Процессы в коре выветривания

Смотрите также:

КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ. Элювий...

Элювиальные коры выветривания...

Древняя кора выветривания ...

Борис Борисович Полынов. Геохимия ...

Полынов о Докучаеве

Ряды миграции академика Б. Б. Полынова ...

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Биология почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Криогенез почв  

Биогеоценология

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Черви и почвообразование

 Дождевые черви

Вернадский. Биосфера

Геохимия - химия земли

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Происхождение растений

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

Общая биология

Мейен - Из истории растительных династий

Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Микробиология

Пособие по биологии

§ 8. Было бы, однако, большим заблуждением характеризовать кору выветривания как только область рассеяния энергии и образования инертных соединений. В этом случае кора выветривания обратилась бы в конце концов в хранилище обесцененной косной неподвижной материи—в оболочку, самую возможность существования которой мы не так давно отрицали. И действительно, в этой же коре выветривания, как мы покажем это дальше, в громадном количестве и многообразии протекают и диаметрально противоположные процессы—процессы поглощения и накопления энергии — процессы образования обогащенных энергией активных эндотермических соединений и систем.

Тот, кому приходилось когда-либо спускаться на пароходе от гор. Сретенска вниз по Шилке, по всей вероятности помнит так называемые „Цагаянские дымящиеся горы", Он помнит, понятно, что это прежде всего не горы, а лишь высокий, крутой обрыв левого берега Шилки, сложенный в этом месте мощной толщей слоистых песков и песчаников. Днем верхняя часть некоторой полосы этого берега выделяет клубы дыма, особенно обильные и густые после дождя, когда они низко стелются над рекой и окутывают пароход, затрудняя дыхание у находящихся на палубе пассажиров. Ночью место выделения дыма обозначается причудливой формы подвижными светящимися пятпами, которые время от времени рассыпаются и огненными змейками сбегают вниз по откосу берега.

Некоторое время это явление считалось загадочным, и высказывалось даже мнение, что здесь имеет место вулканический процесс, но после выяснилось, что в цагаянских песчаниках встречаются пласты лигнита и при постепенном разрушении вышележащего песчаника, когда над лигнитом остается сравнительно небольшой слой рыхлого песка, происходит его самовозгорание, что и является причиной появления дыма. Само собой разумеется, что и в этом случае горение (окисление) сопровождается расходом некоторого количества (тепловой) энергии, но на этот раз расходуется не ювенильная энергия материи, пришедшей из глубин земной коры, а энергия космическая, предварительно собранная и накопленная особой формой материи — живым веществом.

В самом деле, нам известно, что необходимым условием жизни и развития зеленых растений является не только определенное количество тепла, но и света.

Солнечное тепло и свет небесных тел —эти формы космической лучистой энергии, которую получает наша планета, поглощаются зелеными растениями в процессе их питания и служат для образования (синтеза) из поступающих в организм растения углекислоты, воды и минеральных элементов почвы новых богатых энергией (эндотермических) соединений: крахмала, клетчатки, сахара, белков и пр. Зеленые растения передают эти соединения другим растительным организмам (паразитам и сапрофитам) и травоядным животным, эти последние плотоядным, а все организмы вообще многочисленным микроорганизмам тления и гниения и таким путем конденсированная космическая энергия распространяется на нашей планете в особой форме „живого вещества".

Размножение и распространение организмов является, следовательно, фактором умножения и распределения на земле поглощенной космической энергии.

 В связи с теми многообразными превращениями, которые испытывает живое вещество и образуемые им органические соединения, эта энергия принимает различные формы: кинетической, тепловой, химической и др. и вовлекает, как мы увидим дальше, во взаимодействия различные элементы и литосферы, и гидросферы, и атмосферы. Лигнит, обогащенный углеродом, продукт превращения растительных остатков, является лишь одной из многочисленных форм накопления космической энергии. Его горение, также, как дыхание живых организмов и как тление их трупов и остатков, сопровождается выделением тепла и, следовательно, некоторым рассеянием энергии. Но не следует забывать, что одновременно мириады крупных и мелких организмов, населяющих землю и воду, неизменно поглощают космическую энергию и приобщают ее к процессам, совершающимся на земле.

Область, населяемая „живым веществом", носит название биосферы.  Биосфера охватывает всю гидросферу,  нижние слои атмосферы и верхнюю оболочку литосферы.

Эта охватываемая биосферой оболочка литосферы, простираясь на глубину, до которой проникают корни растений и распространяются микроорганизмы, составляет, очевидно, - часть коры выветривания. Кора выветривания, таким образом, не совпадает вполне с биосферой, но во всяком случае та ее часть, которая входит в состав биосферы, отмечается всеми свойственными живому веществу процессами. Здесь происходит и зарождение, и развитие, и распространение организмов, причем громадное количество их проводит в коре выветривания все стадии своего развития, вырабатывая специфические, приспособленные к существованию в земле, формы (например, земляные черви, низшие грибы и микроорганизмы почвы). В коре же выветривания протекают как разложение трупов и органических остатков, так и другие формы их превращения, которые оставляют скопления углерода в форме лигнита, антрацита, каменного угля, шунгита, углеводородов в форме нефти, озокерита, битуминозных сланцев и т. п. образований. И необходимо отметить, что эти последние формы скопления космической энергии -уже выходят из пределов активной биосферы и являются, таким образом, средством проникновения запасов космической энергии в нижние части коры выветривания, а затем и более глубокие оболочки земной коры.

Все это дает нам право утверждать, что в коре выветривания наряду с расходованием и рассеянием энергии происходит и поглощение ее, и наряду с экзотермическими протекают эндотермические реакции. Эти эндотермические реакции не ограничиваются синтезом органических соединений в живом веществе, но, как это мы впоследствии узнаем ближе, проявляют себя, во многих процессах, охватывающих и минеральные соединения. Так, например, наряду с окислением ювенильных сернистых соединений (FeS2,H2S), в коре выветривания под влиянием разложения органических остатков возникают процессы восстановления, и в ЧАСТНОСТИ сернокислые соли переходят в более активные сернистые соединения и даже свободную серу. В противоположность обычным при выветривании процессам образования гидратных соединений и карбонатов, здесь имеют место также процессы обезвоживания и освобождения углекислоты карбонатов. И даже инертный азот воздуха проходит в коре выветривания при содействии микроорганизмов целый ряд форм своих соединений, обусловливающих достаточно энергичные процессы.

§ 9. Теперь подведем итоги всему сказанному о коре и зоне выветривания.

Итак, кора выветривания — это верхняя часть литосферы, попадая в которую, твердый массивный материал более глубоких зон земной коры превращается в рыхлое кластическое состояние и увеличивает поверхность своего соприкосновения с газообразной, парообразной и жидкой средой более внешних оболочек земной коры. Этот процесс протекает во времени, и в данный историко-геоло- гический момент мы можем наблюдать в различных местах самые разнообразные степени развития коры выветривания. Во многих случаях обнаженный гранит, гнейс или какая- либо другая изверженная или метаморфическая порода обнаруживается на самой поверхности литосферы. Это значит,, что обнажившаяся порода еще не успела превратиться в кластическое состояние, но процесс ее раздробления и разрушения несомненно уже протекает. И действительно, если мы внимательно исследуем обнаженные части таких пород, мы всегда найдем те или другие признаки их разрушения: трещины, скопления крупных каменистых обломков у подножия скал или так называемые россыпи, щебень,, гравий и в большем или меньшем количестве еще более мелкий обломочный материал в форме песка или глинообразной массы.

Отсюда следует, что мы должны строго различать два понятия: 1) область или зону выветривания, т. е. ту верхнюю часть литосферы, которая в отдельных частях и в отдельные геологические моменты может слагаться из различного материала, как изверженных и метаморфических массивных, так и рыхлых осадочных пород, но в пределах которой процессы направлены в сторону разрушения и раздробления пород и образования коры-выветривания, и 2) современную кору выветривания, т. е. те части поверхностной оболочки литосферы, которые в данный геологический момент уже сложены из рыхлых, раздробленных продуктов выветривания — иначе говоря, из всякого рода осадков, наносов и не подвергшихся еще метаморфизму осадочных пород.

Мощность зоны или пояса выветривания определяется глубиной, на которую проникают факторы выветривания, способствующие раздроблению, размельчению и разрушению горных пород, т, е. температурные колебания, действие растворов, кислорода н углекислоты воздуха и проч. радоз- ных агентов. Эту мощность исчисляют, как мы уже отметили выше, до 0.5 км от поверхности литосферы, т. е. или от поверхности суши или от поверхности дна океанов и морей. К более точному определению этой величины мы еще вернемся впоследствии. Что касается мощности современной коры выветривания, то по понятным причинам она не может превосходить таковой пояса или зоны выветривания, но зато в сторону сокращения она может уменьшаться до размеров 1 м и менее- Такими представляются выходы скал изверженных и метаморфических пород, недавно излившиеся и только что остывшие лавы, где юный покров коры выветривания представляется пока еще ничтожным и неразбившимся.

Сформировавшаяся кора выветривания не представляется однородной. Уже на основании изложенного мы можем выделить в ее пределах достаточно обособленную верхнюю, охваченную биосферой, часть, которая носит название, почвы.

Вся вообще кора выветривания представляет собой, как мы видели, сложную дисперсную систему, в которой твердая фаза занимает в среднем около 70% всего пространства, остальное же приходится на долю жидкой и газообразной фазы. Между элементами этих фаз возникают пзаимодействия, и грандиозная поверхность раздела между ними увеличивает количество и интенсивность этих взаимодействий. Энергия взаимодействий и движений в зоне и коре выветривания имеет два различных источника: первый — это более глубокие зоны литосферы, откуда материя приходит с запасом энергии, переходящей в зоне выветривания в различные активные формы; вторым источником является лучистая космическая и особенно солнечная энергия, которая поглощается внешними оболочками земной коры и в том чи:ле зоной выветривания и также подвергается трансформации.  Особенно крупную, но отнюдь не исключительную роль в этой трансформации играет биосфера, а в коре выветривания, следовательно, почва.

Соответственно протекающим в зоне выветривания поглощению и рассеянию энергии, все процессы и реакции, совершающиеся в ее пределах, можно разделить на две категории: выделяющие энергию — экзоэнергетиче- ские и поглощающие энергию — эндоэнергетиче* с кие. К первой категории относятся процессы, направленные к понижению дисперсности материальной среды, а именно переход из газообразного в жидкое и из жидкого в твердое состояние, поглощение газов и паров жидкими и твердыми телами, реакции гидратации, окисления и в том числе дыхание организмов и тление их трупов, целый ряд последовательных реакций, направленных к образованию наименее растворимых нейтральных солей и т. п.

Все эти процессы дают наименее работоспособные формы весомой материи, которые, однако, не образуют склада косной материи, но вовлекаются снова во взаимодействия и движения, благодаря процессам второй категории, а именно: повышению дисперсности материальных систем, т. е. раздроблению твердых тел, переходу их в жидкое и газообразное состояние, возрастанию активности растворов к газов при повышении температуры, процессам восстановления, синтеза органических соединений, т. е. пихания л размножения организмов.

Эти экзо- и эндоэнергетические взаимодействия, тесно переплетаясь одни с другими, и создают те частные циклы и те части общих циклов превращения материи, которые свойственны коре выветривания.

Более внимательному рассмотрению этих циклов мы и посвятим следующее главы.

К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания