Файл: Смішко Р. М. Геологія з основами геоморфології.pdf

31

32

Закінчення таблиці

2

Радіоактивні ізотопи в невеликих кількостях є в складі кристалічної ґратки багатьох мінералів. І з моменту їхнього утворення починається розпад і нагромадження продуктів цього розпаду. Цей процес відбувається із чітко визначеною швидкістю, яку не можутоь змінити жодні фактори. Розпад материнських елементів (ізотопів) веде до виникнення нових дочірніх. Наведемо головні типи радіоактивних ізотопів та їхні похідні:

Як бачимо з наведених прикладів реакцій, з 238U отримуємо 206Pb + 8He. Залежно від того, за яким хімічним елементом та продуктами його розпаду визначають вік, в ізотопній геохронології застосовують декілька методів: уран-свинцевий, калій-аргоновий, рубідій-стронцієвий, радіовуглецевий та ін. Використання цих методів залежить від наявності вихідних елементів та часових рамок визначення віку

За швидкістю радіоактивного розпаду і відносними кількостями вмісту в мінералі вихідного радіоактивного елемента та кінцевих продуктів його розпаду визначають час, який минув з моменту його утворення, а отже і вік гірської породи. Обчислення виконують за такою формулою:

33

де t – вік мінералу; D – похідні (дочірні) ізотопи; М – материнські ізотопи; Х

– стала розпаду ізотопу.

Найпоширенішим є калій-аргоновий метод з огляду на значне поширення калію в мінералах. Калій є в складі понад 100 мінералів, багато з яких є породотворні. Це, зокрема, калішпати, слюди, глауконіт (за ним можна визначати вік осадових порід). Ґрунтується метод на тому, що ізотоп 40К, розпадаючись, веде до нагромадження в мінералі радіогенного ізотопу 40Ar. Співвідношення кількості 40Ar до 40K і дає змогу визначити вік мінералу.

Радіовуглецевий метод застосовють для визначення дуже молодих утворень, зокрема для датування археологічних пам’яток. Період піврозпаду 14С, який міститься в атмосфері, становить усього 5568 років. Його, разом з іншими ізотопами вуглецю, засвоюють рослини. Після їхнього відмирання процес розпаду 14С продовжується, тобто його кількість зменшується. Знаючи час напіврозпаду та визначивши кількість залишкового в рослинних рештках 14С, розраховують вік засвоєння вуглецю рослиною, а отже і породу, в якій містятьсярослинні рештки.

На підставі радіологічних методів визначають тривалість усіх геологічних ер та періодів, час їхнього початку і закінчення.

Найдавніші з відомих скель виявлені в Західній Гренландії, де їхній вік становить 3,8 млрд. років. На Українському щиті найдавніші породи мають вік 3,6 млрд. років. Найбільший вік виявлено для цирконів – Zr [SiO4] – із Західної Австралії. Проте вони знайдені як перевідкладені в мезозойських пісковиках. Отже, з урахуванням усіх даних дослідження абсолютного віку, в тому числі метеоритів та місячних анортозитів, вік Землі визначено в 4,57 млрд. років.

ГЕОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТА ЇХНЯ РОЛЬ У ФОРМУВАННІ ЗЕМНОЇ КОРИ.

Геологічні процеси на поверхні Землі й у земній корі виявляються порізному. Одні з них пов’язані з глибинними джерелами енергії, а інші – з поверхневими. Одні процеси відбуваються бурхливо, швидко, але не постійно, інші – повільно, але постійно. До повільних належить більшість геологічних процесів. Діючи постійно упродовж мільйонів років, вони суттєво впливають на зміни поверхні земної кори.

Відповідно, процеси, які відбуваються під впливом зовнішніх джерел енергії, належать до екзогенних, а внутрішні, зумовлені енергією, яку виділяє Земля, – до ендогенних. Фактично єдиним джерелом зовнішньої енергії, а значить і рушієм екзогенних процесів є Сонце. В цілому порділ на екзогенні і ендогенні процеси є дещо умовний, бо між цими процесами простежується тісна взаємодія, проте методично такий підхід є виправданим.

Отже, спочатку розглнемо процеси зовнішньої геодинаміки, або зовнішні екзогенні процеси. Вони виникають унаслідок взаємодії кам’яної оболонки Землі з її зовнішніми сферами: атмосферою, гідросферою та біосферою.

