Карстові і суфозійні процеси

Карстові і суфозійні процеси пов’язані з діяльністю підземних вод. Вони проявляються у розчинності грунтів або у вигляді цементаціних зв’язків між їх частками, в механічному переміщенні окремих часток або значних об’ємів ґрунтових мас. Для них є характерним вертикальне переміщення за рахунок сил гравітації, яке супроводжується провалами або просіданням земної поверхні. Всі процеси відбуваються вибірково на визначених типах і різновидах ґрунтів. Так, карстові процеси пов’язані з розчинними гірськими породами, суфозія відбувається в пухких ґрунтах визначеного гранулометричного складу (піщані та мулисті ґрунти), а процеси просідання характерні для лесів, лесовидних грунтів, які мають властивість просідання. На розповсюдження і ступінь активності цих процесів вирішальний вплив мають ендогеодинамічні фактори (розривна тектоніка і хвильовий режим Землі).

Карст. Розрізняють поверхневі і підземні форми карстопроявів. У формуванні поверхневих форм велику роль відіграють провалля у співвідношенні з діяльністю поверхневих вод та атмосферних опадів.

Згідно з Д.С. Соколовим, існує чотири необхідних основних умови для виникнення і розвитку карсту: наявність рухливих вод; наявність розчинних порід; їх водопроникність; розчинна здатність вод. Ці умови значною мірою залежать від ендогеодинамічних факторів, які визначають розміщення карстових форм, густину їх проявів, інтенсивність розвитку карстів. Розчинність карстуючих порід обумовлена комплексом фізико-хімічних процесів, які визначаються енергетичним потенціалом кристалічних ґраток породоутворюючих мінералів; особливостями їх мікроструктури. Суттєву роль грає нерівномірний характер поля напруг і деформацій.

Суфозія. Під суфозією розуміють процеси механічного руйнування та виносу ґрунтів підземними водами. Інтенсивність процесів суфозії контролюється співвідношенням геометрії порового простору і гідравлічних характеристик. Поступова зміна гранулометричного складу ґрунтів, утворення сітки порожнин та промитих каналів можуть суттєво змінити водопроникність порід, збільшити припливи води в ці зони і спричинити деформації не тільки руйнівного шару, але й всієї товщі, що перекривається. При значних гідравлічних перепадах може відбуватись гідродинамічне руйнування ґрунтів, які переходять в пливучий стан. У разі прориву пливунів вони заповнюють підземні порожнини або витікають на поверхню.

Утворюються внаслідок механічного, хімічного та біологічного осадження руд у водоймах (залізні, алюмінієві, марганцеві, тощо). У процесі диференціації (за розмірами, формою, густиною уламків) утворюються розсипні родовища золота, платини, алмазів, каситеритів, корунду, монациту та інших корисних копалин. Інколи первинні утворення каолінів і латеритів розмиваються і пере відкладаються в іншому місці у вигляді більших і багатших вторинних покладів каолінів, бокситів, залізних руд. Продукти вивітрювання часто переносяться у вигляді справжніх або колоїдних розчинів. В умовах аридного клімату з таких розчинів відкладаються галогенні поклади (гіпси, ангідрити, кам’яні, калійні або магнезіальні солі). З колоїдних розчинів поверхневих вод, що переносять залізо у вигляді дрібних механічних часток, у болотах або морях утворюються родовища залізних руд.

Підводячи підсумки можна стверджувати, що всі вище перераховані процеси в тій або іншій мірі впливають як на перетворення родовищ, так і на їх формування.

3.2.4 Особливості металогенії платформ, складчастих поясів та областей тектономагматичної активізації

Найважливіші родовища корисних копалин пов’язані із зелено-кам’яними поясами, розшарованими інтрузіями та структурами протоплатформного чохла давніх платформ. Одним з провідних факторів рудогенезу раннього докембрію є широкий розвиток метаморфічних і ультраметаморфічних процесів, які обумовлювали переміщення і перерозподіл рудних елементів і - за сприятливими фізико-хімічними і структурними умовами формування метаморфогенних родовищ заліза, урану, свинцю, цинку та інших металів.

Металогенія осадового чохла платформ обумовлена в першу чергу екзогенними процесами, завдяки яким тут утворюються численні розсипні, осадові та інфільтраційні родовища заліза, марганцю, титану, олова, золота, алюмінію, нікелю, цирконію та інших елементів. З авлакогенними формаціями пов’язані стратиформні родовища свинцю і цинку, солей, бокситів і фосфоритів. З ранніми формаціями чохла асоціюють родовища марганцю і фосфоритів, молібден-ванадієві сланці, кременисто-гематитові руди, розсипи титану, горючі сланці, фосфорити. До пізніх - приурочені осадові оолітові руди заліза і марганцю, мідисті пісковики, солі й сірка в евапоритах, боксити, вугілля. З активізаційними процесами в межах давніх платформ пов’язані алмазоносні кімберліти, скарнові залізорудні й контактові графітові родовища трапів, тощо.

Висока тектонічна активність складчастих поясів обумовила виникнення в їхніх межах різноманітних родовищ корисних копалин. Кожна стадія розвитку рухливих зон відрізнялася від інших не лише геодинамічними умовами, типом осадонакопичення, магматизму і метаморфізму, а й особливостями рудогенезу, типами і видами родовищ корисних копалин.

Ранньогеосинклінальна стадія відповідає обстановкам максимального розтягнення, формуванню океанічного басейну з осьовою рифтовою зоною, де відбувається вилив толеїтових базальтоїдів, пластових інтрузій та силів основного й ультраосновного складу. У периферійних зонах океанів виникають юні острівні дуги й окраїнні моря, де накопичуються потужні сланцеві, кременисто-вулканогенні, сланцево-діабазові та інші вулканогенно-осадові формації. З цією стадією пов’язано формування родовищ платини, хрому, колчеданів, іноді золота

Протягом пізньогеосинклінальної стадіїфази стиснення переважають над фазами розтягнення, формуються розвинені й зрілі вулканічні і невулканічні острівні дуги, накопичуються андезитова, флішова та олістостромова формації.

З ранньоорогенною стадієюпов’язані родовища міді, молібдену, олова, вольфраму, вісмуту, поліметалів, золота. Характерною рисою активних континентальних окраїн, де переважно й утворюються родовища корисних копалин цієї стадії, є металогенічна зональність, яка є результатом субдукційних процесів.

Пізньоорогенна стадіявідповідає формуванню гірської країни з різко розчленованим рельєфом, інтенсивними процесами ерозії, накопиченню верхніх молас у міжгірних прогинах, проникнемо магм основного і лужного складу і виверженню платобазальтів. З цією стадією можуть бути пов’язані родовища олова, вольфраму, рідкісноземельних і інших елементів.

Процеси областей тектономагматичної активізації на давніх платформах супроводжувалися утворенням родовищ мідно-нікелевої, магнетит-апатитової, апатит-нефелінової, рідкісно-метало-карбонатитової та інших рудних формацій, пов’язаних з ультраосновними, основними і кислими лужними інтрузіями. Одним із характерних елементів зон областей тектономагматичної активізації є уран, особливо такі формації, як уранінітова, уранініт-сульфідна, альбіт-уранова та ін. У цілому для вулканічних поясів областей тектономагматичної активізації характерна така послідовність формування родовищ: скарново-магнетитові й скарново-мідні - мідно-порфірові (молібден-мідні) - штокверкові й жильні молібденіт-гюбнеритові - золото-срібло-поліметалічні - флюоритові – сурм’яно-ртутні. Іноді до цього ряду додаються олово-вольфрамові, скарново-поліметалічніі та інші родовища.

Питання для самоперевірки

1 Які особливості ендогенних геодинамічних процесів?

2 Що розуміють під терміном процес повзучості?

3 Як поділяються зсувні процеси по місцю прояву?

