Почвоведение Том 1 - Белицина Г.Д.
ISBN 5-06-001159-3
Скачать (прямая ссылка):
18.2. Большой геологический круговорот веществ
Если исключить из рассмотрения относительно небольшие по объему массообмен с космосом (приток космической пыли и метеорного вещества около 1 млн. т/год, утечка в космос водорода) и радиоактивный распад изотопов ряда элементов, можно считать, что общее количество атомов всех элементов на Земле постоянное, т. е. конечное. В то же время протекающие на земном шаре глобальные процессы вот уже несколько миллиардов лет существования планеты вовлекают в различные преобразования и перемещения земного вещества огромные массы элементов. Циркуляция элементов и замкнутость их глобальных циклов создают основу для превращения конечного содержания элементов на Земле в бесконечные глобальные миграционнотрансформационные циклы. В ранний абиотический период геологической истории это были геохимические циклы; с появлением жизни на Земле они были трансформированы в биогео-химические циклы, а с появлением человека и образованием техносферы постепенно трансформировались в технобиогеохими-
317
Рис. 54. Общая схема большого геологического круговорота
веществ
ческие циклы, играющие все возрастающую роль в глобальной циркуляции веществ. В настоящее время речь идет уже не об отдельных нарушениях природных биогеохимических циклов в техносфере, а о технобиогеохимических циклах вещества и потоках энергии как современной норме природы. Так, глобальные циклы углерода, воды, азота, серы и ряда других элементов и веществ в значительной степени определяются деятельностью человека, ставшей геологическим фактором. При этом надо иметь в виду прогрессивно-ускоренное развитие техносферы Земли, что определяется прогрессирующим ростом населения мира, соответствующим увеличением производства и потребления пищевых продуктов, удвоением энергии мировой индустрии каждые 15 лет (в СССР каждые 7—8 лет) (А. М. Рябчиков, 1980) и ведет к стремительному росту участия техногенных компонентов во всех глобальных циклах. Техногенная перестройка природных биогеохимических циклов затрагивает как их интенсивность, так и направленность в связи с техногенным перераспределением веществ на земной поверхности.
Современное учение о глобальных циклах веществ создано трудами В. И. Вернадского, А. Е. Ферсмана, В. М. Гольдшмидта, Б. Б. Полынова, А. П. Виноградова, В. Р. Вильямса. Большой вклад в его разработку на современном этапе внесли В. А. Ков-да, А. И. Перельман, С. М. Григорьев, К. И. Лукашев, М. А. Гла-зовская, В. В. Ковальский, В. В. Добровольский, А. М. Рябчиков, Э. Гольдберг, В. И. Вульфсон, Ф. Дювиньо и многие другие ученые в СССР и за рубежом.
318
Присоединение H2O, СО2, О2 и др. из атмосферы и грунтовых вод в процессах выветривания и почвообразования
поверхности
Проникновение Проникновение мигрирующих растворов
глубинных магм и эманаций из недр земли
Рис. 55. Большой геологический круговорот веществ (А. Холмс, 1965, с дополнениями)
Общий цикл технобиогеохимического круговорота веществ на Земле состоит из ряда самостоятельных биогенных, абиотических, геологических и техногенных циклов, составляющих большой геологический круговорот веществ (рис. 54), включающий следующие главные циклы (этапы): появление изверженных пород на земной поверхности — выветривание — почвообразование — эрозия и денудация — накопление континентальных и океанических осадков — метаморфизм осадков — выход на поверхность осадочных пород с новым циклом выветривания, почвообразования, денудации и осадконакопления либо их опускание в геосинклинальных областях в мантию и переплавка, после чего опять выход на поверхность в новом цикле вулканизма (рис. 55).
319
Поток вещества из космоса и потеря в космос
Поток вещества из мантии в кору и обратно
Рис 56 Распределение продуктов денудации суши между геоструктурами земной коры (С П. Горшков, 1980):
ПСЭ — путь структурной эволюции земной коры
Эта общая схема большого геологического круговорота веществ Земли существенно осложнена особенностями геоструктур земной коры и тектонических процессов (рис. 56).
Большой геологический круговорот веществ складывается из комплекса элементарных циклов, ряд которых изучен в количественном отношении и представляет существенный интерес с точки зрения их роли в почвообразовании, а также оценки роли почвы в этих циклах. Циклы достаточно сложны и в настоящее время их количественные оценки можно считать лишь приближенными, тем более, что они постоянно изменяются в связи с прогрессирующими изменениями техногенных компонентов всех глобальных циклов. Для примера на рис. 57 и 58 приведены циклы азота и серы, показывающие всю сложность этих явлений и важную роль в них почвенного покрова.
Рис 58 Схема глобального круговорота серы запасы и годовые по-(И. И. Альтшулер 1980)
Техногенное поступление в атмосферу
ЗЕМНАЯ КОРА
18.3. Выветривание горных пород
Выветривание горных пород — начальный этап большого геологического круговорота веществ на земной поверхности. Предпосылкой выветривания служит тот факт, что плотные горные породы, как магматические, так и метаморфические и осадочные, формируются в иных термодинамических условиях по сравнению с существующими на земной поверхности, выходя на которую они подвергаются глубоким преобразованиям. Выветривание — это совокупность процессов качественного и количественного изменения состава и свойств горных пород и слагающих их минералов под воздействием агентов атмосферы, гидросферы и биосферы, ведущих к трансформации и транслокации вещественного состава поверхностных слоев литосферы и превращению ее в кору выветривания, которая может быть элювиальной (остаточной), транзитной (элювиально-аккумулятивной) и аккумулятивной, а также современной, древней и ископаемой.
