Файл: Геологогеофизический факультет.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кузнецов Сергей Андреевич

Курс II, группа (19501)

Курсовая реферативная работа
КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Научный руководитель

Канд. геол.-минерал. наук, старший преподаватель

Марусин Василий Валерьевич

Рецензент
Костарева Алёна Владимировна, группа 19501

Новосибирск, 2021

АННОТАЦИЯ
В данной курсовой работе были рассмотрены исторические факты, общие сведения и месторождения связанные с корой выветривания, а также ее связь с другими дисциплинами

Курсовая работа, изложенная на 28 страницах, состоит из 6 глав, включает в себя 8 рисунков и 1 таблиц. При написании работы использованы 15 литературных источников.

Ключевые слова: кора выветривания, процессы выветривания, корообразующие факторы
ABSTRACT
In this course work, historical facts, general information and deposits related to the weathering crust, as well as its relationship to other disciplines, were considered

The course work comprises 28 pages, 6 chapters and includes 8 figures and 1 table. 20 sources were used, when preparing the course work.

Keywords: weathering crust, weathering processes, course-forming factors

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Кора выветривания является удивительным геологическим объектом, выделяющимся многообразием происходимых в ней процессов. Разрушение и переотложение минералов сопровождается образованием разнородных месторождений полезных ископаемых, которые имеют очень большой практический интерес. Изучение коры выветривания является трудоемким, но очень полезным процессом. Полученные при этом знания активно используются в научном мире. Поэтому на данный момент актуальность этой темы не вызывает никаких сомнений.

Целью данной курсовой работы является анализ и изучение имеющихся литературных данных по теме кора выветривания.

Задачами, необходимыми для достижения цели, являются:

1. Исследование исторического развития, данной области познания

2. Разбор объектов и предметов исследования, связанных с корой выветривания

3. Анализ и обобщение современных знаний о представлении строения и формирования коры выветривания и протекающих в ней процессов

4. Описание основных методов изучения коры выветривания

5. Рассмотрение связи с другими научными дисциплинами.

6. Обзор исследований, проводимых институтах геологического профиля Новосибирского научного центра СО РАН.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Термин «выветривание» был введен очень давно и перешел в русский язык из Германии, однако сегодняшнее определение сильно разнится с первоначальным вариантом (Добровольский, 1969).

1879 году Швейцарским ученым А. Геймом было введено понятие – «кора выветривания», под которым понималась рыхлая, разрушенная масса коренных пород, залегающая на поверхности литосферы. До сих пор некоторые ученые под корой выветривания предполагают только это определение (Добровольский, 1969; https://geo.web.ru/).

Конец 19 века связан с систематичным изучением коры выветривания русскими учёными В.И. Вернадским, В.В. Докучаевым, К.Д. Глинкой, Н.А. Богословским, П.А. Земятченским. К.Д. Глинка изучил выветривание самой распространенной группы минералов – силикатов. Предложил идеи о стадийности выветривания, устойчивости минералов и др. Так же заключил связь процессов корообразования с климатическими условиями. С появлением науки геохимии была выявлена чрезвычайная сложность процессов выветривания, и появился аппарат для теоретического описания коры выветривания (Добровольский, 1969).

В русском языке слово выветривание созвучно с действием ветра, что создает ложное представление, поэтому некоторые ученые употребляли термин изменение (альтерация), но он не прижился в русском языке. А.Е. Ферсман (1934) ввел понятие «гипергенез», которое с точки зрения современной геологии является более точным и определяется как комплекс химических и физико-химических явлений, которые протекают на границе между атмосферой и твердой земной оболочкой (Добровольский, 1969).

Толчком в исследовании кор выветривания стала необходимость решения практических задач. И началось развитие следующих направлений.

1-ым направлением стало изучение коры выветривания рудных месторождений. С.С. Смирнов первым установил основные особенности коры выветривания гипогенных месторождений и факторы её образования, а так же выявил характерные геохимические черты гипергенеза основных рудных элементов (Добровольский, 1969).

2-ое направление связано с исследованием процесса гипергенеза древних кор выветривания. Большой вклад в продвижение этого направления сделал И.И. Гинзбург, который установил особенности кор выветривания различных районов СССР (Добровольский, 1969).

3-ье направление связано с изучением процессов современного выветривания. Опытным путем устанавливалась связь между процессами выветривания и различными физико-химическими условиями, однако это усложнялось отсутствием практического интереса исследования молодых непромышленных кор (Добровольский, 1969)..

Б.Б. Полынов в 1934 построил модель выветривания, как процесс закономерного перераспределения химических элементов, в которой различные типы кор выветривания рассматривались как стадии этого процесса (Добровольский, 1969).

Важную роль живого вещества в процессах выветривания и литогенеза описали в 1956г французский ученый П. Эрар и немецкий В. Кубиен. Так же второй из них способствовал развитию минералогии и геохимии гипергенеза. Он установил микротекстуры некоторых типов коры выветривания, которые используются для палеографической реконструкции, которая, в свою очередь, является очень важной. Ведь строение и состав коры отражает геологическую обстановку времен ее формирования (Добровольский, 1969).

В настоящее время, с появлением новых научных знаний в разных областях, с усовершенствованием методов исследований, с разработкой новых технологий происходит более детальное изучения кор выветривания, систематизируется вся полученная информация, совершается точный прогноз и оценка ресурсов, происходит развитие месторождений и добыча полезных ископаемых (Сахновский и др., 2009).

