Геология полезных ископаемых - Смирнов В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Организмы интенсифицируют процесс преобразования горных пород при выветривании и придают ему специфическую биохимическую направленность. Организмы, главным образом растения и бактерии, принимают участие в преобразовании горных пород у поверхности земли: 1) они регенерируют кислород и углекислоту, поставляя таким образом важных агентов изменения горных пород в кору выветривания; 2) они обменивают Н-ионы на катионы породообразующих соединений, необходимые для их питания, поддерживая кислые условия разложения пород; 3) обладая свойством выборочной концентрации в своем составе некоторых элементов почв, они способствуют их накоплению в продуктах, образующихся при отмирании (известны организмы — концентраторы железа, марганца, ванадия, алюминия, меди, цинка, кобальта, лития, бериллия и других элементов); 4) некоторые группы бактерий, водорослей и мхов непосредственно разлагают породообразующие силикаты, заимствуя из их состава такие элементы, как кремний, калий, фосфор, магний, кальций, необходимые им для питания. Такое преобразование иногда идет в больших масштабах, приводя к решающим изменениям материнских пород.
Температура в коре выветривания, хотя и колеблется в довольно узких рамках (обычно от +20 до —20 °С), тем не менее играет значительную роль в разложении горных пород. Изменение температуры даже в этих границах меняет растворимость газов в воде и в связи с этим изменяет темп реакций разложения породообразующих минералов. Согласно закону Аррениуса, повышение температуры ускоряет ход реакций, их интенсивность и степень выщелачивания растворимых соединений. При увеличении температуры на 10 °С скорость реакций гидролиза возрастает в 2—2,5 раза (Н. Страхов). Смена положительной температуры отрицательной приводит к размерзанию породы и находящейся в ней воды, усиливает физическое выветривание горных пород в деятельном слое коры выветривания, простирающемся до уровня, где температура никогда не опускается ниже нуля. Изменение температуры по вертикали от верхних к нижним частям земной коры в ряде случаев заметно регулирует ход химических преобразований, смену растворения породообразующих элементов их выпадением в осадок и др.
Разложение коренных пород. При разложении коренных пород в коре выветривания большое значение имеют реакции окисления, гидратации, гидролиза и отчасти диализа.
Окисление обусловлено высоким кислородным потенциалом приповерхностной части земной коры, быстро гаснущим с глубиной. Породообразующие минералы коренных пород, сформированные в бедной кислородом обстановке глубоких частей земной коры и не содержащие этого элемента или представленные низковалентными формами соединения с ним, под воздействием окислительной коры выветривания превращаются в кислородные соединения высокой валентности. Наиболее активным окислителем является кислород, находящийся в атмосфере и в растворенном состоянии в воде. Кроме того, в окислительных реакциях участвуют вода, углекислота, соединения ряда элементов высшей формы окисления, минеральные кислоты. В процессе окисления минералы материнских пород, представленные бескислородными или закисными соединениями, переходят в более устойчивые в приповерхностных условиях окисные формы. При этом часть промежуточных и конечных продуктов реак-
ций окисления оказывается растворимой и выщелачивается. Другая часть, наоборот, становится труднорастворимой и накапливается в остатке. Так, в коре выветривания концентрируются окислы и гидроокислы ряда металлов (железо, марганец, алюминий и др.).
Гидратация, по К. Лукашеву, ведет к образованию адсорбционных минеральных систем, присоединяющих своей поверхностью воду и удерживающих ее в некотором изменяющемся количестве, которое определяется величиной поглощающей поверхности и упругостью паров окружающего пространства. При этом вода может войти в решетку минерала (гидроксильная вода), образовать твердый раствор (кристаллогидрат-ная вода), войти в каналы решетки минерала (цеолитная вода) или сорбироваться минералом (адсорбированная вода). Процессы гидратации во многом определяют поведение в коре выветривания алюминия, железа и марганца.
Гидролиз связан с обменными реакциями между основаниями минералов коренных пород и водородными ионами электролитически диссоциированной части воды. Интенсивность этого процесса определяется концентрацией водородных ионов (рН), наличием углекислоты, минеральных кислот и температурой воды. При гидролизе разрушаются силикаты, на их месте накапливаются глинистые минералы, а за счет вытеснения катионов образуются свободные окислы и гидроокислы алюминия, кремния, железа, марганца, переходящие при одних условиях в раствор и выщелачивающиеся, а при других — выпадающие в осадок в виде окислов, гидроокислов, основных и кислых солей.
Диализ связан с диффузионным удалением из скоплений глинистых продуктов выветривания металлических катионов и их постепенным очищением до «чистых» глин.
Минеральные преобразования в коре выветривания, связанные с реакциями окисления, гидратации, гидролиза и диализа, происходят как без разрушения кристаллической решетки минералов, так и с ее преобра-' зованием. Решетка обычно сохраняется при гидратации, когда одни ионы могут замещаться другими или размещаться в промежутках между отдельными группами элементарных ячеек. Но она, как правило, разрушается при гидролизе и вместо нее возникает новая кристаллическая конструкция.
