Назаренко І.І., Польчина С.М. Нікорич В.А.
Грунтознавство

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:

  1. появу вивержених порід на земній поверхні;
  2. вивітрювання;
  3. грунтоутворення;
  4. ерозію і денудацію;
  5. накопичення континентальних та океанічних осадів; е)метаморфізм осадів;
  6. 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):

  1. за віком утворення і характером залягання:
    • сучасні (голоценового віку);
    • старі (доголоценового віку);
    • викопні (заховані і ті, що знову вийшли на поверхню);
    • перевідкладені;
  2. 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;
  3. 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:

  1. уламкова;
  2. провапнована;
  3. сіалітна насичена;
  4. сіалітна ненасичена (вилугувана);
  5. алітна.