Неограниченный в плане водоносный горизонт

В областях полярного и  нивального климата господствует морозное выветривание. Образуется обломочный криогенный элювий, подробнее рассматриваемый  ниже в связи с мерзлотными  процессами.

В условиях аридного (сухого) климата пустынь, где из-за недостатка воды миграция активных веществ очень  ограничена, элювиальный покров формируется  в основном вследствие физического  выветривания. Представлен элювий обломочным материалом из глыб, щебня и дресвы разрушенных материнских пород. Химическое выветривание проявляется  локально, в виде корок пустынного загара, гипсовых корок и солончаков.

В полузасушливых (семиаридных) областях физическое выветривание может  привести к образованию пылеватых  частиц, возникает кора выветривания, обогащенная карбонатами. Образовавшиеся здесь карбонаты и другие соли остаются в коре не выщелоченными  из-за недостатка воды. Мощность коры выветривания небольшая, окраска светлая, желтовато-серая.

В областях с гумидным (влажным) и теплым климатом кора выветривания достигает полного развитие. Происходит интенсивный вынос подвижных  продуктов выветривания, способствующий гидролизу силикатов, превращению  их в глинистые минералы с выщелачиванием оснований и установлением кислой реакции среды (кислый сиаллитный элювий). Возникший при выветривании богатых  алюмосиликатами магматических  и метаморфических пород (гранитов, гнейсов и др.) каолинит может образовать месторождения каолина.

В условиях жаркого и влажного климата происходит дальнейшее разложение и достаточно устойчивых алюмосиликатов на гидраты окиси алюминия и железа, которые образуют латеритную кору выветривания (аллитный элювий). Образовавшиеся при  этом бокситы могут достигать  промышленных скоплений. Кора выветривания здесь окрашена в яркие красные  и оранжевые тона.

Элювий областей влажного климата представлен преобладающе остаточными глинами. Вследствие того что процессы химического выветривания начинаются и быстрее всего протекают  в поверхностной части земной коры, а с глубиной замедляются  и ослабевают, наблюдается вертикальная зональность сложного элювиального профиля мощных кор выветривания тропиков и субтропиков. Верхние  горизонты коры выветривания обычно представлены более глубоко измененными  разностями элювия, а ниже располагаются  все менее измененные элювиальные  образования, часто сохраняющие  структуру и текстуру материнских  пород .

На состав элювиальных  образований, мощность и сохранность  коры выветривания влияет, кроме климата  и состава исходной породы, рельеф местности и интенсивность вертикальных восходящих тектонических движений и положение уровня грунтовых  вод. В малоподвижных платформенных  областях на выровненных водоразделах и плато, где ослаблены процессы денудации, элювиальный покров достаточно широко развит и хорошо сохраняется. В областях новейшего горообразования, отличающихся активными тектоническими поднятиями и активными денудационными процессами, за которыми не успевают процессы химического выветривания, не образуется мощной коры выветривания с полным элювиальным профилем.

Породы, отличающиеся составом, структурой, текстурой, трещиноватостью, растворимостью и т. п., по-разному  подвергаются процессам выветривания (избирательное или селективное  выветривание), в результате которого создаются различные формы выветривания. При выветривании часто препарируется  и лучше проявляется трещиноватость пород, подчеркивающая, например, столбчатую или шаровую отдельность базальтов, столбчатую или матрацевидную гранитов и т.д. .В сочетании с эоловой или водной обработкой создаются формы микрорельефа — ниши, карнизы, соты, ячеи и т. п.

Органическое выветривание

Органическое выветривание выражается в преобразовании горных пород растениями и животными. Корни  растений, проникающие в породу по трещинам и порам, кроме физического разрушения породы, извлекают из нее необходимые для жизнедеятельности минеральные вещества (К, Р, S, Са, Na, Мg, Fе, Аl, Si и др.), а после отмирания разлагаются на органические кислоты, которые усиливают активность химических процессов (растворение и гидролиз) и превращаются в новые минеральные соединения. Особенно большую роль в таком биологическом круговороте вещества играют микроорганизмы (грибки и бактерии).

Почвы

Органическое выветривание имеет существенное значение при  образовании почв, которые формируются  в верхней части коры выветривания за счет биохимических преобразований ее и обогащения органическим веществом (т.е. одновременно процессов выветривания и почвообразования). Существенным признаком почвы является ее плодородие. Последнее обусловливается наличием гумуса или перегноя, образующегося  при разложении органических остатков и состоящего из гуминовых (гуминовой  и ульминовой) и фульвокислот (креновой и апокреновой). Гуминовые кислоты  окрашены в черный или коричневый цвет, грубодисперсны, химически менее  активны в сравнении с более  подвижными, тонкодисперсными бесцветными  фульвокислотами.

Степень интенсивности почвообразовательных процессов зависит от климата, растительности, состава исходных пород и рельефа  местности, но главную роль играют климатическая  обстановка и характер растительности. В условиях влажного климата инфильтрующаяся  в большом количестве в почву  влага осуществляет интенсивный  промыв и вынос гумуса и растворенных веществ в нижние горизонты почвы. В сухом климате при недостатке влаги промыва практически нет, растворение слабое. В зависимости  от состава растительности образуется различный по составу гумус. Из древесной  растительности возникает гумус, богатый  фульвокислотами, и в лесной зоне гумус более активен, что приводит к более быстрому разложению горных пород и почвообразованию. В степях в гумусе из травянистой растительности много гуминовых кислот, следовательно, меньшая скорость и глубина процесса почвообразования. Оба фактора (климат и растительность) взаимосвязаны  и действуют совместно, обусловливая соответствующую широтную и вертикальную зональность в распределении  типов почв.

Основные типы почв. Все  почвы можно разделить на два  ряда: элювиальные (автоморфные) и гидроморфные почвы.

Элювиальные почвы формируются  в условиях глубокого залегания  грунтовых вод на междуречьях, когда  атмосферные осадки, проникая глубоко, обеспечивают активный вынос продуктов  выветривания и органического разложения. В профиле этих почв выделяется два  основных генетических горизонта сверху вниз: 1) элювиальный, или горизонт вымывания (A), отличающийся преимущественным выносом веществ в нижние горизонты. Верхняя часть его выделяется как перегнойно-аккумулятивный подгоризонт (А1), где идет основной процесс накопления гумуса; 2) иллювиальный, или горизонт вмывания (B), где происходит накопление веществ, вынесенных из других частей почвы. Ниже располагается слабо измененная материнская порода или глубокая часть коры выветривания (С) — подпочва. К этому ряду относится большинство почв земного шара. Из них наиболее важны подзолистые почвы, характерные для лесной зоны умеренного климата, и черноземные почвы степной зоны умеренного пояса.

Подзолистая почва формируется  в лесах, в условиях достаточного количества осадков, которые, просачиваясь глубоко вниз, интенсивно выщелачивают верхние горизонты. Из горизонта  А в горизонт В выносятся коллоидные растворы гидратов Al и Fe; остается только кварц; гумуса почти нет. Поэтому  в элювиальном горизонте под  маломощными лесной подстилкой и  перегнойно-аккумулятивным горизонтом (А1) образуется светлоокрашенный, лишенный питательных веществ бесплодный подзолистый горизонт (А2) мощностью 0,1—0,25 м. В горизонте В происходит коагуляция гидратов Fe и Al, что приводит к цементации и окрашиванию в  бурые тона на глубину до 0,9 м.

Черноземная почва развивается  в зоне травянистых степей, где  количество осадков приблизительно равно испарению. Происходит просачивание на глубину 1—2 м, и затем летом  — высыхание. Выносятся в иллювиальный горизонт (В) только легкорастворимые хлориды, сульфиды, карбонаты, а окислы Fе, А1 и Si остаются. Гумус в нейтральной  среде коагулирует, становится неподвижным  и накапливается в почве, составляя  иногда до 25% веса и обеспечивая плодородность  черноземных почв, достигающих мощности 1—1,4 м. При движении к югу от степной  полосы ближе к пустыне, где растительности и осадков становится все меньше, уменьшается и количество гумуса; процессы почвообразования затухают, окраска становится светлее; черноземные  почвы сменяются последовательно  каштановыми (0,7 м), бурыми (0,5—0,6м) и  сероземами (0,2—0,3м).

Гидроморфные почвы развиваются  в условиях избыточного переувлажнения вследствие неглубокого залегания  грунтовых вод, когда просачивание вниз и промывка атмосферными осадками исключается. В этом случае возможна обратная миграция влаги по капиллярам вверх в сухое время года. Горизонты  А и В выделить трудно.

В жарких степях и пустынях, где воды минерализованы, при испарении  в этих условиях вследствие засоления  образуются солончаки, гипсовые, содовые, глауберовые, чаще натровые (NаС1).

К северу от подзолистых  почв, в полосе тундр, происходит также  замещение элювиальных почв гидроморфными. Встречаются они еще и в  зоне тайги отдельными пятнами среди подзолистых почв, в переувлажненных низинах, так же, как и солончаки в степной полосе среди каштановых почв. В тайге такие почвы называются торфяно-болотными. Из-за переувлажнения и слабого доступа кислорода происходит обугливание растительных остатков, образование торфа; в восстановительной среде окись Fе переходит в закись; под торфяной подушкой (до 0,5 м) вследствие гидролиза алюмосиликатов образуется зеленовато-серый оглеенный горизонт — болотный глей. В тундре торфяно-глеевые почвы развиты почти повсеместно и, в отличие от лесных, маломощны (0,2—0,3 м).

В связи с особенностями  состава материнской породы возникают  почвы литогенного ряда. В лесной полосе на карбонатных породах образуется перегнойно-карбонатная почва, или  рендзина, обогащенная гумусом. На кварцевых  песках образуются подзолистые почвы, где резко (до 1—2 м) возрастает мощность горизонта А2 (боровые пески). В  степях и пустынях образуются солонцы, содержащие растворимые соли по всему  профилю; в отличие от солончаков, где засоленность резко увеличивается  кверху, в солонцах она может возрастать книзу, что связано с составом материнской породы.

При изменении геологических  условий почвы, как и элювий вообще, могут быть перекрыты какими-либо континентальными отложениями. Изучение таких погребенных почв и элювия имеет важное значение в геоморфологии  и четвертичной геологии, поскольку  оно помогает восстановить историю  развития рельефа и климата.

 Тепловой режим  земной коры и характеризующие  его показатели.

Общая характеристика теплового  поля Земли.

Источниками теплового поля Земли являются процессы, протекающие  в ее недрах, и тепловая энергия  Солнца. К внутренним источникам тепла  относят радиогенное тепло, которое  создается благодаря распаду  рассеянных в горных породах изотопов урана, тория, калия и иных радиоактивных  элементов, и тепло, обусловленное  различными процессами, протекающими в Земле (гравитационной дифференциацией, плавлением, химическими реакциями  с выделением или поглощением  тепла, деформацией за счет приливов под действием Луны и Солнца и  некоторыми другими). Тепловая энергия  перечисленных источников, высвобождающаяся на земной поверхности в единицу  времени, значительно выше энергии  тектонических, сейсмических, гидротермальных  процессов.

Внутреннее тепловое поле отличается высоким постоянством. Оно  не оказывает влияния на температуру  вблизи земной поверхности или климат, так как энергия, поступающая  на земную поверхность от Солнца, в 1000 больше, чем из недр. Вместе с тем  среднее тепловое воздействие Солнца не определяет теплового состояния  Земли и способно поддерживать постоянную температуру на поверхности Земли  около 0 С. Фактически же благодаря изменению  солнечной активности температура  приповерхностного слоя воздуха, а  с некоторым запаздыванием и  температура горных пород изменяются.

Суточные, сезонные, многолетние  и многовековые вариации солнечной  активности приводят к соответствующим  циклическим изменениям температур воздуха. Чем больше период цикличности, тем больше глубина их теплового  воздействия. Например, суточные колебания  температуры воздуха проявляются  в почвенном слое глубиной 1 - 1,5 м. Это связано с переносом солнечного теплового потока за счет молекулярной теплопроводности пород и конвекции  воздуха, паров воды, инфильтрирующихся  осадков и подземных вод. Сезонные (годовые) колебания вызывают изменения  температур на глубинах до 20 - 40 м. На таких  глубинах теплопередача осуществляется в основном за счет молекулярной теплопроводности, а также движения подземных вод. На глубинах 20 - 40 м располагается  нейтральный слой (или зона постоянных годовых температур). В нем температура  остается практически постоянной и  в каждом районе в среднем на 3,7 С выше среднегодовой температуры  воздуха. Многовековые климатические  изменения сказываются на вариациях  температур сравнительно больших глубин. Например, похолодания и потепления в четвертичном периоде влияли на тепловой режим Земли до глубин 3 - 4 км.

Таким образом, если не учитывать  многовековых климатических изменений, то можно считать, что ниже зоны постоянных температур (на глубинах свыше 40 м) влиянием цикличности солнечной активности можно пренебречь, а температурный  режим пород определяется глубинным  потоком тепла и особенностями  термических свойств пород.

 Региональный тепловой  поток в земной коре.

Ниже нейтрального слоя температура  пород повышается в среднем на 3 С при погружении на каждые 100 м. Это объясняется наличием регионального  теплового потока от источников внутреннего  тепла Земли, поднимающегося к поверхности. Его величину принято характеризовать  плотностью теплового потока (или  просто тепловым потоком) . Среднее  значение теплового потока как на суше, так и в океанах одинаково  и составляет 0,06 Вт/м2 , отклоняясь от него не более чем в 5 - 7 раз. Постоянство  средних тепловых потоков суши и  океанов при резком изменении  мощностей и строения земной коры свидетельствует о различии в  тепловом строении верхней мантии. Поэтому аномалии тепловых потоков, т.е. отклонения от установленных средних  потоков, несут информацию о строении и земной коры, и верхней мантии.