4 Поясніть механізм дії зсувів.

5 Поясніть механізм дії завалів та осипів.

6 Які основні умови для виникнення карсту?

7 Що таке суфозія?

8 Які особливості металогенії платформ, складчастих поясів та областей тектонічномагматичної активізації?

висновки

На основі викладеного матеріалу в циклі лекцій з “Геодинаміки” можливо в рамках існуючих на сьогоднішній день моделей зробити наступні висновки:

Агрегатний стан, в якому знаходиться речовина Землі, залежить від температури і тиску. Температура зростає за глибиною спочатку (на перших кількох кілометрах) швидко з градієнтом близько 30 град/км, потім повільніше з градієнтом в середньому близько 1 град/км. В центрі Землі температура порядку 5 – 6 тис. град., а тиск шарів, що залягають вище, досягає 3,5 млн. бар. На границі мантія-ядро температура близько 4 тис. град, і тиск порядку 1,5 млн. бар. В цих умовах залізо у зовнішньому ядрі повністю розплавлене, а внутрішнє ядро радіусу 1200 км -напівтверде. Також у напівтвердому стані (поблизу температури плавлення) знаходяться тугоплавкі силікати в більшій частині мантії. Тому вони подібно високов’язкій рідині можуть перетікати.

Земна кора та сама верхня частина мантії, які знаходяться при порівняно низьких температурах, утворюють тверду літосферну оболонку Землі. Нижня границя літосфери дуже нерівна. Товщина літосфери під океанами змінюється від 5 до 80 км, літосферні корені під континентами можуть досягати кількох сотень кілометрів. Ці уявлення про три шарувату Землю за хіміко-мінеральним складом і чотири шаруватій Землі за станом речовини отримані за аналізом сукупності великої кількості експериментальних даних і теоретичних розрахунків.

На основі геомагнітних, в основному палеомагнітних свідчень, можна зробити наступні висновки щодо будови ядра Землі та процесів, які в ньому відбуваються і границі ядро-мантія:

-ядро Землі несиметричне або несиметрична його форма, або несиметричне розташування твердого ядра в рідкому;

-на поверхні ядра знаходиться тонкий страти–фікований шар, характеристики якого відмінні від характеристик основної частини рідинного ядра;

-в межах рідинного ядра температурний градієнт вище адіабатичного;

-в рідкому ядрі має місце неперервна конвекція, швидкість якої оцінюється в 0,2 мм/с;

-одним з відображень процесів у ядрі є характерні вікові цикли змін, які з точністю до 10% складають ряд: 300, 900, 1200, 1800, 2700, 3600, 5400 та 9000 років. Це динамічні характеристики ядра:

-границя ядро-мантія має крупно масштабні неоднорідності, які, ймовірно, є гарячими плямами;

-за останні 300 млн. років рідинне ядро не зазнало жодних значних змін;

-стан приповерхневого шару рідинного ядра 16-9 тисяч років тому відрізнялося від сучасного, що може бути пов’язане із зниженою величиною магнітного моменту в інтервалі 45-10 тисяч років тому.

В XX столітті наші знання про будову внутрішніх геосфер Землі збагачувались в геометричній прогресії. Але тільки останніми роками почала утворюватися задовільна теорія походження основних поверхових утворень Землі. Тривалий час залишався загадковим фундаментальний процес виділення енергії в середині Землі, який надав земній поверхні той вигляд, який відрізняє нашу планету від інших планет земної групи та Місяця. Після багаточисельних помилкових уявлень вчені прийшли до відкриття розростання океанічного дна, що дозволило знайти нове універсальне пояснення цього процесу.

Механізм розростання дна океанів виявися причетним до виносу тепла з надр Землі. Земля діє, як малоефективна теплова машина. Тільки незначна доля тепла, що вивільнюється (від 0,001 до 0,01) перетворюється в енергію деформацій літосфери. Остання вивільнюється тектонічною діяльністю в рухомих поясах. Єдиним відомим процесом, який може утворити в літосфері сталі напруги, є певний тип конвекції в мантії. Сучасні уявлення про реологію мантії дають підстави вважати, що конвекція, ймовірно, обмежується тільки верхньою мантією (М. Ботт, 1974). Поки що існують значні розбіжності стосовно точної форми конвекції і її механізму, деформації літосфери, тощо.

На сьогоднішній день найбільш опрацьованою схемою глобальної геодинаміки, яка спирається на фізико-технічне моделювання теплової конвекції, є схема Добрецова-Кидряшкіна, яка. з одного боку, описує режими роздільної теплової конвекції у верхній та нижній мантії, з іншого - гідродинамічні особливості розвитку мантійних плюмів. При цьому подаються різноманітні геологічні, геохімічні та петрологічні наслідки розробленої концепції глибинної геодинаміки. Принципово інший підхід до проблеми глобальної геодинаміки та еволюції Землі активно розвивають японські вчені. Вони виходять, перш за все, з інтерпретації даних сейсмічної томографії. На основі цих даних японські вчені оголосили утворення нової геологічної парадигми, яка, на їхню думку, приходить на зміну тектоніки літосферних плит. Сутність цього підходу складається з наступного: глобальна геодинаміка та еволюція Землі визначаються взаємодією трьох основних динамічних оболонок, в кожній з яких домінує визначений механізм рухів. У верхній оболонці “працює” механізм тектоніки плит; в середній оболонці (включаючи цілком і нижню мантію та частину під літосферної верхньої мантії) розвивається так звана “плюм-тектоніка”; в нижній оболонці, яка співпадає з ядром Землі, має місце “тектоніка зростання ядра”. Центральним механізмом, який запускає і підтримує роботу “японської машини Землі”, є механізм раптового прориву в нижню мантію у вигляді глобального нисхідного плюму (“аваланша”), який призводить до утворення компенсуючого глобального висхідного плюму. Коли останній опиняється під суперконтинентом – Пангеєю, він викликає розпад останньої на окремі континенти з утвореними між ними океанами. При подальшій еволюції геодинамічної системи на границі 670 км (але вже в нових зонах субдукції) продовжується поступове накопичення важкої речовини, яке знову завершується проривом лави (її критичної маси) в нижню мантію у вигляді нового глобального нисхідного плюму. Над ним поступово формується новий суперконтинент - Пангея, потім цикл Вільсона повторюється знову.

Згадані дві схеми-моделі мають свої переваги та вади. Перша є більш кількісною за характером, друга - більше базується на експериментальних даних, але недоведена до кількісного рівня.

Значні досягнення в області моделювання теплової мантійної конвекції, отримані за останніх 10-15 років, не означають, що при аналізі проблеми глобальної геодинаміки та еволюції Землі слід обмежуватися рамками виключно теплової конвекції в мантії. Більші перспективи можуть бути пов'язані із загальною термохімічною постановкою проблеми мантійної конвекції та глобальної геодинаміки.

Про це свідчить останні роботи російських вчених, що висунули ротаційно – флюїдну гіпотезу глобальної тектоніки (М. Павленкова, А. Маракушева, Б. Лутц, В. Шолпо, Ю. Пущаровський та ін.). В рамках поданої концепції дається ґрунтовне пояснення механізмів тектоносфери; процесів, які відбуваються в мантії, пояснюється утворення континентальної та океанічної кори роллю глибинних флюїдів. Перелік явищ пояснюються запропонованою гіпотезою можна продовжити і він безумовно буде поповнюватися в подальшому. Тому, що ротаційно-флюїдальна геодинаміка, на думку авторів, переводить пізнання геодинамічних процесів на новий рівень, рівень термодинаміки нерівно зважених (нестійких) систем, в область нелінійної геології.

Такий перехід в любому випадку необхідний, тільки тоді за допомогою викладеної автором гіпотези або інших нових уявлень, можливо буде пояснити все різноманіття явищ на Землі, що спостерігаються.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Механізм дії завалів та осипів	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.