 |
|
|
Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ |
Процесс гидратизации. Вода как ювенильный источник возобновляющий запас кислорода в зоне выветривания
|
Смотрите также:
Элювиальные коры выветривания...
Борис Борисович Полынов. Геохимия ...
Ряды миграции академика Б. Б. Полынова ...
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
§ 15. До настоящего времени мы рассмотрели лишь те превращения, которым подвергается ювенильная углекислота и ее производные.
Другим ювенильным источником, возобновляющим запасы кислорода в зоне выветривания, является вода. Хотя господствовавший раньше взгляд, согласно которому вода составляет главную массу газообразных продуктов вулканических извержений, в настоящее время существенно изменился, все же самый факт как внедрения в зону выветривания ювенильной воды, так и обратно, ее поступления вместе с осадочными породами в более глубокие оболочки земной коры, остается несомненным.
То обстоятельство, что в настоящий момент истории нашей планеты главная масса воды сосредоточилась в гидросфере,— в мировом океане является лишь одним из указаний на отсутствие циклов полной обратимости (см. § 4), на то, что процессы движения материи в земной коре имеют и поступательное движение, и что образование гидросферы и есть процесс, соответствующий определенной фазе в жизни земли.
Таким образом, в настоящее время вода поступает в зону выветривания как в ювенильных формах парообразных и жидких эманаций из более глубоких оболочек (вулканические и послевулканические выделения паров источников, включения в горных породах), форме твердых соединений (гидратная вода твердых минералов, особенно метаморфических пород), так и вадозных формах жидкой воды гидросферы, паров и осадков атмосферы. Ее грандиозная роль в зоне выветривания не ограничивается участием в цикле кислородных соединений, но даже и в этой последней форме своей деятельности вода получает не меньшее значение, чем углекислота.
Являясь в условиях зоны выветривания химически достаточно прочным соединением, вода, как таковая, т. е. не подвергаясь разложению и сохраняя свою молекулу, производит исключительно гигантскую работу передачи и трансформации энергии, то изменяя свое аггре- гатное состояние, то проявляя себя как механический двигатель, то путем растворения, гидратизации и абсорбции, включаясь в сложные материальные системы, сообщая им новые запасы энергии (например, растворение солей), или, наоборот, разряжая их (поглощение газов).
Однако, в зоне выветривания все же есть процессы, которые в конечном итоге разрушают молекулу воды. Это достаточно распространенные, сложные биологические процессы. Вода, как и углекислота, является источником питания организмов. Она, как известно, принимает участие в фотосинтезе, совершающемся в организмах зеленых растений, и дает материал для построения углеводов и в том числе клетчатки. Но клетчатка, как мы видели, при своем разложении подвергается метановому или водородному брожению- И в том и в другом случае связь водорода с кислородом на некотрое время прерывается, и кислород идет на большее или меньшее окисление соединений углерода. Мы говорим „на некоторое время", ибо, как мы знаем, и водород, и метан подвергаются окислению и их также можно рассматривать как эфемериды зоны выветривания, хотя и несколько более устойчивые, нежели азотная и серная кислота.
Из остальных форм, многообразных в зоне выветривания превращений воды без разрушения ее молекулы, для истории кислорода имеют особенно важное значение гидратизация, а также образование твердой кристаллизационной воды различного рода осаждающихся из растворов солей и широко распространенный процесс растворения.
Гидратизация в широком смысле ведет к образованию многочисленных специфических для коры выветривания своеобразных кислородных соединений. Из них получают особенное значение абсорбционные системы типа Х.пНаО, т.е. соединения, поглощающие своей поверхностью воду и содержащие ее в том непостоянном изменяющемся количестве, которое определяется величиной поглощающей поверхности и упругостью паров окружающего пространства.
Поверхностные почвы, болота, донные озерные и морские отложения в изобилии содержат эти коллоидальные абсорбционные системы, причем среди них встречаются как содержащие независимо от воды кислород, как, например, Fe203nH20, Si02nH20, так и содержащие его только в форме поглощенной воды, как, например, FeSnH20. Самым знаменательным свойством многих из этих соединений является то, что с течением времени они при благоприятных условиях могут переходить уже в более прочные стехиометрические соединения с определенным содержанием воды и достаточной устойчивостью. Так, на- _ пример, А1203пН30 переходит в гидраргиллит, А1303ЗН20— кристаллический минерал, отдающий свою воду лишь при температуре свыше 200° и представляющий одно из прочнейших соединений, специфических для коры выветривания.
Таким же путем образуются достаточно устойчивые гидраты окиси железа и многие другие, имеющие в более глубоких зонах литосферы свои безводные аналоги. Не менее многочисленны примеры кристаллизующихся в коре и зоне выветривания солей с тем или другим количеством кристаллизационной воды. Озеряо-соленые отложения, равно как и солевые выцветы на поверхности почв, дают многочисленные образования этой категории. Особенно отмечаются этим свойством многие природные сульфаты: мирабилит (глауберова соль)—Na2S0410H2Q, гипс—CaS042H20, кизерит— MgSOiHO, эпсом ит (горькая соль)—MgS047H20, железные квасцы — FeS047H20 и др. Встречаются они также и среди галлоидных солей (например, бишофит — MgC16H20, карналлит—CaMg2Cl612H20), карбонатов: Na3CO310H2O„ Na2C03H20, Na2C03CaC035H20 и др. более или менее легко растворимых солей.
При учете того масштаба, в котором протекает в зоне выветривания гидратизация в широком смысле слова, необходимо принять во внимание, что ей подвергаются многие первичные минералы — силикаты, не изменяя своей кристаллической формы. Так, например, слюды переходят в гидрослюды, сохраняя кристаллическое строение и изменяя лишь свои оптические константы (угол опт. осей, коэфф. преломления). Такая гидратизация является несомненно одним из первых моментов выветривания минералов, ибо, по понятным причинам, гидрослюды в дальнейшем легче абсорбируют газы и пары (СР2) и разрушаются, . причем продукты этого разрушения также поглощают воду, давая те характерные для коры выветривания абсорбционные соединения, о которых мы уже говорили несколько выше. Это соединения типа глин (шА103р5102пН20), коллоидальные формы кремнезема (Si03nH20), окиси железа (Fe203nH20) и др.
Но и этот универсальный для зоны выветривания процесс гидратизации имеет также свое противоречие в обратных процессах обезвоживания. Переход гипса в ангидрит (CaS04• 2Ha0—> CaS04 + 2H.0), глауберовой соли в тенардит (Na2S04. ЮН20 - Na2SO* + ЮНаО), соды в трону (3NaXOs 10Н20 4- С02 — 2Na2C03Na2HC034~29H20) и тому подобные случаи полной или частичной потери кристаллизационной воды — обычны для коры выветривания, но при этом нередко за счет обезвоживания одного соединения происходит поглощение воды д ру i им.
Уже под влиянием повышения температуры даже до того небольшого предела, который возможен для земной поверхности, подвергнутой прямому действию солнечных лучей* происходит, повидимому, дегидратизация некоторых органических и минеральных гидратных соединений почвы и потеря кристаллизационной воды некоторыми солями, не говоря уже о потере воды абсорбционными коллоидальными соединениями. И если лабораторные эксперименты показывают, например, что для дегидратизации манганита (МпОз• И30) требуется температура свыше 200°С, то в природе беспредельная длительность процесса позволяет ему протекать при значительно более низкой температуре.
В этом случае вне всякого сомнения проявляет себя известный в механике закон, согласно которому потеря во времегни компенсируется меньшей затратой энергии в единицу времени. Мы имеем основание даже предполагать, что в некоторых случаях дегидратизация под влиянием давления и солевых растворов протекает на дне глубоких бассейнов и таким именно путем теряют частично свою воду гидраты окиси железа.
Несомненно, однако, что реакции обезвоживания в зоне выветривания следует рассматривать лишь как отдельные моменты общего и, также, как окисление, основного и характерного для нее процесса гидратизации, или, вообще говоря, поглощения воды. Уже превращение коры выветривания в рыхлую раздробленную массу, связываясь с грандиозным увеличением поверхности, неминуемо влечет за собой столь же грандиозное поглощение, хотя бы одной гигроскопической влаги. Но этим, как мы видели, дело не органичивается.
Циркулирующая в этих толщах рыхлого материала вода атмосферных осадков насыщает мелкие частицы коллоидов» гидратизирует продукты химического распада минералов и собирается в особые потоки или стоячие линзы грунтовых вод. Таким путем вода, в буквальном смысле слова, про- во питывает кору выветривания, и эта последняя, помимо непосредственного окисления, приобретает громадное количество кислорода в форме воды.
|
|
|
|
К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков