 |
|
|
Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ |
Циклы минералов и элементов 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
|
§ 34. Кремний, алюминий и железо в своих циклах в зоне выветривания встречаются, как это отчасти мы уже видели, с многочисленными другими элементами, то выступающими в роли оснований, то членов простых и сложных кислотных радикалов или групп присоединения.
О многих из этих элементов нам не придется говорить, так как они или не играют заметной роли п коре выветривания, или, если и играют, то о них у нас не имеется достаточно сведений. Более распространенным элементам ниже отводится соответствующее место, а теперь необходимо упомянуть о некоторых малораспространенных, но играющих роль в коре выветривания во многих отношениях, повидимому, аналогичную роли рассмотренных элементов.
Из них на первом месте стоит титан, принадлежащий к одной химической группе с кремнием и дающий природные соединения, аналогичные соединениям последнего. Его отличие от кремния обусловливается его более металлическим характером, что особенно наглядно сказывается в щелочной реакции, которую обнаруживает природная окнсь титана — рутил (ТЮ2), в противоположность кислой реакции кварца. Титан способен давать несколько степеней окисления: Ti208, ТЮа, ТЮ3, но в природе известна почти исключительно двуокись титана ТЮ2 (рутил, а н а т а з, б р у к и т). Анализы рутила и других титансодержащих минералов обнаруживают иногда и присутствие примеси полуторной окиси Ti303, но самостоятельных минералов она не дает. Как изоморфную примесь к Fe2Oa, А1.0а, полуторную окись титана можно встретить также у различных алюмосиликатов.
Первичными для коры выветривания соединениями титана являются разности Ti02: рутил, анатаз, брукит; ряд титанатов — солей метатитановой кислоты, а именно перовскит (СаТЮД минералы группы ильменита (FeTi03), в которых в качестве оснований замещают друг друга изоморфно Fe, Mg, Мп и ряд более сложных соединений: титаносиликатов — солей комплексной кислоты н типа RTiSi05.
Наиболее распространенными из последних является сфенилититанит—CaTiSi06, кроме.него—известные бариевые, марганцевые и другие титано-силикЯты. v Более редкими являются титанониобаты и с и л и к о- титаниобаты. К сожалению, сведения о выветривании этих всех минералов чрезвычайно скудны, однако, все же с достоверностью можно установить, что одним из продуктов выветривания является вторичный рутил, который выпадает при разрушении более сложных соединений титана. Эта выпадающая двуокись титана вначале обычно принимает форму анатаза, которая переходит в более устойчивую — рутила. Вполне вероятно допустить, что в этом превращении окись титана переживает те же фазы, что при разложении силикатов кремнезем и частично поступает в растворы- Это необходимо допустить, так как иначе становится непонятным, каким образом соединения титана попадают в состав живого вещества, гда они улавливаются анализами примерно в таких же количествах, как мышьяк, бор, свинец и фтор.
Немногочисленные, но все же имеющиеся в литературе анализы указывают на относительное накопление ТЮ2 в некоторых случаях в поверхностных (почвенных) горизонтах коры выветривания, где его содержание достигает 2°/о и более, в то время как общее содержание в земной коре исчисляется в 0.5%, а среднее в литосфере 0.4°/о. Судя по немногочисленным, к сожалению, данным, его содержание в морских терригеновых отложениях достигает 0.7°/о, между тем как в глубоководных около 0.5%-1 В каких именно вадозных соединениях происходят накопления титана в почвах — остается неизвестным. Возможно, что он входит в сложный кремнеглиноземный комплекс коллоидальных систем вместе с кремнеземом и полуторными окислами. Во всяком случае, очевидно,' что прежде чем уйти из коры выветривания в форме вторичного рутила, титан совершает в ней какую-то ближе нам неизвестную работу.
Еще меньше мы можем сказать о других членах той же химической группы: цирконии, олове и свинце. Первый из них, кроме природной окиси циркония (б а д д е л е й и т, цирконовая стеклянная голова) Zr02 и циркона (ZrSi04) дает ряд мало распространенных первичных силико- цирконатов натрия и кальция. Эти минералы обычно рассматриваются как продукты пнейматолитических процессов. Явные признаки разрушения (например, мозандрита, редко находимого в свежем состоянии) приписываются не выветриванию, а позднейшим жильным процессам. В то же время имеются прямые указания на гидратацию циркона и образование его коллоидальных продуктов. Поэтому разностям циркона, отмеченным высоким содержанием воды (до 10% и выше), а также примесями кальция, магния и других оснований (возможно поглощение) по праву приписывают вторичное происхождение (малакон, альвит, ауэрбахит и пр.). О содержании его в почвах и живых организмах данных не имеется.
Олово в качестве первичного ювенильного минерала известно в форме касситерита Sn02 — единственной оловянной руды. Кроме того, известны весьма редкие случаи самородного олова (вулканические эманации Стромболи, о-ва Вулкано) и кальциевого стайносиликата штокезита CavSnSi309-H20. О продуктах выветривания ничего не известно, кроме указаний на большую устойчивость касситерита. Однако, они несомненно имеются, ибо анализы констатируют присутствие олова в составе растений.
Свинец является в роли оснований и поэтому о нем уместнее будет сказать при обзоре циклов других металлических элементов.
Целый ряд сложных первичных силикатов обнаруживает присутствие бора, играющего роль алюминия и образующего аналогичные алюмосиликатам боросиликаты (д а т о- лит, гомилит, говлит, данбурит, турмалин) и нередко изоморфно примешанного к алюмосиликатам (дюмортьерит). Кроме того, известны продукты вулканической и поствулканической деятельности в форме различных боратов. Легкая растворимость как продукт выветривания боросиликатов, так и ювенильных боратов обусловливает некоторое скопление вторичных боратов преимущественно в соленых озерах с другими химическими осадками (бора- цит — Mg2Cl2B1GO80, тинкаль — Na2B40710H20 (природная бура), натроборо кальцит NaCaB609 6Н20 и др. Эти озерные скопления—типичная форма соединений бора в коре выветривания. О роли его в организмах ничего не известно, 140 кроме указаний на необходимость хотя бы ничтожных количеств его для жизни растений и нахождения его хотя бы в количестве следов во всех случаях, когда его определяли.
Самый факт нахождения того или иного элементами организмах еще не свидетельствует о его значительной роли в биосфере и коре выветривания.
В конце концов в организмах, как и почвах, по всей вероятности, можно найти в том или ином количестве все те элементы, которые встречаются в литосфере. Однако, в тех случаях, когда замечается явная концентрация элемента в составе живого вещества или тех или иных образбваний в коре выветривания — несомненно приходится подозревать специфическую роль и обращать внимание даже на редкие элементы.
Одним из таких относительно редких и в то же время несомненно значительных элементоз является ванадий, общее количество которого в земной коре исчисляется сотыми долями процента. По последним исчислениям Кларка и Вашингтона, которые использовали 5179 анализов, ванадий в форме полуторной окиси V203 составляет 0.026°/о массивных пород, т. е. почти вдвое меньше хлора, меньше циркона, бария, никеля, фтора и в количестве одного порядка со стронцием.
Его первичные ювенильные формы сосредоточены, главным образом, в основных богатых магнием и железом горных породах, в которых его содержание повышается до 0.05%. Однако, отдельных сомостоятельных первичных ванадиевых минералов известно очень мало. Сюда относится найденная в порфирах Калифорнии ванадиевая слюда р о с к о е- л и т, с содержанием около 24°/0 V203, и редкий минерал арденнит с 9% Va03, весьма сложного строения ванадо- силикат марганца с эмпирической формулой HieMnleAlleSi10V,Ofi6.
Повидимому, главные массы ванадия находятся в виде незначительных изоморфных примесей V203K глинозему алюмосиликатов. Более многочисленны и разнообразны вторичные минералы ванадия, которые обязаны своим происхождением гидротермическим процессам (например, ванадинит — ванадат свинца) и процессам выветривания.
В последнем случае концентрация ванадия достигает иногда весьма заметных величин. Она обнаруживается в осадочных породах, богатых органическими остатками. Так, например, в лигнитовом угле Аргентины V206 составляет 38% его минеральных примесей (золы), то же самое содержание ванадия обнаруживают некоторые угли Перу. В минеральных примесях асфальта Невады содержится около 30°/о V205, в имеющем практическое значение месторождении ванадия в мезозойских песчаниках Колорадо и Ута ванадий находится в форме минераловтюямунита — Ca(U02)3V2054H20 и особенно карнотита — K2(U02)2Va05. ЗН20, т. е. в форме ванадатов уранила, кальция и калия. В такой же форме он обнаружен и в жильном месторождении Ферганы, в известняках, где кроме указанных минералов найдены: а л а и т (V205-H20), ту р анит — 5CuOV2Os*2Н«,0, гангсит — 2СаО • 2CuO • V205- Н20,
Всюду в своих вадозных формах ванадий играет роль 5-валентного элемента с ярко выраженным кислотным характером, между тем как в первичных формах он изоморфно замещает глинозем и выступает как трехвалентный элемент.
Возвращаясь к вадозным формам ванадия и отмечая связь его концентрации с органическими остатками, что особенно ярко подчеркивается асфальтовым типом урано- ванадиевых месторождений (Сев. Америка, Ута), мы невольно должны притти к заключению, что в концентрации ванадия в коре выветривания принимают участие организмы. Факт нахождения ванадия в золе растений, как уже мы отметили, сам по себе не является в этом отношении знаменательным
Гораздо более крупное значение приходится в этом отношении приписывать другому интересному факту, а именно, указанию на роль ванадия в образовании крови асцидий. Мы, таким образом, убеждаемся, что ванадий играет в организмах активную роль, аналогичную роли железа, а следовательно и прибывание его в коре выветривания знаменуется целым рядом превращений, о которых пока мы имеем лишь самое поверхностное представление.
Наиболее достоверным предположением следует считать, что концентрация ванадия в коре выветривания совершается определенными группами организмов в отложениях типа сапропелей.
|
|
|
|
К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков