План

1.      Вивітрювання гірських порід

2.      Основні ґрунтоутворюючі породи

Вивітрювання (гіпергенез) - процес руйнування гірських порід і мінералів під впливом деяких природних факторів (повітря, води, коливання температури, живих організмів). При цьому утворюються інші породи і синтезуються нові мінерали. Вивітрювання - це сукупність складних і різноманітних процесів, кількісних і якісних змін гірських порід. Горизонти гірських порід, де відбувається процес вивітрювання, називають корою вивітрю­вання. Потужність її буває від кількох сантиметрів до 2—10 м.

Вивітрювання - єдиний процес, але для зручності його розу­міння виділяють три його форми: фізичну, хімічну, біологічну.

Фізичне вивітрювання - механічне подрібнення гірських порід і мінералів без зміни їх хімічного складу. Ця форма вивітрюван­ня відбувається під впливом таких фізико-механічних факторів: зменшення тиску після виходу породи на поверхню; бічний тиск на уламок породи, зумовлений адсорбованою водою, льодом, ко­рінням рослин і кристалами солей; коливання температури і різ­ниця коефіцієнтів лінійного розширення мінералів, які входять до складу даної породи; руйнівна діяльність водних потоків, льо­довиків, що рухаються, зсувів, вітру.

Внаслідок фізичного вивітрювання гірська порода набуває но­вих властивостей. Вона пропускає крізь себе повітря, воду і здат­на затримувати певну їх кількість. Значно збільшується загальна поверхня уламків одиниці об'єму даної породи, що сприяє інтен­сифікації хімічних процесів. Хімічний склад породи не змінюється.

Хімічне вивітрювання — процес хімічного руйнування гірських порід і мінералів, який супроводжується утворенням нових мінера­лів. Найважливішими факторами цього процесу є: розчинення у воді мінеральних сполук, їх гідроліз; окислення — відновлення; карбонатизація; коагуляція тощо.

Вода — універсальний розчинник на планеті. Розчинення міне­ралів водою прискорюється з підвищенням температури і насичен­ням її вуглекислим газом, який підкислює середовище. За таких умов хімічне вивітрювання відбувається значно швидше. Цим пояснюється наявність різноманітних кір вивітрювання в різних широтах земної кулі. Руйнування гірських порід в субтропічному і тропічному поясах йде в кілька разів швидше, ніж в помірному і полярному.

У процесах хімічного вивітрювання велике значення має гідроліз — хімічна реакція води з мінералами. Наприклад, гідроліз ортоклазу відбувається за такою схемою:

КА1Sі308 +Н2О→НА1Si308+КОН.

Отже, водень заміщує калій, а останній з іоном ОН - утворює луг, який, в свою чергу, посилює руйнування мінералу.

Гідратація, як правило, відбувається при вивітрюванні осадо­вих порід, які містять ангідрид. У процесі гідратації ангідридів об'єм породи збільшується на 50—60%, а їх розчинність значно зростає.

СаSО4+2Н2О→СаSО4-2Н2О.

Постійна наявність в розчинах вугільної кислоти зумовлює карбонатизацію — утворення карбонатів.

Схему карбонатизації  можна  показати  на  таких  прикладах:

Nа2SіО3+Н2СОз=Nа2СО3+Н2О+SіО2;

Навіть неповний перелік хімічних реакцій на поверхні улам­ків гірських порід і мінералів показує, що в результаті хімічного вивітрювання змінюється хімічний склад мінералів і руйнується їх кристалічна решітка.

Порода збагачується вторинними мінералами і набуває таких властивостей, як в'язкість, пластичність, вологоємкість, вбирна здатність та інші.

Біологічне вивітрювання — механічне руйнування і зміна хі­мічного складу гірських порід під впливом живих організмів та продуктів їх життєдіяльності. Ця форма вивітрювання відбуваєть­ся під впливом таких факторів: засвоєння рослинами і мікроорга­нізмами елементів мінерального живлення; хімічних сполук, що утворилися при житті і після смерті організмів (кислоти, гумус, мінеральні солі тощо); реакцій окислення і відновлення з участю мікроорганізмів.

Процеси біологічного вивітрювання здійснюють представники багатьох груп живих організмів у всій товщі кори вивітрювання. В природі практично немає чисто абіотичних (безжиттєвих) проце­сів механічного і хімічного вивітрювання.

Одним з процесів біологічного руйнування є процес засвоєння кореневими волосками мінеральних елементів, які входять до кристалічної решітки мінералів. Водень, який рослини виділяють у навколишнє середовище, входить до кристалічної решітки міне­ралу і руйнує її.

Крім того, корені рослин і мікроорганізми виділяють у навко­лишнє середовище вуглекислий газ і різноманітні кислоти (щавле­ву, оцтову, яблучну та інші), які руйнують мінерали.

