Геология полезных ископаемых - Смирнов В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Агенты выветривания. Основными агентами преобразования горных пород в коре выветривания являются: вода, кислород, углекислота, кислоты, организмы, колебания температуры.
Вода представляется наиболее действенным агентом выветривания. Она осуществляет: 1) растворение, перенос и отложение природных химических соединений в коре выветривания; 2) растворение твердых, жидких и газовых агрессоров (кислород, углекислота, кислоты и др.) и доставка их на участки разрушения горных пород; 3) разложение породообразующих минералов материнской породы при гидратации и гидролизе; 4) регулирование физико-химической обстановки процессов преобразования горных пород в коре выветривания, обусловленное вариациями ее кислотности — щелочности (рН), окислительно-восстановительного потенциала (Eh) и химического состава растворенных в ней веществ.
Главным источником воды в коре выветривания являются атмосферные осадки, просачивающиеся в глубь земли. При подземной циркуляции вода проходит через три зоны: 1) аэрации, или просачивания, 2) полного насыщения с активным водообменом, 3) полного насыщения с замедленным водообменном (зона застоя) (рис.203).
Наиболее активные реакции разложения горных пород с участием подземных вод происходят в зоне аэрации. Нижняя граница зоны аэрации совпадает с уровнем грунтовых вод (в общем случае, среди равномерно водопроницаемых пород), повторяющим топографический профиль местности. Этот уровень колеблется в прибрежных частях долин по сезонам года в зависимости от подъема и спада воды в меженный и паводковый периоды. В прибрежных участках сезонного колебания уровня грунтовых вод химическое разложение горных пород протекает особенно интенсивно. Зона аэрации наиболее водообильна на водораздельном плато и менее — на склонах долины, где осадки в большей мере стекают по поверхности земли.
Ниже уровня грунтовых вод находится зона полного водного насыщения с активным водообменом, который обеспечивается поступлением воды из зоны аэрации и разгрузкой ее под дренирующим влиянием местной гидрографической сети. Книзу она постепенно переходит в зону полного насыщения с замедленным водообменом при очень медленном перемещении водяной массы и находящихся в ней веществ к далеко расположенным региональным очагам разгрузки. В зонах полного насыщения с активным и замедленным водообменом и осуществляется в основном отложение минеральных веществ, инфильтрованных из зоны аэрации.
Химическая характеристика подземных вод с глубиной претерпевает
существенное изменение. По А. Германову, в зависимости от состава пород, омываемых подземными водами, выделяются два типа глубинной геохимической зональности.
Скло н доли ны
Водораздельное плато
А.
Деятельный ~Лслой
Jo н а ^аэрации
J
Зона полного +насыщения с активным
Зона полного н асыще +ния спас-сибным Водообменом
Рис 203. Схема циркуляции подземных вод при благоприятных условиях инфильтрации осадков. По А. Лыкошину (с добавлениями) МГВ — меженный горизонт речной воды: ПГВ — паводковый горизонт речной воды
Первый тип, когда циркуляция происходит среди пород, содержащих органогенные соединения, характеризуется по мере проникновения на глубину последовательной сменой слабо минерализованных кислородных, а затем бескислородных гидрокарбонатных вод сульфатными, которые местами также содержат кислород. Еще глубже преобладают сероводородные воды, которые сменяются хлоридными с метаном. Со временем хлоридные воды сменяются сероводородными, затем сульфатными и, наконец, гидрокарбонатными с кислородом или без него.
Во втором типе при циркуляции по породам, не содержащим органических веществ, сероводородные воды отсутствуют, а хлоридные воды не содержат метана; эти воды беднее углекислотой, но богаче кислородом, проникающим на большую глубину. Со временем происходит смена хло-ридных вод сульфатными, которые впоследствии вытесняются гидрокарбонатными с кислородом или без него.
Кислород играет главную роль в реакциях окисления, имеющих большое значение при образовании коры выветривания. В этих реакциях участвуют: 1) кислород атмосферы, 2) кислород, входящий в состав воздуха, растворенного в воде, обычно несколько обогащенного этим элементом, 3) кислород минеральных соединений окислительно-восстановительных реакций.
Углекислота активно участвует в процессах окисления и преобразует некоторые силикаты в карбонатные соединения. В этом преобразовании может участвовать как углекислота атмосферы, так и углекислота воздуха, растворенного в воде, обычно резко обогащенного этим соединением (от 0,03 % в атмосфере до 2,14 % по объему в дождевой воде при 20 °С, т. е. в несколько десятков раз).
Кислоты неорганического и органического состава интенсифицируют процесс разложения горных пород в коре выветривания, придавая ему определенную химическую направленность. Из неорганических наибольшее значение имеет серная кислота, возникающая при окислении сульфидов, а из органических— гумусовые кислоты, образующиеся при гниении растительных остатков на поверхности земли.
