Понятие о выветривании (гипергенезе) горных пород. Влияние почвообразующих пород на географию почв.

Под выветриванием понимают процесс разрушения горных пород на месте их залегания под влиянием колебания температур, химического взаимодействия с водой, растворенными в ней веществами, атмосферными газами, а также под действием животных и растений.

В зависимости от того, каким из указанных факторов вызван процесс разрушения горных пород, различают выветривание физическое, химическое и органическое. Указанные виды выветривания действуют не обособленно друг от друга, а совместно, причем в зависимости от природных условий и особенностей горных пород один вид выветривания может преобладать над другим.

Процесс выветривания горных пород следует рассматривать как процесс приспособления пород к физико-химическим условиям поверхностной части земной коры. Зона, в которой протекают процессы выветривания, называется зоной выветривания. Нижняя граница ее распространяется до 500 м в глубь Земли. Однако практически ощутимо процессы выветривания сказываются до глубины нескольких десятков метров.

Физическое выветривание — это процесс разрушения горных пород под влиянием колебания температур. Физическое выветривание протекает выше пояса постоянной температуры. Особенно сильно оно проявляется там, где наблюдается резкое колебание температур и беден растительный покров, т. е. в пустынях и на высоких горах. Под влиянием суточных и годовых колебаний температур горные породы растрескиваются. Так как процесс нагревания и охлаждения горных пород постоянно повторяется, количество трещин и их размеры все время увеличиваются и породы постепенно распадаются на обломки.

Процессу разрушения горных пород способствует вода, которая в период оттепелей попадает в трещины, а при отрицательной температуре замерзает и, расширяясь, способствует увеличению размеров трещин. Благодаря повторению оттепелей и заморозков трещины все более увеличиваются в размерах и горная порода разрушается. Эта разновидность физического выветривания называется морозным выветриванием.

Химическое выветривание — это процесс разрушения горных пород в результате химического взаимодействия их с водой и растворенными в ней веществами, а также с атмосферными газами. Природные воды всегда содержат растворенные кислород, углекислоту и другие химические активные вещества, поэтому они способны растворять и химически изменять в той или иной степени многие минералы и горные породы. В результате химического выветривания происходит образование новых минералов, более стойких в физико-химических условиях земной поверхности.

В качестве примера химического выветривания можно привести окисление пирита — FeS2 — минерала, часто встречающегося в виде включений в углях и породах, в которых угли залегают.

Образующаяся труднорастворимая гидроокись железа выпадает в осадок. Выделяющаяся серная кислота усиливает разрушающее химическое действие воды на горные породы. Рудничные воды угольных шахт часто имеют высокую кислотность, благодаря чему вредно действуют на шахтное оборудование, бетонное крепление, одежду и обувь рабочих. Кроме того, в процессе химического выветривания некоторых пород и полезных ископаемых выделяются вредные газы, отравляющие рудничную атмосферу.

В результате химического выветривания, процессы которого часто очень сложны и многообразны, вещество горных пород частично переходит в раствор и уносится водой, частично накапливается в виде нерастворимых соединений. Наиболее интенсивно процессы химического выветривания протекают в районах теплового влажного климата.

Органическое выветривание — это процесс разрушения горных пород под действием организмов. Животные и растения разрушают горные породы механически и химически. Механическое разрушение при органическом выветривании выражается в том, что землерои, черви, корни растений разрыхляют горные породы. Химическое же разрушение обусловлено тем, что корни многих растений выделяют различного рода кислоты, разрушающие горные породы. Большая роль в органическом выветривании принадлежит разнообразным микроорганизмам, накапливающим в почве химические вещества. При разложении остатков животных и растительных организмов выделяются химически активные вещества, способствующие разрушению горных пород. Органическое выветривание играет большую роль в образовании почв.

Почвообразующие породы (или материнские) – это горные породы, из которых почвы формируются. Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические, химические и физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса придавая определённую специфику каждому виду почв.

Почвообразующие породы различаются по происхождению, составу, строению и свойствам. Они делятся на магматические, метаморфические и осадочные горных пород.

Минералогический, химический и механический состав пород определяет условия произрастания растений, оказывает большое влияние на гумусонакопление, оподзоливание, оглеение, засоление и другие процессы. Так, карбонатность пород в таежно-лесной зоне создает благоприятную реакцию среды, способствует формированию гумусового горизонта, его оструктуренности. На кислых породах эти процессы идут значительно медленнее. Повышенное содержание водорастворимых солей приводит к образованию засоленных почв. В зависимости от механического состава, характера сложения породы различаются по водопроницаемости, влагоемкости, пористости, что предопределяет в процессе развития почв их водный, воздушный, тепловой режимы.

Значение рельефа в формировании почв и развитии почвенного покрова велико и разнообразно. Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов и оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы почв.

Так, в горах возникает вертикальная зональность климата, растительности и почв вследствие понижения температуры воздуха с высотой и изменения в увлажнении. Воздушные массы, приближаясь к горам, медленно поднимаются, и постепенно охлаждаются, что способствует достижению точки росы и выпадению осадков. Перевалив через горы, те же воздушные массы, опускаясь, нагреваются и становятся сухими. Различия в увлажнении вызывают изменения питательного, окислительно-восстановительного и солевого режимов.

Поверхности разного наклона и экспозиции получают в течение гола неодинаковое количество солнечной радиации, что отражается на условиях температурного и водного режима.

Все это приводит к возникновению различных растительных формаций, и следовательно неодинаковым условиям гумусонакопления и разложения органического вещества, изменению почвенных минералов и, в конечном счете, к образованию разных почв в различных условиях рельефа.

В настоящее время в зависимости от положения в рельефе и особенностям увлажнения выделяют следующие группы почв, которые называются рядами увлажнения.

Автоморфные почвы – формируются на ровных поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м).

Полугидроморфные почвы – формируются при кратковременном застое поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине 3-6 м (капиллярная кайма может достигать корней растений).

Гидроморфные почвы – формируются в условиях длительного поверхностного застоя вод или при залегании грунтовых вод на глубине менее 3 м (капиллярная кайма может достигать поверхности почвы).

Рельеф оказывает большое влияние на развитие эрозионных процессов (особенно на склонах с крутизной более 3 0. В условиях склоновых форм рельефа возможно проявление водной эрозии, т.е. смыва и размыва почвы. На выровненных территориях в условиях засушливого климата большее значение имеет ветровая эрозия.

Рельеф выступает и как фактор эволюции растительности и почв при его изменении. Например, при постепенном врезе русла реки, пойменная терраса превращается в надпойменную. Это приводит к изменению режима увлажнения (прекращению пойменных и аллювиальных процессов, понижению грунтовых вод) и, как следствие, к развитию почв не в гидроморфных или полугидроморфных условиях, а в автоморфных.