ЕКЗОГЕННІ ПРОЦЕСИ

Унаслідок екзогеннних процесів змінююється верхня частина земної кори. До таких процесів належать звітрювання, геологічна діяльність вітру, поверхневих та підземних вод, льодовиків, вод морів, озер та боліт. До цієї ж групи геодинамічних процесів належить і діагенез – перетворення осадів у породи. Завдяки цим процесам відбувається руйнування гірських порід, переміщення утворених у цьому разі речовин та формування нових типів порід. Усі перелічені процеси ведуть як до руйнування порід, так і до формування нових, початковим етапом чого є акумуляція – нагромадження нових осадів (седиментація). Найактивніший перетворювач рельєфу земної кори із зовнішніх агентів – вода. На Землі її є величезна маса – 1,35 х 1018 т,

34

тобто у 200 разів більше, ніж атмосфери, а отже, і відповідним є вплив цієї маси на перебіг геологічних процесів.

Вивітрювання – це руйнівний геологічний процес, який відбувається на поверхні Землі безпосередньо під впливом сонячного проміння, коливання температури, а також дії парів води, ґазів атмосфери, організмів та продуктів їх життєдіяльності.

Вивітрювання поділяється на механічне, або фізичне, яке пов’язане з дією температурних змін та нерівномірного теплового розширення різних мінералів, а також хімічне. Останнє відбувається під дією парів і ґазів повітря, розчинів, збагачених киснем, вуглекислотою та органічними кислотами.

Денудація і акумуляція (осадконагромадження) тісно взаємопов’язані. Під першою розуміємо сукупність процесів зносу продуктів руйнування гірських порід, які створюються головним чином внаслідок різноманітних процесів вивітрювання. Проявляються ці процеси переважно на суші (хоча відомі і процеси підводного “вивітрювання”) і зводяться вони до переміщення подрібненого та розчиненого матеріалу з підвищень в понижені частини рельєфу – долини, озерні та морські басейни. Головні аґенти – це сила тяжіння, біжучі води, вітри та рухомі льоди.

Денудація веде до руйнування цілих гірських систем і перетворення їх в рівнини (пенеплени, або майже рівнини).

Акумуляція – це сума усіх процесів нагромадження осадків в понижених частинах рельєфу Землі. Вона є першою стадією утворення нових осадових гірських порід. Вивітрювання підготовляє матеріал для денудації, яка є найактивнішим фактором перетворення земної поверхні і приводить в рух величезні маси речовини. В процесі денудації спостерігаються послідовні зміни двох основних стадій – руйнування і переміщення матеріалу. Тобто відбувається первинна підготовка до утворення нових порід осадового походження.

ЗВІТРЮВАННЯ

Процеси звітрювання пов’язані з атмосферою та біосферою. За нижню межу атмосфери умовно приймаються поверхню літосфери та гідросфери. Під дією атмосфери всі гірські породи змінюються. Руйнівні геологічні процеси, які відбуваються на поверхні Землі безпосередньо під впливом сонячного проміння, коливань температури, а також дії парів води, газів атмосфери, організмів та продуктів їх життєдіяльності називають звітрюванням. Їх поділяють на фізичне, хімічне та біологічне звітрювання, які в природі тісно пов’язані між собою.

Фізичне зітрювання. Найважливішим фактором тут є інсоляція, тобто нагрівання гірських порід. Мінерали та породи під час нагрівання розширюються, а внаслідок охолодження стискаються. Нерівномірність цих процесів для окремих різних мінералів веде до зменшення зчеплення між ними, виникнення та зростання тріщин, які розколюють породу на куски. Мінерали, з яких складається порода, мають неоднакові коефіцієнти об’ємного розширення, що веде до появи місцевих напружень під час нагрівання чи охолодження, а далі і до руйнування. Швидше руйнуються крупнозернисті й темні відміни.

Найінтенсивніше температурне звітрювання відбувається в пустелях, де добові коливання температури досягають 40–50°С і більше. Зокрема, тут виникає процес злущування, так звана десквамація порід. Дуже інтенсивний процес температурного звітрювання на схилах гір, де інсоляція набагато сильніша, ніж на рівнинах.

У полярних і субполярних широтах, а також у гірських районах, переважно вище снігової лінії, руйнування гірських порід відбувається головно чином під дією періодичного замерзання води, яка міститься в порах і тріщинах, цей процесназивають морозним звітрюванням. Подрібнювальну

35