Ґрунти і гірські породи населяють певні групи мікроорганізмів, які утворюють мінеральні кислоти: бактерії нітрифікатори — азотну кислоту, сіркобактерії — сірчану. Як і органічні, ці кислоти розчиняють мінерали і посилюють вивітрювання.

Тварини механічно подрібнюють гірські породи і своїми виді­леннями хімічно руйнують їх.

Характер руйнування гірських порід і, як правило, склад про­дуктів вивітрювання залежать від умов навколишнього середо­вища та від мінералогічного складу самої породи. Геохімічними дослідженнями доведено, що при вивітрюванні кислих порід фор­муються піски і супіски, середніх — суглинки і основних - важкі суглинки і глини. Всі названі пухкі відклади мають певні фізичні і фізико-механічні властивості, які дають змогу для перебігу про­цесів ґрунтоутворення. Цим вони відрізняються від невивітрених скельних порід.

Отже, основними ґрунтоутворюючими породами є продукти ви­вітрювання гірських порід

2. Основні ґрунтоутворюючі породи

За мінералогічним складом виділяють два типи кори вивітрювання: сіалітну і алітну. Сіалітна поширена в поясі помірно вологого клімату. У її складі переважають глинисті міне­рали групи монтморилоніту і гідрослюди, зберігаються стійкі пер­винні мінерали. Алітна притаманна регіонам субтропічного і тро­пічного клімату. У складі алітної кори вивітрювання домінують вторинні мінерали групи гідроксидів заліза і алюмінію, а в складі глинистих мінералів домінують коолініт і галуазит. В цій корі майже повністю зруйновані первинні мінерали.

За балансом речовин у ході вивітрювання виділяють три типи кір вивітрювання: елювіальну (залишкову), транзитно-акумуля­тивну (проміжну) і акумулятивну (перевідкладену). Всі три типи кір вивітрювання тісно пов'язані між собою як генетичне, так і геохімічно. Кожну з них, в свою чергу, поділяють на різновидності. В ідеальній формі кори вивітрювання дуже рідко виступають в ролі ґрунтоутворюючої породи. Як правило, сучасні ґрунти формуються на складних комплексах продуктів вивітрювання. Найпоширені­шими ґрунтоутворюючими породами є пухкі відклади Четвер­тинного періоду. Вони різноманітні за складом, будовою, власти­востями, що певним чином впливає на ґрунтоутворення і рівень родючості ґрунту.

Породи елювіальної кори вивітрювання - різноманітні за скла­дом продукти вивітрювання корінних порід, що залишились на місці утворення.

В. А. Ковда (1973) наводить вісім різновидностей елювіальних порід. Найпоширенішими з них є дрібноземний карбонатний елю­вій. Первинний елювій поширений на вивержених породах, зокрема, в Монголії, Вірменії і Криму; вторинний (неоелювий) — на вели­кій території Європи і Азії у вигляді лесу, лесовидних і сиртових суглинків. Вони наче ковдрою вкривають підстилаючі корінні породи і тому їх називають покривними.

Леси мають палеве або бурувато-палеве забарвлення і пилу­вато-суглинковий механічний склад, їм властива карбонатність, пористість, борошнистість, добра водопроникність.

Хімічний склад і фізичні властивості лесу дуже сприятливі для росту рослин. Лесовидні суглини містять менше карбонатів, трап­ляються і безкарбонатні. Вони крупнозернисті, часто шаруваті, з меншою борошнистістю і пористістю.

Леси поширені в основному в Україні, південних регіонах Ро­сії, в Середній Азії, в центрі Північної Америки; лесовидні суглин­ки — в Білорусі, Центральній Нечорноземній зоні Росії та в ін­ших районах. На цих породах сформувались чорноземні, сірі лісо­ві, каштанові та сірі пустинно-степові ґрунти

Дрібноземний сіалітний елювій у вигляді покривних суглин­ків поширений на півночі Руської рівнини.

В умовах субтропіків і тропіків ґрунти формуються на оглеє-ному залізистому каолінітовому елювії, фералітному і злітному елювії. Ці форми елювію мають низьку ємкість вбирання і мало­сприятливі для ґрунтоутворення.

Породами транзитно-акумулятивної кори вивітрювання є пролювіальні і делювіальні наноси, які формуються в передгірсь-ких районах і в підніжжях гір. На них формуються різноманітні ґрунти. В Передкарпатті та в Карпатах на таких відкладах фор­муються бурі лісові ґрунти.

Породи акумулятивної кори вивітрювання формуються на малодренованих і безстічних низовинах, депресіях, заплавних тера­сах, дельтових рівнинах тощо. Тут накопичуються продукти вивіт­рювання, які надходять з інших територій. Це механічні, хімічні і біохімічні накопичення продуктів вивітрювання, знесені з гір та з зони елювію. Ці продукти накопичуються у вигляді делювію, пролювію, алювію, озерних і прибережних відкладів. За хімічним складом вони різноманітні (безкарбонатні, загіпсовані, залізисті, засолені, сіалітні, монтморилонітові, содові, хлористосульфатні тощо).

