 |
|
|
Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ |
Круговорот алюминия
|
Смотрите также:
Элювиальные коры выветривания...
Борис Борисович Полынов. Геохимия ...
Ряды миграции академика Б. Б. Полынова ...
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
§ 25. Только что сделанный очерк превращения кремнезема в коре выветривания совершенно не коснулся тех его вадозных форм, в которых он так или иначе связан с глиноземом. Этот пропуск был сделан намеренно, так как кремнеглиноземные соединения удобнее рассмотреть в связи с историей алюминия в коре выветривания.
Ювенильные формы алюминия достаточно разнообразны. Сюда относятся, прежде всего, уже упомянутые безводные окиси его в форме корунда и его цветных разностей; ряд алюминатов, по преимуществу представленных магнезиальными солями (MgA104), к которым изоморфно примешаны алюминаты железа, марганца и цинка (шпинели), реже алюминатами бериллия (хризоберилл) и многочисленными алюмосиликатами. Ювенильное же, или, во всяком случае, „первичное" для зоны выветривания происхожение приходится приписывать некоторым разностям сульфатов алюминия (например, аммонийные кзасцы кратера Этны и сольфатор близ Пуццуоли, обычные для многих лав калийные квасцы) и группе галоидных соединений алюминия, объединяющей, вообще говоря, достаточно редкие минералы: к р и о л и т—Na3AlF, флюэлли т—Alf 3Н20, п р о з о п и т— 2 А1 (F,OH)3Ca(F,OHo), пахнолит — AlF3NaCaF3H20 и др.
Мы видим, что бескислородные соединения алюминия представляет лишь эта последняя группа редких минералов, едва ли играющих заметную роль в превращениях соединений алюминия. Но, во всяком случае, неустойчивость этих соединений з условиях зоны выветривания совершенно очевидна. В своих дальнейших превращениях они должны привести к кислородным соединениям алюминия.
Ювенильные окислы группы корунда, как мы уже отметили выше, являются достаточно стойкими. Однако, все же мы имеем достаточно точные указания на возможность гидратации корунда в условиях коры выветривания и перехода его в водный глинозем (диаспор).1 С другой стороны, присутствие корунда наряду с первичным кварцем обычно в остаточных продуктах выветривания (пески разрушения первичных пород). Достаточно прочные соединения представляют собою также и минералы группы шпинели — обычно стойкие против действия кислот и щелочей и также нередко составляющие элементы остаточных продуктов выветривания. В числе весьма немногочисленных указаний на выветривание шпинелей в природе мы все же встречаем описание случаев превращения их в так наз. „гугит* (Houghit), „г и др о т а л ь к и т" и „в о л ь к н е р и ти, каковые при ближайшем исследовании оказываются смесью водного глинозема с углекислым ма'гнием, образующую псевдоморфозы по шпинели/ Это образование можно объяснить процессом: MgAI20* + СО, + Н20 —> MgC03 + А13Оа. Н*0.
Мы, таким образом, имеем некоторый ряд первоисточников, способных дать коре выветривания гидраты глинозема. Но все в совокупности эти минералы представляют весьма небольшую массу но сравнению с тем материалом, который представляется коре выветривания алюмосиликатами.
Однако, алюмосиликаты, помимо некоторого количества водного глинозема, дают ряд сложных вадозных продуктов, природа которых может быть более или менее уяснена только при условии познания природы самих первоисточников. Между тем, природа алюмосиликатов, несмотря на целый ряд работ выдающихся ученых, идо настоящего времени представляет один из наиболее сложных вопросов минералогии. Здесь не место входить в подробный обзор всех предложенных и предлагаемых теорий химического строения алюмосиликатов, и мы можем лишь подвести некоторые, все же значительные, итоги исследования этого вопроса. Первым и самым знаменательным достижением явилось учение о кремнеглиноземных кислотах (Вернадский), которое позволяет устранить целый ряд гипотез, приписывавших алюминию роль основания в строении алюмосиликатов.
И если некоторые ученые до самого последнего времени не желали отказаться от этого взгляда (напр. Грот в Мюнхене), то все же объективные данные не могли не привести эту гипотезу к широкому признанию, так как подавляющее большинство и превращений алюмосиликатов и явлений, обнаруженных при их лабораторном изучении, получают свое объяснение только в ней. Во всяком случае, в настоящее время мы не можем принимать ни структурных формул П. Грота, в которых алюминий алюмосиликатов также связывается с кремнием и кислородом, как одновалентные и двухвалентные металлы Na, К, Са, ни теории двойных солей Берцелиуса.
Что касается многих других представлений о строении алюмосиликатов, то нередко они представляют лишь известные фазы развития теории, получившей более полную и стройную разработку у В. И. Вернадского.1 Согласно этой последней, все или, во всяком случае, подавляющее большинство алюмосиликатов по своему химическому строению могут быть расчленены на четыре группы. К первой, обнимающей значительно большую часть, относятся имеющие в основе своего строения уже известное нам каолиновое ядро кольцевого строения2 (§ 23). Эти минералы могут быть либо простыми солями и изоморфными смесями солей кремнеглиноземных кислот H2Al2Si2n05n4, как, например, полевые шпаты: CaAl2Si208 — анортит K2Al2Si6016 — ортоклаз Na2A1oSieOie — альбит, либо более сложными комплексными молекулярными соединениями, так наз. продуктами присоединения, как, например, гранаты: MgAlaSi208MgaSi04 — пироп FeAI2Si208.Fe*Si04 — альмандин MnAl2Si208Mn2Si04 — спессартин CaFe2Si208.Ca2Si04— андрадит и т. д. Общая формула этих продуктов присоединения к алюмосиликатам каолинового ядра может быть выражена следующим образом: pRAl2Sbn04n + 4q.A, где А изображает присоединенную к каолиновому ядру систему элементов (в данном случае у гранатов R2Si04). Необходимо принять во внимание, что в этой формуле р может иметь различные значения: 1, 2, 3, 4 и т. д., между тем как q всегда 1 или 2. Самым важным моментом характеристики свойств продуктов присоединения является независимость их общего характера от состава присоединенной группы А и, наоборот, сохранения тесной связи со свойствами ядра. Отсюда очевидно, что гранаты не получают свойств ортосиликатов, хотя присоединяющаяся группа, как видно из формулы, имеет именно ортосиликатный характер. И, наоборот свойства солей кремнеглиноземных кислот в гранатах выражаются достаточно ярко, что отражает их структурная формула, например, для пиропа
Это обстоятельство, очевидно, допуска ет соединять в одну группу как простые соли кремнеглиноземной кислоты каолинового ядра, так и продукты присоединения указанного типа.
Особенно важным для нас общим свойством этой группы является способность ее представителей в процессах превращения переходитьвформу кремнеглиноземной кислоты: H2Al2Si208 или так наз. каолинит. Это можно, понятно, рассматривать как обычный переход солей в кислоту, но подробнее об этом ниже.
Вторая группа алюмосиликатов, объединяющая немногие минералы группы мелилита и иль ваита, обладает совершенно иными свойствами, и эти свойства получают объяснение при более внимательном знакомстве с химическим строением ее представителей.
Представим себе, что мы имеем минерал вполне тождественного гранату химического состава, но в строении его произошла как бы перестановка, а именно, присоединенная в гранате к кремнеглиноземному ядру система А сделалась основным ядром, а основная в гранате система кольцевого строения играет роль .присоединенной группы.1 Разница между ним и гранатом на формулах отобразилась бы следующим образом: RAl2Si208. R2SiO< R2Si04. RAl2SiaOe гранат изомер граната.
Согласно уже сказанному, свойства изомера граната не могут быть подобными свойствам граната, ибо на этот раз они определяются ядром ортосиликатного характера R2SiOA
Соответственно такому строению и свойства их отличаются от первой группы алюмосиликатов, а именно: они значительно легче разлагаются кислотами, обладают меньшей твердостью, и, самое важное для нас, в процессах своих превращений не дают крем неглиноземных кислот типа каолина.
Алюмосиликаты групп описанного строения охватывают ювенильные формы, некоторую часть фреатических (например, вторичные слюды) и еще меньшую часть вадозных минералов, Но кроме них остается еще значительная часть алюмосиликатов преимущественно фреатических. Они по признаку химического строения также распадаются на две группы: хлоритоидов и хлоритов.
К этой третьей группе алюмосиликатов относится Маргарит, являющийся кислой кальциевой солью этой кислоты— CaH2(Al2Si06)2, и небольшое количество других минералов, представляющих собой изоморфные смеси магнезиальных, кальциевых, железных и марганцевых солей с преобладанием первых, и продукты присоединения к ядру маргари- тового сложения (ксангофиллит, брандизит, оттра- г и т и д р.).
Значительно более многочисленна последняя—четвертая группа по преимуществу магнезиальных алюмосиликатов, некоторые представители которой являются заметными породообразующими минералами в метаморфических сланцах (например, клинохлор, пеннин в так наз. хлоритовых сланцах). Все минералы этой группы обладают весьма сложным строением, на что указывают их эмпирические формулы, и благодаря недостаточному изучению их мы не обладаем ясным представлением об их структуре.
В. И. Вернадский считает хлориты солями и изоморфными смесями солей многоосновных кремнеглиноземных кислот, отвечающих ангидридам: AlGSi207, Al9SUOn и т. п. Соответственно имеем ряды кислот: Al2Si20<;(0H)2, Al2Si2 05(0Н)4 . . . Al2Si2(OH)n Al2SiiO10(OH)2, A]2Si40(J(0H)4 . . . Al2Si4(OH)2;i
В эту же группу входят соли аналогичных кремнежелезных кислот (так наз. ту ринги ты). Для нас, во всяком случае, весьма важно отметить, что как хлориты, так и хло- ритоиды сравнительно легко разрушаются кислотами и в процессе своего разрушения в коре выветривания ни каолина, ни других продуктов аналогичного строения не дают.
|
|
|
|
К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков