Геохимия процессов выветривания. Подвижность химических элементов
Процессы выветривания представляют собой сложный комплекс явлений, состоящих из механической дезинтеграции и химического преобразования вещества, в основном разложения и превращения более сложных соединений в более простые, менее окисленных в более окисленные и часто в более растворимые.
Процессы выветривания в основном зависят от степени влажности и температуры и связанного с ними развития растительности, продукты разложения которой во влажном, жарком или прохладном климате образуют почвенные кислоты (гуминовые и фульвокислоты), активно участвующие в химических процессах выветривания.
Глубинные минералы и слагаемые ими породы в условиях земной поверхности становятся неустойчивыми и стремятся перейти в более устойчивые соединения в данных физико-химических условиях.
Начинается новый цикл миграции химических элементов, резко отличный от их миграции в эндогенных условиях, новые формы соединений, новые сочетания химических элементов. Согласно Г. Тиррелю, процессы разложения горных пород и минералов состоят из растворения, окисления, гидратации и карбонатизации. Таким образом, химическими агентами выветривания служат вода как растворитель и оказывающая гидролизующее действие; О2 и небольшие количества О3 и Н2О2 (результат грозовых разрядов) и СО2, с Н2О дающая Н2СО3.
Скорость выветривания зависит от ряда факторов. Одним из наиболее важных является химический состав выветривающейся породы.
|
|
|
Процесс выветривания главнейших породообразующих минералов происходит стадийно, т. е. из первоначального минерала не сразу образуются конечные продукты его разложения, а согласно принципу Оствальда образуется ряд промежуточных соединений. Неустойчивые промежуточные соединения были названы А. Е. Ферсманом мутабильными. В зависимости от среднегодовой температуры и влажности можно выделить два наиболее контрастных типа выветривания: гумидный (сырой, влажный), характерный для умеренного климата с большой влажностью, и аридный (безводный), характерный для жаркого сухого климата
При гумидном выветривании, благодаря обилию влаги, полнее протекают процессы выщелачивания, растворения и гидролиза. При разложении растительных остатков образуется большое количество почвенных кислот и других органических соединений, создающих кислую среду выветривания и восстановительные условия.
В случае аридного выветривания в сухом жарком климате со слабым растительным покровом реакции носят щелочной характер. Многие из них протекают при недостатке влаги, поэтому перенос новообразующихся веществ происходит на меньшие расстояния. Малорастворимые соединения,
|
|
|
которые при обилии влаги перешли бы в раствор, в аридных условиях остаются нерастворенными, несмотря даже на то, что при более высокой температуре, как правило, вещества растворяются лучше.
Создающаяся в аридных условиях щелочная среда способствует щелочному растворению Si, Al, Cr и др. в виде Na2SiO3 или NaAlO2 и т. д.
В силу того, что в щелочной среде окислительно-восстановительные потенциалы ионов сильно снижены, окисляющее действие кислорода воздуха более интенсивно и FeO, MnO, Сг2О3, UO2, МоО2 стремятся перейти в Fе3О3, МnО3, СгО3, UO3, МоО3.
Таким образом, резко изменяется геохимия процесса. Если для гумидной зоны характерны комплексные соединения с органическими аддендами, то в условиях щелочной среды аридной зоны происходит поглощение углекислоты из атмосферы с образованием легко растворимых щелочных карбонатов Na2CО3 и К2СО3, в присутствии которых образуются легкорастворимые комплексные карбонатные анионы Sc, Y, U, Th, Сu.
Корой выветривания мы называем породы, измененные в результате воздействия атмосферных агентов, почвенных и грунтовых вод, грунтового воздуха и жизнедеятельности организмов.
Почвы являются самой верхней и часто более молодой частью коры выветривания. В почве жизнедеятельность организмов является преобладающим фактором.
|
|
|
Древняя кора выветривания есть результат сложных гипергенных процессов, протекавших на континентах в геологическом прошлом среди иных климатических и гидрогеологических условий, по сравнению с существующими в настоящее время на тех же участках земли. Изучение процессов выветривания в современных условиях помогает понять, как они происходили в древние времена.
При образовании древних кор выветривания, особенно допалеозойских, участие растительных организмов имело несравненно меньшее значение, чем при современных почвообразовательных процессах. В продуктах, образовавшихся в результате древнего выветривания, гумусового горизонта или органического вещества обычно не наблюдается. Однако биохимические процессы, несомненно, участвовали в разложении пород и здесь (Вернадский, 1940), хотя неорганогенное выветривание имело преобладающее значение. Существуют различные типы коры выветривания. Удобнее всего разделить их на первичные (автохтонные), или остаточные, и вторичные (аллохтонные), или переотложенные. Первичная кора формируется целиком или частично на месте тех пород, за счет которых она образовалась; вторичная возникает путем переотложения продуктов первичной коры. Процесс образования кор выветривания – это длительный геологический и геохимический процесс, протекавший с момента образования твердой земной коры, в связи с чем различают современные (т. е. элювий) и древние ископаемые коры выветривания. Подобно другим гипергенным образованиям, ископаемые коры выветривания подвергаются эпигенетическим, а иногда и метасоматическим изменениям, в связи с чем
|
|
|
химический состав таких пород заметно отклоняется от первоначального состава коры выветривания. Условия разложения пород на разной глубине разные: к низу разложение ослабевает, среда становится все более щелочной, содержание кислорода с глубиной уменьшается; просачивающиеся воды становятся все более насыщенными минеральными солями, их агрессивность падает (в зоне насыщения).
В корах выветривания наблюдается более или менее отчетливо выраженная зональность: вверху – минералы, являющиеся нерастворимыми конечными продуктами разложения породы (каолинит, хлорит, тальк), глубже – промежуточные (гидслюды, серицит), постепенно сменяющиеся неизмененными минералами первичных горных пород.
Хорошо сформированная кора выветривания обладает ясной вертикальной зональностью. Чем глубже, тем отчетливее отражается на продуктах выветривания минеральный и химический состав исходных пород. Отдельные зоны отражают различные стадии выветривания, разную степень разложенности пород. Мощность отдельных зон различна.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 869; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!