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом изучения коры выветривания является горная порода гипергенных зон, изучается как измененная, так и первичная порода. Комплекс методов, направленный на исследование этих пород и, связанных с ними, гипергенных процессов, позволяет выяснить закономерности географии коры выветривания (Добровольский, 1969).

Предметами исследования коры выветривания являются состав, структурные и текстурные особенности минералов, динамика гипергенных процессов. Гипергенные процессы характеризуются отсутствием резких эндогенных эффектов, таких как перекристаллизация, мощный метаморфизм и др., поэтому важнейшими являются методы микроскопического исследования состава. Которые в совокупности с химическими методами дадут необходимые данные (Добровольский, 1969).

Основными целями исследования кор выветривания являются изучения их строения и поиск полезных ископаемых.

Задачи, поставленные в изучении коры выветривания:

1. Установление мощности, состава и строения;

2. Определение возраста;

3. Установление морфологии.

ГЛАВА 3. СОВРЕМЕННЫЕ ЗНАНИЯ В ДАННОЙ ОБЛАСТИ

3.1. Общие сведения о корах выветривания

Продукты разрушения и изменения горных пород (метаморфические, магматические, осадочные) под воздействием совокупности физического, химического и биологического выветривания и различных источников энергии разделяются на подвижные и остаточные. Сущность первого вида заключается в выносе выветриваемого материала с места их образования, второго – наоборот, в накоплении и отложении. Рыхлыми отложениями продуктов выветривания называют элювием. Комплексом элювиальных отложений называют кору выветривания. В литературе, особенно иностранной, используется термин «зона гипергенеза». Выделяют аморфную, связанную с остаточными продуктами разрушения, и вторичную (гидроморфную), связанную с подвижными продуктами. В этой работе буду рассматривать аморфную кору выветривания (Соколовский и др., 2006; studfile.net).

Т.к. элювий (кора выветривания) является результатом действия выветривания, то важнейшими факторами его образования являются состав и строение первоначальной породы, температура, вода и другие хим. соединения, рельеф, организмы, так же важны и эндогенные факторы.

1)Состав исходной породы в основном и определяет состав элювия, а строение породы влияет на скорость изменения и тип кор. Например, наличие трещин, разломов увеличивает площадь взаимодействия с хим. соединениями, тем самым усиливая выветривание (Короновский, 2002).

2)При колебании среднесуточной температуры горные породы подвергаются циклическому нагреванию и остыванию, а в следствии механическому воздействию связанным с расширением и сжатием горных пород. Это приводит к появлению трещин и дроблению пород. Всему этому содействует неоднородный состав породообразующий минералов, которые по-разному реагируют на стрессовые напряжения. Так же температура является параметром химического выветривания, и её зависимость от глубины часто определяет ход химических реакций (studfile.net).

3)Важнейшим фактором образования кор выветривания служит вода. Наличие в ней катионов водорода H+ и гидроксид-анионов OH- влияет на активность химических реакций. Действие щелочных и кислых растворов ускоряет химическое выветривание. Достигается это наличием углекислоты и органических кислот, например действием ионов НСO3-, SO2-, Са2+, Mg2+, Na+, К+, которые разрушают кристаллическую структуру пород. Вода осуществляет перенос, растворение и отложение элементов коры выветривания. Вода поглощает существующие минералы и образовывает новые, при этом объем породы увеличивается (Короновский, Ясаманов, 2011).

Воды, участвующие в образовании кор выветривания, делится на следующие типы:

нисходящие – потоки, образующиеся за счет поверхностных вод, просачивающихся через почву, характеризующиеся относительно низкой температурой, они обладают высоким pH(4-9) и слабо минерализованы, восходящие – потоки, поднимающиеся с глубины по трещинам, богатые летучими компонентами, высокотемпературные и обладают низким pH, гипергенные – результат смешивания нисходящих и восходящих вод (Сахновский и др., 2009).

4)Рельеф, на котором может образовываться кора выветривания, играет немаловажную роль. Структурно-текстурные особенности горных пород должны соблюдать постоянный приток воды, элювий не должен выноситься с места отложения, как, например, с наклонной поверхности под действием силы тяжести и механических воздействий. Этим требованиям отвечает равнинная местность. Но также должны быть приподнятые и слабо дифференцированные участки для возникновения условий проникновения процессов выветривания (Герасимов, Сидоренко, 1974).

5)Важным агентом приповерхностного изменения горных пород являются организмы. Корни растений, насекомые, норные животные разрушают породы, тем самым усиливая выветривание. Организмы производят круговорот веществ - забирает необходимые для своей жизнедеятельности и привнося в породу новые. Растительность выделяет кислород, поглощает CO2, при отмирании выделяет органические кислоты, которые активизируют химическое выветривание (Соколовский и др., 2006).

6)Эндогенные процессы участвуют в формировании зон гипергенеза. Так восходящие потоки вод меняют pH среды, доставляют углекислоту, в зоне гипергенеза резко остывают и могут выпадать в осадок, тем самым изменяя состав пород. Так же восходящие воды могут выносить на поверхность различные соединения, образуя «рудные шляпы» (Соколовский и др., 2006).
3.2. Строение и формирование кор выветривания

Преобладающее значение тех или иных факторов корообразования ведет к сложному составу продуктов выветривания, которые образуют различные типоморфные разрезы – профили.

Профиль коры выветривая характеризуется по степени разложения силикатов, слагающих породу (рис 1), и на основании работ Б. Б. Полынова, И. И. Гинзбурга и др. разделяются следующие виды: