 |
|
|
Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ |
Каолин. Каолинит
|
Смотрите также:
Элювиальные коры выветривания...
Борис Борисович Полынов. Геохимия ...
Ряды миграции академика Б. Б. Полынова ...
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
§ 27. Ряд экспериментов, показавших, с одной стороны, способность каолина при различных, несомненно существующих в природе условиях (действие щелочей, действие гумусовых веществ) легко пептизироваться и давать устойчивые суспензии, с другой — перезаря жен и е каолина в кислой среде, неминуемо предполагающее разрыв кольцевого ядра (Mattson), заставляет нас допускать возможность разрушения каолинового ядра в процессах выветривания и без участия организмов.
При таковом же, как мы уже видели раньше, это разрушение установлено достаточно точно, и в результате его мы имеем образование свободных гидроокисей кремния и алюминия. Образование водного глинозема является результатом выветривания и других уже вышеупомянутых минералов (§ 25). Таким образом, нам приходится считаться и с этой вадозной формой соединения алюминия.
Природные растворы—речные, озерные воды и воды источников, в противоположность относительно заметному содержанию кремнезема, глинозем содержат в ничтожном количестве, которое редко измеряется целыми числами процентов от всего растворенного вещества. Тем не менее, все же он почти всегда присутствует в составе природных вод и присутствует в большей части в форме золя, ибо для получения его молекулярно-дисперсных растворов необходимы условия необычной для природных вод сравнительно высокой кислой реакции.
При известных условиях (в слабокислых растворах) золи кремнезема и гумуса в пределах определенных количественных отношений с А1203 и определенной степени дисперсности оказывают защитное влияние на золь глинозема. Присутствие алюминия в составе организмов указывает на широкое распостранение его растворов. Онако, все же золь глинозема, как это показали еще старые опыты Грэма, представляет весьма неустойчивую систему. Так, например, даже гидрозоли, содержащие не более 0.5°/о—А1203, по истечении нескольких дней выделяют гели. Не лишнее, кстати, отметить, что эта общая способность минеральных коллоидов изменять свое состояние и свои свойства с течением времени, при более или менее неизменных условиях среды, играет, несомненно, крупную роль в . процессах коры выветривания.
Сопоставляя, с одной стороны, хотя ничтожное, но все же постоянное содержание глинозема в природных растворах, а с другой—слабую устойчивость как истинных его растворов, так и золей, мы имеем основание полагать, что через состояние золя в коре выветривания проходят все же значительные массы глинозема,, и это состояние играет заметную роль в цикле превращений соединений глинозема. Из природных растворов глинозем выпадает или в форме более или менее чистого геля: А1я03ПН20, или значительно чаще в форме разнообразных коагелей с гумусом, кремнеземом, гидроокисью железа и более сложных абсорбционных систем. Гели глинозема с течением времени кристаллизуются и дают кристаллические минералы: гидраргиллит А1203.ЗН20 и более обезвоженный диаспор—AOG.H-A1 И гели, и кристаллические представители вадозной формы свободного глинозема являются сравнительно редкими минералами, и это обстоятельство в значительной степени послужило к укреплению мнения о необычайной устойчивости в условиях коры выветривания каолинового ядра алюмосиликатов.
Каолинит и другие кремнеглиноземные продукты его группы рассматривались как „конечные" продукты выветривания, а распад ядра на кремнезем и глинозем трактовался чуть ли не как частный, редкий случай.
В действительности же сравнительная редкость форм свободного вадозного глинозема объясняется условиями выпадения из растворов его гелей.
Выпадение чистого геля связано, повидимому, со специфическими условиями (§ 24), а в значительном большинстве распространенных случаев он выпадает в форме коагеля, причем особенно обыч- ЙЫ коагели его с кремнеземом. Имеется основание предполагать, что во многих реакциях коры выветривания глинозем, в противоположность кремнезему и каолиниту, является положительно заряженным коллоидом, способным к физико-химическому поглощению анионов. Вполне возможно, что вадозные формы глинозема, представленные фосфатами алюминия (вавеллит, каллаит, фишерит, пеганит, варисцит и др.), являются не чем иным как кристаллизовавшимися абсорбционными системами глинозема с поглощенной им фосфорной кислотой. 1 В пользу этого говорят: их неопределенный состав, в котором отношения А1203:Р205 подвергаются достаточным колебаниям, обычные избытки глинозема, как этого и следует ожидать от поглотителя (напр. у некоторых вавеллитов — А1Р042А1(0Н)36Н20) и, кроме того, их часто мелкокристаллическое, чуть ли не скрытокристаллическое строение при внешнем облике затвердевших гелей (почкообразные, сталактитовые, натечные формы, поверхностные пленки и проч.), как это особенно характерно для каллаитов и многих вавеллитов.
Иначе, понятно, дело обстоит .с сульфатами алюминия, многим из которых приходится несомненно приписывать вадозное происхождение. Но мы уже указали (§ 13) на случаи образования вадозной серной кислоты. Несомненно, что ее действие на алюмосиликаты и алюминаты, а тем более на формы свободного глинозема, должно повести за собой образование сульфатов алюминия.
Редкие случаи образования этих вадозных форм глинозема и их приуроченность к условиям, допускающим чередование восстановительных процессов с окислительными, не противоречат этим объяснениям. Сульфаты не представляют, понятно, в коре выве- трнвания устойчивых систем. Это одна из кратковременных форм вадозных соедииений глинозема, из которой он постепенно уходит, отдавая S0"4 другим катионам. Кроме того, в это состояние в цикле глинозема в коре выветривания попадают, повидимому, лишь ничтожные части его.
§ 28. Неизмеримо более крупную роль играют коагели глинозема, из которых на первое место следует поставить его коллоидальные соединения с кремнеземом. Эксперименты с искусственным получением коагелей глинозема с кремнеземом могут на первый взгляд показаться неубедительными в качестве доказательства аналогичного процесса в природе.
По крайней мере в литературе и даже руководствах общего характера мы встречаем подобные указания. Они основываются на слабом, якобы, распространении золей глинозема и кремнезема в природе и на малой вероятности их встречи в сколько-нибудь заметном количестве. Нетрудно заметить, что ошибочность такого рассуждения кроется, прежде всего, в приложении к природе лабораторных масштабов. Несомненно, с точки зрения лабораторных экспериментов такое содержание в воде кремнезема, которое измеряется сотыми долями процента, а глинозема — тысячными и десятитысячными, едва ли является пригодным для изучения материала, от которого требуется дать яркую и демонстративную иллюстрацию процессов. Но в природе, как известно, время не ограничено, и из мельчайших, с лабораторной точки зрения, величин, в результате длительных вековых процессов, получаются крупные результаты.
Но, помимо этих соображений, явная ошибка заключается в игнорировании тех сильных, но кратковременно действующих реагентов, которые имеются в коре выветривания в определенных частях ее и которые играют грандиозную роль в процессах превращения вадозных минералов. Так, например, нам хорошо известно, что многие почвенные растворы обладают достаточно ясно выраженной кислой реакцией, а в других местах столь же ясно выраженной щелочной реакцией. Это состояние растворов, по понятным причинам, не сохраняется при их просачивании в глубину. В каждый отдельный момент действует и совершает свою работу лишь небольшое количество раствора, циркулирующего в верхней части почвы, но с течением времени продукты действия таких растворов достигают иногда значительных скоплений. Так именно', как увидим ниже, происходит дело и в данном случае.
Мы можем утверждать, что золи кремнезема с золями глинозема, вопреки мнению К. Д. Глинки, встречаются почти во всех природных растворах коры выветривания, как на это указывают многочисленные анализы речных, озерных и др. вод естественных водоемов.
Что касается абсолютного содержания этих гидроокисей в воде рек, то для кремнезема оно обычно не повышается более 0.001°/о. Иного порядка величины содержания их в почвенных растворах. Водные вытяжки, приготовленные из почв, часто извлекают из нее до 0.01°/о SiOa и выше. Можно полагать, что действующие в природе обычно более концентрированные почвенные растворы могут содержать хотя бы короткое время и более высокие количества гидроокиси кремния. К сожалению, мы не располагаем достаточным материалом о количественных отношениях в водных вытяжках из почв между кремнеземом и глиноземом, но отдельные данные все же дают некоторое представление об этих величинах.
Мы видим, что относительное участие глинозема в почвенном растворе может значительно повышаться. Приведенные данные относятся к почвенным растворам щелочной реакции. В значительно более распространенных растворах кислой реакции можно ожидать еще более высокого относительного содержания глинозема. Во всяком случае, имеющиеся в литературе данные показывают, что иногда в водных вытяжках отношение кремнезема к сумме полуторных окислов достигает всего лишь 0.2. Если допустить, что глинозем составляет хотя бы только треть суммы полуторных окислов, то отношение Si02:Al203 выразится величиной в 0.6, а при пересчете на молекулярные отношения кремнезем почти не получит преобладания над глиноземом.
Принимая во внимание, с одной стороны, резкие колебания в содержании кремнезема и глинозема в природных вадозных растворах и столь же резкие изменения в составе электролитов в этих растворах (например, при впадении рек в озера и моря), и, с другой — все те многообразные условия и случаи взаимной коагуляции, которые получены {опытным путем в работах вообще над коллоидами различных знаков электрического заряда и, в частности, над золями кремнезема и глйнозема, мы уже a priori должны притти к убеждению, что в коре выветривания неминуемо должны образоваться, а в известных случаях и накопляться коагели кремнезема с глиноземом. Если же мы вспомним чрезвычайную неустойчивость более слабо диспергированных коллоидов как кремнезема, так и глинозема и весьма кратковременное существование их, то мы придем к заключению, что анализы речных и других естественных вод едва ли могут дать нам правильное представление о количестве тех масс этих соединений, которые проходят через состояние золей
Ярким подтверждением всему этому являются достаточно многочисленные в коре выветривания образования, которые, получая различные названия: аллофанов, к о л л и р и т о в, шреттеритов и др., по существу своему представляют кремнеглииоземные соединения с колеблющимися отношениями SiOa: А1203 и с достаточно ясно выраженными коллоидальными свойствами. Для нас лично не остается сомнения, что в этих случаях мы имеем дело с продуктами коллоидального синтеза и, главным образом, с коагелями в различной стадии их дальнейшего преобразования.1 Это находит себе особенно красноречивое подтверждение в широком распространении как аналогичных кремнежелезных, так и смешанных кремнеглиноземножелез- ных систем, включающих гидроокись железа, качественные свойства коллоидов которой во многих отношениях и, в том числе в явлениях взаимной коагуляции с кремнеземом, совпадают со свойствами глинозема.
|
|
|
|
К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков