Перенос и отложение продуктов выветривания (седиментогенез)

Процессы переноса и отложения осадочного материала нераз­рывно связаны и составляют единую стадию осадкообразования — седиментогенез.

Преобладающая часть продуктов выветривания выносится из зоны выветривания и отлагается вдали от места разрушения ма­теринских пород. Основными агентами переноса являются текучие воды, движущийся лед и ветер. Значение этих агентов различно для различных климатических зон. В связи с этим целесообразно рассмотреть условия осадкообразования раздельно в зонах гумид-ного, аридного и нивального климата. Гумидный климат характе­ризуется преобладанием количества метеорных осадков над испа­рением и температурными условиями, разрешающими существова­ние воды в жидкой фазе по крайней мере в течение теплой части года; аридный (засушливый) климат отличается преобладанием испаршия над массой атмосферных осадков; нивальный (ледо­вый) — отсутствием воды в жидкой фазе и отрицательными темпе­ратурами на протяжении почти всего года.

Седиментогенез в областях с гумидным климатом. Главным агентом переноса и осаждения продуктов выветривания в обла­стях с гумидным климатом являются текучие воды — дождевые, талые и реки.

Продукты механического раздробления, образующие обломки различного размера, вплоть до коллоидальных частиц, переносят­ся водными потоками различными способами: 1) путем волочения по дну, 2) в виде грубой механической взвеси, 3) в виде коллоид­ных (золи) и субколлоидных (суспензии) растворов

Продукты химического выветривания образуют истинные или коллоидные растворы. Форма переноса различных групп химиче­ских соединений имеет избирательный характер (Страхов, 1960). Минералы, слагающие глины, переносятся главным образом в ви­де суспензий, а также в виде золей и механических взвесей. Со­единения железа, марганца, фосфора и многих микроэлементов (ванадия, хрома, никеля, кобальта, меди и др.) переносятся в ви­де коллоидных растворов или суспензий. Карбонаты кальция и магния, а также кремнезем переносятся главным образом в виде истинных ненасыщенных растворов. Значительные массы карбо­натов перемещаются также в виде механической взвеси горными реками. Хлориды и сульфаты калия, натрия, кальция, магния и некоторых других элементов переносятся исключительно в виде истинных растворов, причем концентрация этих растворов в реч­ных (золи) и субколлоидных (суспензии) растворов.

Перенос осадочного материала сопровождается частичным его отложением еще в процессе перемещения. Осаждение продуктов механического раздробления на пути переноса происходит под влиянием гравитационных сил и наступает в тот момент, когда гидродинамическая энергия текущей воды становится неспособ­ной передвигать частицы определенного диаметра.

В результате переноса и отложения дождевыми и талыми во­дами образуются делювиальные (на склонах) и пролювиальные (у подножия склонов) осадки. Перенос в данном случае осуществля­ется обычно на небольшое расстояние, поэтому частицы, слагаю­щие эти осадки, слабо окатаны и плохо сортированы.

Речные воды перемещают громадное количество осадочного материала. Подсчеты показали, что все реки земного шара выно­сят за один год в конечные бассейны седиментации — моря, озера, океаны — около 13 млрд. т продуктов механического раздробления и около 5 млрд. т продуктов химического разложения материн­ских пород. Кроме того, значительное количество осадочного ма­териала (аллювий) отлагается в руслах и долинах рек. Грануло­метрический состав аллювиальных осадков зависит главным обра­зом от скорости течения реки. Для равнинных рек, скорость дви­жения воды в которых обычно не превышает 0,5—1 м/сек, харак­терны песчаные и глинистые осадки, для горных рек, где ско­рость движения воды значительно больше (5—10 м/сек), — гру­бозернистые. Наибольшая часть осадочного материала отлагается

в дельтах рек. Здесь, кроме песчано-глинистых осадков, частично осаждаются продукты коллоидных растворов, а в заболоченных дельтах иногда накапливается органическое вещество.

Основная масса продуктов физического и химического вывет­ривания осаждается в конечных водоемах стока — морских бас­сейнах и озерах.

В процессе осаждения материала из растворов большую роль играют организмы, обладающие способностью извлекать из мор­ской воды и концентрировать в теле, скелете или раковине крем­незем, карбонаты, фосфор и другие вещества. После гибели таких организмов на дне водоемов образуются кремнистые, карбонат­ные, фосфатные осадки.

Особое значение имеет наземная и водная растительность, кон­центрирующая углерод. Обширные заболоченные леса дали нача­ло торфу и ископаемым углям, а фитопланктон морей и лагун по­служил материалом для образования нефти.

Седиментогенез в областях с аридным климатом. Главным агентом переноса в областях с аридным климатом является ветер.

Ветер возникает благодаря неравномерному нагреванию возду­ха. Перенос обломочного материала ветром характеризуется спе­цифическими особенностями по сравнению с аналогичными процес­сами, происходящими в водной среде. Различие это обусловлено значительно меньшей плотностью воздуха, в силу чего транспор­тирующая способность ветра примерно в 300 раз меньше, чем во­ды, двигающейся с такой же скоростью. Тем не менее перенос и отложение осадочного материала ветром играет важную роль. Так, например, в Среднем и Южном Каспии эоловая пыль со­ставляет в донных осадках по весу 13%. О дальности переноса ветром пирокластического материала говорит тот факт, что пеп-ловые частицы, выброшенные в атмосферу во время извержения кавказских вулканов, образовали мощные слои туфов в Воронеж­ской области.

Мелкие частицы переносятся ветром во взвешенном состоянии, а песчинки, гравий и мелкая галька перемещаются главным об­разом путем перекатывания. В процессе переноса обломочные частицы окатываются и сортируются по размеру. Эоловые пес­ки являются наиболее отсортированными. В результате дея­тельности ветра образуются барханы и дюны, песчаные гряды и бугры.

В областях с засушливым климатом осадки выпадают редко и обычно в виде кратковременных обильных ливней. У подножия гор после таких ливней возникают веерообразные конусы выноса обломочного материала. Процессы дезинтеграции горных пород проходят в аридных зонах настолько интенсивно, что коренные породы возвышенностей часто оказываются полностью погребен­ными под собственными обломками.

Преобладание испарения над количествам выпадающих осад­ков создает благоприятные условия для химического отложения

легкорастворимых соединений в озерах и лагунах. Существует оп­ределенная климатическая закономерность распространения озер­ных осадков: содовые озера с невысокой минерализацией воды располагаются на периферии аридной зоны, сульфатные озера с более высокой минерализацией — в полупустынях и хлоридные озера с высокой минерализацией вод — в центральных частях аридных зон (в пустынях).

В лагунах при небольшой концентрации растворов осаждается кальцит, при увеличении концентрации — последовательно доло­мит и гипс с примесью карбонатов и, наконец, при концентрации выше 27% осаждаются хлориды и сульфаты.

Седиментогенез в областях с нивальным климатом. В ниваль-ной зоне главным агентом переноса является движущийся лед. Второстепенное значение имеет перемещение и накопление облом­ков на склонах под действием силы тяжести, а по периферии лед­ников — под действием воды, образовавшейся в результате таяния льда.

В настоящее время ледники занимают около 10% поверхности С}ши, покрывая территории полярных областей и вершины высо­ких гор. В эпохи материковых оледенений роль ледников была значительно больше. Скорость движения ледников изменяется в широких пределах. Так, например, ледник Федченко движется со скоростью 0,5—0,8 м в сутки, ледники Альп 0,1—0,4 м, Гималаев 2,0—3,5 м, а скорость движения, ледников Гренландии достигает 10—38 м в сутки. В результате движения ледников на их поверх­ности и внутри льда перемещается различный обломочный мате­риал: от тонких глинистых частиц до глыб огромного размера. Этот материал отлагается при таянии и отступании ледника в виде различных моренных образований, представляющих собой смесь глины и песка с гравием и валунами. Характерной особен­ностью морен является полное отсутствие сортировки материала. С деятельностью ледниковых вод связаны такие образования, как флювиогляциальные пески и ленточные глины.

Следует отметить важную транспортирующую роль айсбергов и припайных льдов, образующихся на границе с сушей и неодно­кратно взламывающихся нриливно-отливными течениями и силь­ными штормами.

Общее количество обломочного материала, переносимого лед­никами, не подсчитывалось. Имеющиеся единичные определения свидетельствуют о значительной роли ледников как фактора пе­реноса и отложения продуктов физического выветривания (напри­мер некоторые альпийские ледники выносят в год более 6000 м^ъ обломочного материала).

На склонах гор в областях с нивальным климатом, помимо пе­реноса и отложения обломочного материала льдом, происходит пе­ремещение и накопление продуктов морозного выветривания, об­разующих порой обширные каменные россыпи.