери і гідросфери;
- регулюванням біосферних процесів;
- акумуляцією органічної речовини і зв'язаної з нею хімічної енергії;
- виступає як основний засіб сільськогосподарського виробництва.
У процесі вивітрювання, транспортування і перевідкладення гірські породи (масивні, ущільнені, масивно-кристалічні, корінні) набувають ряд нових властивостей, таких як:
- пухкість і роздільнопластичність;
- повітроємність, повітропроникність, водопроникність;
- наявність вторинних мінералів;
- поглинальну здатність; сортування на земній поверхні за гранскладом, мінералогічним та хімічним складами; вміст біофільних елементів;
- наявність літологічної шаруватості, яка формується в процесі вивітрювання.
У результаті вивітрювання формуються різні типи кори вивітрювання. Для генетичного грунтознавства найбільш доцільна така схема їх поділу, яку запропонували В.А.Ковда і Б.Г.Розанов (1988):
- за віком утворення і характером залягання:
- сучасні (голоценового віку);
- старі (доголоценового віку);
- викопні (заховані і ті, що знову вийшли на поверхню);
- перевідкладені;
- за геохімічним типом:
- елювіальні (залишкові);
- ортоелювіальні (на щільних магматичних породах);
- параелювіальні (на щільних осадових породах);
- неоелювіальні (на пухких четвертинних осадових породах);
- транзитні (елювіально-акумулятивні);
- акумулятивні;
- за речовинним складом, що відображає стадійність вивітрювання:
- уламкові (переважають свіжі уламки щільних порід);
- засолені (наявність водорозчинних солей);
- загіпсовані (наявність CaSO4);
- провапновані (наявність CaCO3);
- доломітизовані (наявність CaMg(CO3)2);
- сіалітні насичені (SiO2 : Al2O3 > 2); переважають Ca2+, Mg2+, або Na+ в обмінному комплексі;
- сіалітні ненасичені (SiO2 : Al2O3 > 2); переважають H+ або Al3+ в обмінному комплексі;
- ферсіалітні (SiO2 : Al2O3 > 2; Fe2O3 > Al2O3);
- альферритні (SiO2 : Al2O3 < 2; Fe2O3 > Al2O3);
- фералітні (SiO2 : Al2O3 < 2; Fe2O3 < Al2O3);
- алітні (бокситові) (SiO2 : Al2O3 < 2; переважання Al2O3).
Вивітрювання, за Б.Б.Полиновим, для елювіальної кори має такі стадії:
- уламкова;
- провапнована;
- сіалітна насичена;
- сіалітна ненасичена (вилугувана);
- алітна.