Циклы преобразования пород и грунтов, слагающих земную кору

Современная вулканическая деятельность дает нам прямое свидетельство того, что некоторые зоны внутренней части земного шара находятся в расплавленном состоянии. Этот факт наряду с другими соображениями приводит к одной из двух существующих гипотез, относящихся к образованию Земли как планеты. Согласно этой гипотезе, первоначальная жесткая кора Земли была образована путем охлаждения и последующего отвердения расплавленной магмы. Вследствие огромной длительности существования Земли и действия процессов, происходящих в ее коре, в настоящее время не существует никаких пород, которые могли бы считаться принадлежащими первоначальной земной коре. Однако некоторые породы, которые образовались позже путем охлаждения и отвердения расплавленной магмы, существуют и в настоящее время, залегая неглубоко от современной поверхности грунтовой толщи. По-видимому, первоначальный состав и структура этих пород не претерпели какого-либо изменения. Породы такого типа называются первичными, или изверженными породами.

Их структура может варьировать в соответствии со скоростью охлаждения магматических продуктов в период образования пород. Если расплавленная магма охлаждается в толще земной коры относительно медленно, обеспечивая возможность последовательной кристаллизации породообразующих минералов, то в результате возникает полнокристаллическая крупнозернистая структура (гранит, сиенит, диорит, габбро). Более быстрое охлаждение магматических продуктов приводит к образованию пород с плотной скрытокристаллической или мелкозернистой структурой (риолит, базальт, диабаз). Порфиры образуют промежуточный тип с плотной скрытокристаллической основной массой и втопленными в нее кристаллами отдельных минералов большего размера. Наконец, предельно быстрое охлаждение магмы приводит к образованию стекловидной (обсидан) или пенистой (пемза) структуры.

Все грунты и немагматические скальные породы, которые образуют земную кору, произошли из продуктов выветривания изверженных пород. Выветривание горных пород может происходить совместно с трещинообразованием под истирающим действием на них воды, льда и ветра или воздействием химических процессов, приводящих к преобразованию или выщелачиванию пород. Химический состав изверженных пород может при этом значительно изменяться. Эти процессы предопределяют характер грунта, образующегося в результате выветривания материнских пород. Процесс последующего выветривания может в дальнейшем оказываться под значительным влиянием преобладающих климатических факторов и других сопутствующих ему условий, т. е. так называемой среды.

Пески (крупные частицы грунта), глины (мелкие частицы) и пыль (частицы промежуточного размера), образующиеся в результате выветривания изверженных пород, могут затем переноситься под воздействием силы тяжести, текущей воды, ветра или льда и вновь откладываться в тех или иных местах. Породы, образовавшиеся в процессе отложений и накопления продуктов выветривания исходных пород, носят название осадочных. С уменьшением скорости течения воды или ветра первыми откладываются песчаные частицы, затем пылеватые и, наконец, глинистые. Некоторая сегрегация осадка по размеру частиц может приводить к образованию толщ песка или глинистых грунтов в отдельности, а также огромного разнообразия грунтов с различным сочетанием песчаных, пылеватых или глинистых частиц. Геологи называют такие осадочные породы и породы, возникшие в результате их преобразования, пластическими.

Кластические породы в процессе того или иного последующего воздействия на них могут подвергаться цементации или метаморфизму (метаморфические породы), образуя толщи и массивы пород, которые с инженерной точки зрения могут называться скальными.

Как осадочные, так и метаморфические породы могут подвергаться снова выветриванию при выходе их в поверхностные горизонты. Непрерывный процесс выветривания пород сопровождается транспортировкой и отложением его продуктов, что приводит к новому образованию грунтов описанного типа. Цикл преобразования осадочных пород завершается образованием скальных пород. На рис. 2.1 показаны только что рассмотренные циклы преобразования пород. Такие циклы могут повторяться многократно.

Возраст Земли оценивается исходя из данных по изучению радиоактивных минералов в 2 млрд. лет и даже более. Рис. 2.2 иллюстрирует последовательную смену геологических эр и периодов.