Экзогенные геологические процессы

1. Экзогенные геологические процессы

Геологическая работа атмосферы

2.

Вид Земли из Космоса

3.

Солнце

4.

Геологические процессы
Геологические процессы -
это физикохимические процессы, протекающие внутри Земли
или на её поверхности и ведущие к изменению её
состава и строения.
•Эндогенные процессы глубинные, внутренние
•Экзогенные процессы внешние, поверхностные

5.

6.

7.

Экзогенные
процессы
Эндогенные
процессы
•Выветривание
• Геологическая деятельность
ветра
•Магматизм
•Геологическая деятельность
поверхностных вод
•Тектоника
•Геологическая деятельность
подземных вод
•Метаморфизм
•Геологическая деятельность
снега, льда, вечной мерзлоты
•Геологическая деятельность
человека

8.

Внешние оболочки земли
Атмосфера
(ионы воздуха до 2 тыс.км
заряженные ионы - до 90 тыс.км)
Состав:
азот - 78%, кислород - 21%,прочие -1%
Гидросфера
(70,8% земной поверхности
1 370 млн.км3 - океаны
4 млн км3 -воды суши
25 млн.км3 -ледники
400 млн.км3-подземные воды)
Биосфера
(нижняя граница - 3
Экзосфера ( свыше 800км)
общий вес живого 1
Ионосфера ( от 85 до 800км)
Мезосфера ( от 55 до 80км)
Стратосфера ( от 9-18 до 50км)
Тропоосфера ( от 0 до 8-17км)

9.

Воздушная оболочка Земли возникла в результате выделения газов при вулканических
извержениях. С появлением океанов и биосферы она формируется и за счет газообмена с водой,
растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах. Сколько газов
поступает из недр Земли, примерно столько же их рассеивается в открытом космосе. Это
происходит после многих химических реакций в атмосфере. По мере удаления от Земли
ослабевает сила тяжести, и рассеяние усиливается. Толщина атмосферы равна приблизительно 2
тысячам километрам, хотя ее верхняя граница как таковая отсутствует. Строение и состав
атмосферы отличается у поверхности Земли и на высоте.
В атмосфере выделяются несколько слоев, отличающихся друг от друга температурой. Нижний
ее слой – тропосфера – нагревается снизу от Земли, которая в свою очередь нагревается
солнечными лучами. Непосредственный нагрев воздуха за счет поглощения им солнечных лучей
в десятки раз меньше.
С высотой нагрев уменьшается, и это понижает температуру воздуха в среднем от +14 С на
уровне моря до -55 С на верхней границе тропосферы. Этому способствует охлаждение и
расширение поднимающегося воздуха» а препятствует выделение тепла при конденсации
водяных паров. На верхней границе тропосферы радиационный нагрев воздуха солнцем
уравнивается с нагревом от Земли.
Выше тропосферы существует слой с постоянной низкой температурой – тропопауза. В
тропиках, где солнечные лучи падают отвесно или почти отвесно и где суша и море нагреваются
сильнее, толщина этого слоя 14 – 16 км. В полярных областях, где косые лучи слабо нагревают
Землю, тропопауза тоньше – всего 8 – 10 км. Нагрев же воздуха проходящими лучами солнца не
зависит от угла их падения на землю или даже возрастает с удлинением их пути в атмосфере.
Выше тропопаузы роль воды и суши в нагреве столь мала, что воздух с высотой вначале
медленно, а потом все быстрее нагревается примерно до -3 С на высоте около 50 км. Этот слой
называется стратосферой. Она нагревается за счет поглощения ультрафиолетовой солнечной
радиации озоном.
Выше озонового слоя, в мезосфере, температура вновь убывает с высотой. Новый нагрев воздуха
происходит еще выше, в термосфере, он тоже связан с поглощением ультрафиолетовой радиации
и сопровождается ионизацией атмосферы. Выше 1 тысячи км, в экзосфере, частицы газов
(водорода) рассеиваются в околоземном космическом пространстве и навсегда покидают
окрестности нашей планеты.

10.