В окремих ландшафтно-географічних умовах існує закономір­не сполучення всіх трьох типів кір вивітрювання. Так, в районах тропічного поясу (залишки стародавньої суші в Південній Амери­ці, Африці, Австралії, Індостані), де процеси вивітрювання три­вають з нижнього палеозою, а подекуди навіть з докебрію, елювій представлений злітною корою вивітрювання, транзитно-акумуля-тивна кора різноманітного складу (колювій) — каолінітовою ко­рою з участю Fе2О3 і Мn2О3 і, нарешті, акумулятивна кора — коалінітом і латеритом. Всі зазначені відклади мають низьку ємкість вбирання, що негативно впливає на родючість ґрунтів.

Крім лесу та лесовидних суглинків на території Східноєвро­пейської рівнини поширені інші ґрунтоутворюючі породи.

Льодовикові відклади (морена) — залягають невеликими остро­вами на підвищених елементах рельєфу Українського Полісся. Великі площі ці відклади займають на півночі європейської час­тини Росії та в Західному Сибіру.

Льодовикові відклади утворені з неоднорідного уламкового матеріалу, переважно суглинкового склзду з включенням гравій­ного піску, гальки, валунів. За хімічним складом морена буває карбонатна і безкарбонатна. На карбонатній морені утворені дер­ново-карбонатні, слабко- і середньо-підзолисті ґрунти (Новго­родська, Псковська, Ленінградська, Вологодська області). На безкарбонатній — середньо- і сильно-підзолисті ґрунти. За наяв­ності великої кількості валунів агрономічні властивості ґрунту значно погіршуються.

Водно-льодовикові (флювіогляціальні) відклади займають велику територію в тайгово-лісовій зоні європейської частини Ро­сії, в Білорусі, Польщі, Прибалтиці. В Україні вони займають 10,5 % території республіки, їх утворення пов'язане з діяльністю потужних льодовикових потоків.

Флювіогляціальні відклади являють собою шаруватий сорто­ваний матеріал піщаного, супіщаного, подекуди суглинкового ме­ханічного складу світло-жовтого або світло-сірого забарвлення. Основною складовою частиною їх є кварц з домішками зерен польового шпату. Подекуди в піщаній масі трапляються прошарки дрібної гальки і валунчики кристалічних порід. Механічний і хіміч­ний склад цих відкладів є несприятливим для формування високо-родючих ґрунтів.

Озерно-льодовикові відклади поширені в північно-західній частині європейської території Росії. Вони сформувались в пони­женнях стародавнього рельєфу і мають глинистий механічний склад (шаруваті стрічкові глини прильодовикових озер). Форму­вання озерних відкладів супроводжувалось накопиченням водо­розчинних солей, карбонатів і гіпсу. При пересиханні озер утворю­ються солончаки.

Алювіальну відклади поширені в заплавах річок (заплавний алювій). За віком розрізняють сучасні і стародавні алювіальні відклади. Для них характерна диференційованість за розміром час­ток і шаруватість. Механічний склад алювіальних відкладів зале­жить від їх положення відносно русла річки. Так, в прирусловій частині заплави формуються гравійно-галечникові і піщані відкла­ди, в центральній частині — піщані, в притерасній — супіщано-глинисті. На алювіальних відкладах формуються високородючі заплавні ґрунти. В Україні вони займають близько 9 % території.

Глини різного походження на території України теж часто є ґрунтоутворюючими породами. Здебільшого вони поширені на схи­лах балок, терас, в долинах річок тощо. Найпоширенішими в Україні є:

1. Червоно-бурі глини. Мають призматичну структуру, містять карбонати, іноді засолені.

2. Строкаті глини. Залягають під червоно-бурими. На сірому фоні оливкові плями, з піщаними прошарками.

3. Балтські глини. Поширені на схилах в середньому Придні­стров'ї.

4. Тортонські глини. За своїми властивостями подібні до балтських (Чернівецька область).

5. Майкопські глини (морські). Мають важкий механічний склад, дуже щільні засолені водорозчинними солями і гіпсом (Керченський півострів).

6. Сарматські глини. Сірого і зеленого забарвлення (Централь­ний і Західний Крим).

7. Карбонові і пермотріасові глини. Поширені на Донбасі. Мають сіре, червоне або зелене забарвлення. Засолені.

8. Каолінові глини. Трапляються в районах Полісся, Лісосте­пу і Степу серед виходів кристалічних порід.

Крім того, ґрунтоутворюючими породами в Україні є продукти вивітрювання твердих карбонатних порід (Південний Берег Кри­му), пухкі продукти вивітрювання магматичних порід (Приазовська і Придніпровська височини), продукти вивітрювання пісковиків (Донбас, Крим, Карпати), продукти вивітрювання глинистих сланців (Донбас, Крим, Карпати) та ін.