Динамическая геоморфология - Ананьев Г.С.
ISBN 5-211-01618-1
Скачать (прямая ссылка):
Особенности среды, оказывающие влияние на ход химических превращений основных породообразующих минералов, формируются не только под воздействием ландшафтно-климатичес-ких условий. Не меньшую, а иногда большую роль в химических превращениях могут играть вещество и энергия (и прежде всего тепловая) ювенильного происхождения. Одной из разновидностей эндогенных сред, активно преобразующих породообразующие минералы, являются гидротермы, которые могут быть весьма горячими (гипотермальные воды), среднетемпературны-ми (мезотермальные воды) и даже холодными (телетермальные воды). Гидротермы выносят к поверхности различные вещества, которые могут активно вступать в реакцию с силикатами породообразующих минералов.
Окисление - процесс присоединения иона кислорода - обычно протекает в приповерхностных условиях; восстановление - в средах, богатых органикой. Растворение происходит на разных глубинах. Для него важны температура растворителя и состав пород. Большинство алюмосиликатов растворяются слабо. Гидратация - присоединение гидроксильного иона - требует наличия определенных условий. При высоких температурах гидроксиль-ный ион может входить в кристаллическую решетку. В близпо-верхностных условиях гидратация чаще всего протекает с образованием гидроокислов. Чаще других при выветривании образуются гидроокислы железа. Гидратация в большей степени связана с поляризованностью молекул воды. Энергия гидратации возрастает с повышением валентности, поэтому на процессы гидратации оказывает влияние и состав пород. Растворение сопровождает-ся гидролизом, в ходе которого наряду с раствором образуется
98
новое, как правило, плохо растворимое вещество. Реакции гидролиза обычно имеют вид
AB + HOH <=? АН 4- ВОН,
где ВОН - труднорастворимое или летучее вещество. Хорошо растворимые соединения не гидролизуются (соли сильных оснований и сильных кислот) и обычно переходят в раствор. При гидролизе алюмосиликатов в качестве труднорастворимого вещества чаще всего образуются глинистые минералы. " На скорость гидролиза большое влияние оказывает температура воды; с ее повышением на каждые 1O0C скорость реакций увеличивается в два-три раза.
Поведение.отдельных химических элементов в ходе гидролиза неодинаково и зависит от ионного потенциала Z/R, где Z - заряд иона, a R - его радиус. Ионы с низким ионным потенциалом - с большим R и малым Z (щелочи и щелочноземельные элементы) ~ легко гидратируются и переносятся в растворе; со средним ионным потенциалом (Fe, Ni и др.) гидролизуются, образуя нерастворимые гидраты или оксигидраты. С высоким ионным потенциалом большинство кислотных оснований (ангидридов) образуют растворимые комплексы.
Большинство процессов выветривания представляют собой экзотермические процессы, т.е. идут с выделением тепла. Подсчитано, что при выветривании 1 кг гранита выделяется примерно 120 ккал тепла.
ОСНОВНЫЕ ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ КАК ПРОДУКТ ХИМИЧЕСКОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ
Очень часто можно видеть, что главным результатом химического выветривания являются глинистые минералы. Из-за того, что в своей структуре они содержат Si и AJ, их принято рассматривать как остаточные. Иногда по их структурной формуле можно видеть определенное сходство глинистых минералов с исходными алюмосиликатами. Однако по мере нарастания глубины их химических превращений эта связь утрачивается.
Наиболее распространенными группами глинистых минералов принято считать; группу гидрослюд, группу монтмориллонита и группу каолинита.
Минералы группы гидрослюд. В литературе в качестве синонимов используют: гидромусковит, иллит, монотермит (Бетехтин, 1961). Химическая формула гидрослюд изменчива и имеет вид; K<iAl2[(Si, Al)4OiO][OH]2WH2O. В этом виде она близка к мусковиту, у которого часть К вынесена и остаток гид-ратирован (пН20). Однако исследования показывают, что структура изменена сильнее; так, исходные слои мусковита в гидрос
99
людах чередуются с пачками каолинитовой или монтмориллони-товой структуры. Гидрослюды - чаще всего продукт разрушения кислых или средних пород. На листе биотита обычно образуется вермикулит. Но это более типично для гидротермальных изменений. В условиях подводного морского выветривания образуется глауконит.
Если сравнить химические формулы гидрослюды и слюд: KAl2[AlSi3Oi0][OH2] - мусковит;
K<iAl2[(Si, Al)4Oi0][OH]2TiH2O - гидромусковит, иллит, монотермит;
(Mg5Fe2+,Fe3+)3[(Si,Al)4Oio][OH]24H20 - вермикулит; K<1(Fe2+,Fe3+, Al,Mg)2_3[Si3(Si,Al)Oio][OH]2nH20 - глауконит; K(Mg, Fe)3[Si3AlO10][OH, F]2 - биотит,
то не остается сомнений в том, что гидромусковит весьма похож на мусковит. Достаточно лишь чуть-чуть перейти в раствор калию и присоединиться нескольким молекулам воды, изменения станут реальными даже в условиях земной поверхности (хотя изменения затронут, как уже говорилось выше, и структуру). Видно также, что по химической формуле вермикулит и глауконит ближе к биотиту. Только один из них имеет гидротермальное (вермикулит), а другой чаще всего подводное (морское) происхождение. В ходе этих преобразований частично или полностью теряется калий, происходят изменения в катионной группе (появляется алюминий). В анионной группе перестраивается структура тетраэдров и теряется фтор. Гидрослюды относятся к сме-шанослойным глинистым минералам.