Сложные химические реакции в верхних слоях атмосферы – выше 50 км – делают ее электропроводной
и создают слои, отражающие радиоволны. Это позволяет проводить дальнюю радиосвязь вокруг Земли.
Поскольку при реакциях выделяются ионы, верхнюю часть атмосферы (мезосферу и термосферу
вместе) называют также ионосферой. Облучение солнечными электронами ионов в верхней атмосфере
часто приводит к свечениям. Самое эффектное из них – полярное сияние. Следует отметить, что такая
структура атмосферы типична для всех обладающих атмосферой планет Солнечной системы.
Исключение составляет лишь земная, у которой есть стратосфера. Содержащийся в ней озон создает
условия для уникального температурного режима. Газовый состав нижней части атмосферы, в
особенности тропосферы, почти постоянен. Меняется лишь количество водяных паров и взвешенных
частичек органического и минерального происхождения (аэрозолей). Важная составная часть
атмосферы – водяной пар. Его концентрация составляет около 0,16% от объема атмосферы, колеблясь у
земной поверхности от 8% в тропиках до 0.00002% в Антарктиде. С высотой его количество быстро
убывает. Общий слой воды в атмосфере составляет в среднем около 2 см (1,6 – 1,7 см в умеренных
широтах). В результате конденсации водяного пара в капли образуются облака. При малых размерах
капли поднимаются вверх вертикальными потоками воздуха, где могут вновь испариться или слиться
вместе. На льдинках или твердых частичках их вес растет быстрее площади сечения, и капли или
кристаллы льда выпадают в виде осадков – дождя и снега. Облака, которые обычно закрывают около
половины всей поверхности Земли, находятся в тропосфере. В верхней части атмосферы облака редки.
Это так называемые перламутровые, серебристые облака. Газовый состав в стратосфере и даже в
нижней мезосфере близок к тропосферному. Главная особенность нижней стратосферы – повышенное
содержание трехатомного кислорода – озона (О3) на высотах 20 – 30 км. Озон образуется из кислорода
под воздействием ультрафиолетовых лучей, которые он поглощает, предохраняя от них живые
организмы. В вышележащих слоях для его образования не хватает кислорода, в нижележащих –
ультрафиолетовой радиации. Общее содержание озона в столбе атмосферы соответствует 2 – 4 мм слоя
чистого озона при приземных давлении и температуре воздуха. Общее содержание озона измеряется в
"единицах Добсона", равных 0,01 мм чистого озона в приземных условиях, и колеблется от 150 до 450
этих единиц. Выше 90 км в результате фотохимических реакций меняется химический состав
атмосферы. Она обогащается легкими газами. Выше 600 км преобладает гелий, а выше 1600 км
водород. Объем атмосферы огромен, в 3 тысячи раз больше, чем объем гидросферы, включая океан.
Однако масса атмосферы в 300 раз меньше чем гидросферы, и составляет лишь 5,3 миллиардов т против
1,3 триллионов т в гидросфере. 80% массы атмосферы приходится на тропосферу, где воздух плотнее,
но даже у поверхности Земли плотность воздуха в тысячу раз меньше (1 кубический метр весит около 1
кг), чем у воды. С высотой плотность воздуха уменьшается во много раз.

11.

Однако для нагрева всей атмосферы требуется 5,3 – 1021
Дж/кг, а для нагрева только активного слоя океана (260метровый слой перемешивания) – 36 1022 Дж/кг, т.е. в
700 раз больше. Поэтому океан смягчает климат на
Земле. Теплоемкость активного слоя суши (глубиной
примерно 16 м) близка к атмосферной.

12.

Формирование атмосферы и гидросферы
После своего образования около 4600 млн. лет тому назад планета Земля,
вероятно, уже не меняла своей формы. Ее химический состав также остался
первоначальным, однако, распределение отдельных химических элементов
существенно изменилось. Поверхность Земли в отсутствии гидросферы не
носила следов эрозии. Первичная атмосфера Земли, возникшая из
межзвездного газа, состояла преимущественно из водорода и гелия.
Однако гравитация Земли не могла удержать легкие газы, и значительная
часть их ускользала в межпланетное пространство, а оттуда под действием
солнечного ветра эти газы вытеснялись за пределы солнечной системы.

13.

Современная «кислородная» земная атмосфера
имеет
вторичное
происхождение.
Она
пополнялась и пополняется за счет газов,
выделяющихся
при
жизнедеятельности
организмов
на
поверхности
Земли
и
вулканической деятельности земных недр.
Биогенное происхождение имеет практически весь
свободный кислород атмосферы. Видимо, лишь в
течение короткого времени Земля оставалась
безводной.
Ее
гидросфера
сложилась
приблизительно таким же путем, как и атмосфера
— сначала в виде водяных паров, которые по мере
понижения температуры конденсировались и
выпадали в виде осадков.

14. Стадии образования осадочных пород

После
формирования на Земле атмосферы и гидросферы
первичный рельеф Земли начинает интенсивно разрушаться.
Начинается мобилизация вещества для будущих осадков, его
перемещение к месту отложения, сам процесс седиментации, или
накопления осадка. После накопления осадка наступает вторая
важнейшая стадия – образование из осадка породы, - которая
называется диагенезом. Процессы разрушения первичных пород,
транспортировки продуктов разрушения и формирования новых
осадочных пород относятся к экзогенным геологическим
процессам. Их движущей силой является энергия Солнца и
гравитационная энергия. Образовавшаяся осадочная порода,
попадая на все большие глубины с повышающимися температурой
и давлением, вынуждена приспосабливаться к ним и сильно
меняться, так как ее составные части и строение были
сформированы в совсем иных термодинамических условиях
экзосферы. Эти изменения называются катагенезом.

15. Таким образом, формирование осадочных пород проходит следующие надстадии и стадии:

I. Седиментогенез.
1.
2.
3.
Выветривание.
Денудация (разрушение и перенос) вещества.
Накопление, или седиментация.
II. Литогенез.
4.
Диагенез.
5.
Катагенез,
Большинство пород проходит все эти стадии. Однако в истории
многих пород ряд стадий выпадает, либо они еще не вступили
в превращения той или иной стадии.

16. Выветривание.

Выветривание
–
это
совокупность
процессов разрушения, изменения и
новообразования минералов и
горных
пород в поверхностных условиях под
действием физических, химических и
биохимических процессов без переноса
продуктов выветривания. А.Е. Ферсман
назвал зону выветривания – зоной
гипергенеза.

17.

Это процесс приспособления минералов и
горных пород, сформированных в
различных условиях к экзосфере – новой
открытой системе. В процессе
выветривания (или гипергенезе)
формируются коры выветривания.

18.

Выделяют две стадии выветривания:
физическое (механическое) и
химическое. Тип, мощность и
распространенность на площади кор
выветривания в значительной степени
зависят от климата и длительности
экспонирования. Все изменения осадков
и пород в условиях открытой системы
относятся к выветриванию.
Выветриванию подвергаются как
породы, так и осадки.

19.

Продуктами
выветривания
являются как выносимые газовые
и жидкие компоненты, так и
остающиеся на месте в виде
элювия рыхлые и твердые
породы, как водные, так и
безводные
соединения,
как
окисленные,
так
и
восстановленные.

20. Физическое выветривание

Физическое
выветривание
Колебания
температуры
Работа организмов
Морозное
выветривание
EXIT

21. Физическое выветривание

.Проявляется
Физическое выветривание
как на суше, так и на дне океанов. Главным фактором
физического выветривания является температурные колебания: суточные,
сезонные,
а
также
погодные,
которым
особенно
подвержены
полиминеральные породы суши. Вследствие анизотропии кристаллов
коэффициенты их линейного расширения при нагревании днем или летом
различаются по разным направлениям, что даже при небольшом числе
повторений в твердом теле порождает микротрещины, которые со временем
расширяются. Монолитная порода становится рыхлой, превращается в
каменистый развал сначала блоковый, потом глыбовый, щебенчатый,
дресвяный, песчаный и, наконец, алевритовый. В данном случае физическое
выветривание происходит внутри породы без участия внешних агентов.
Может происходить выветривание и при участии посторонних веществ. И
тогда оно называется механическим выветриванием. Механическому
выветриванию способствует и рост кристаллов солей в капилярных
трещинах и порах пород. Сильно разрушает породы замерзающая в
трещинах и порах вода. Корни растений, проникая по микротрещинам
расклинивают их и разрывают породу. Роющие животные, а также человек
своей хозяйственной деятельностью способствует физическому разрушению
пород. Продукты физического выветривания, оставшиеся на месте
разрушения, формируют элювиальные отложения.

22. Химическое выветривание

• Окисление
Разрушение
горных пород
Гидратация
при
взаимодействии
их с химически
активными
• Карбонатизация
элементами
атмосферы и
гидросферы
• Растворение

23. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ – вся совокупность продуктов выветривания занимающих значительные площади

Схема образования коры выветривания на тектонически неактивных площадях
(по Н.М. Страхову):
1- свежая порода; 2 – зона дресвы, химически малоизмененной;
3 – гидрослюдисто-монморилонитово-бейделлитовая зона;
4 – каолинитовая зона; 5 – охры Al2O3; 6 – панцирь Fe2O3 + Al2O3 (латеритная зона)

24. Денудация

От лат. «обнажение» – совокупность процессов
разрушения,
сноса и
переноса материала
выветривания на более низкие гипсометрические
уровни
под
действием
различных
видов
гравитационного
перемещения
масс.
Противопоставляется аккумуляции, являющейся
другой
стороной
процесса
выравнивания.
Основными агентами Д являются проточные воды
(эрозия), поземные и поверхностные воды (карст,
суффозия), снег и лед (нивация, экзарация), ветер
(дефляция), прибой или абразия, деятельность
животных и растительных организмов.

25.

ВЫВЕТРИВАНИЕ - составная часть (основная) денудации
Селективность выветривания и денудации
а) В условиях умеренного климата граниты и карбонатные породы
Селективность
выветривания
и
разрушаются
одинаково и формируется
относительно
ровный
денудации
рельеф.
б) Во влажном климате известняки разрушаются (растворяются)
быстрее, чем граниты и на месте выходов гранитов возникают
положительные формы рельефа (возвышенности).
в) В сухом жарком климате граниты разрушаются быстрее, чем
известняки, вследствие температурного выветривания. В результате
на месте выходов гранитов образуются пониженные формы рельефа
(котловины и впадины).
ВЫВЕТРИВАНИЕ – это начало образования осадочных
горных пород

26. Атмосфера

Газы, составляющие атмосферу, играют важную роль в
формировании осадочного материала. Углекислота,
кислород и азот – один из главных компонентов мощных
толщ известняков, доломитов, каменных углей,
рассеянного органического вещества. Кроме того,
атмосфера является и местом образования осадочного
материала. Во время штормов с поверхностей морей и
океанов срывается огромное количество пылевидных
частиц воды. После ее испарения в воздухе остаются
мельчайшие частички солей, представляющих собой
осадочный материал. В благоприятных условиях они,
достигнув суши, могут отложиться в виде осадков и
выпасть на землю вместе с атмосферными.

27. Атмосфера играет важную роль в процессе переноса осадочного материала

Ее транспортирующая способность определяется
скоростью движения воздушной массы. Надо иметь в
виду, что плотность воздуха несравненно ниже, чем
воды, поэтому и транспортирующие возможности при
равной скорости воздушной массы во много раз
меньше, чем у водной. Расстояние, на которое
перемещается осадочный материал с помощью
атмосферы, определяется, прежде всего, размером
частиц, постоянством скорости и направления
воздушного потока.

28. Геологическая деятельность ветра проявляется:

во всех климатических зонах, но особенно ярко
выражена там, где имеет место сочетание следующих
факторов:
Резкие суточные колебания температур;
Незначительное количество осадков;
Отсутствие растительного покрова или его разряженность;
Частые ветры большой силы
Наличие материала, способного переносится ветром
Ветер может разрушать горные породы, переносить мелко-обломочный материал и отлагать его на поверхности
Земли. Все процессы, сопровождающие деятельность
ветра носят название эоловых процессов

29.

30.

Геологическую работу ветра
иногда называют эоловым выветриванием.
Ветер осуществляет значительную
разрушительную работу, особенно велика
она в пустынях, горах, на побережье
морей.

31.

Выделяют дефляцию (выдувание)раздробление и выдувание рыхлых частиц
вследствие действия ветровых потоков; и
корразию – разрушение горных пород
переносимыми ветром частицами. В
результате их действия возникают эоловые
формы рельефа в виде пиков, башен,
пирамид и других причудливых сооружений.

32. Разрушительная работа ветра

Дефляция - выдувание и развевание ветром
мелких частиц горных пород, что приводит к
значительному расширению трещин и
образованию скал с причудливой формой
(башни, колоны, обелиски и т.д.)

33. Корразия - (обтачиваю) – механическая обработка обнаженных горных пород при помощи переносимых ветром твердых частиц. Таким

образом происходит обтачивание, шлифование,
сверление на скалах и образуются глубокие царапины,
борозды, желоба, цилиндрические и конические
углубления, которые достигают нередко больших
размеров (эоловые гроты, пещеры).

34.

35. Биологическое выветривание

36. Геологическая деятельность ветра.

В поверхностных условиях осуществляется
масштабный перенос продуктов
разрушения пород.
Перенос частиц осадков в атмосфере
осуществляется двумя способами:
волочением и во взвешенном состоянии.

37.

38.

Перенос волочением, т. е. перекатыванием и
подпрыгиванием зерен, осуществляется на открытых от
растительности пространствах – на песчаных побережьях и
в пустынях на расстояния до десятков и первых сотен
километров. У поверхности земли движение воздуха
турбулентно в вертикальной плоскости, что приводит к
двум взаимно противоположным результатам: а) отрыву
зерен от земли и взвешиванию их в воздухе на какое-то
малое время и б) торможению горизонтального движения
и осаждению зерен через определенный шаг, соразмерный
со скоростью ветра и размером зерен, и образованию
холмиков, барханчиков, поперечной ряби, поперечных
дюн и крупных барханов – волн песка с определенной
длиной. Таким образом, формируются холмы из
перевеянных песков – дюны и барханы высотой до 50-80
м, изредка до 100 м и больше.

39.

Эоловая деятельность
(работа ветра)

40.

41.

Эррозия оврагов

42.

Экзогенные геологические процессы

43.

Экзогенные геологические процессы

44.

Эоловая деятельность ветра