 |
|
|
Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ |
ФОРМЫ КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ И ИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
|
Смотрите также:
Элювиальные коры выветривания...
Борис Борисович Полынов. Геохимия ...
Ряды миграции академика Б. Б. Полынова ...
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
§ 46. До настоящего времени мы рассматривали процессы превращения в зоне выветривания соединений каждого элемента в отдельности. Но в природе эти процессы, понятно, не протекают изолированно одни от других.
Охватывая обнаженные горные породы, сложенные различными минералами, они соединяются в сложную совокупность реакций, и это взаимодействие взаимодействий создает то накопление кластического, чрезвычайно многообразного по составу и состоянию своих соединений, материала, которое мы называем продукт ами в ы,в е т р и- в а н и я. Но продукты выветривания не сохраняются целиком в этой сложной смеси и по мере их накопления подвергаются некоторому.расчленению и группировке, при которой одни из них изолируются от других, и это распределение их во времени и пространстве обусловливается, прежде всего, р адл ичной подвижностью различных слагающих их со е д и н е н и й.
Степень подвижности, т. е. способности к перемещению в значительной степени совпадает со способностью к дисперсности того или иного соединения и, очевидно, что наиболее подвижными являются те из них, которое наиболее легко, переходят в состояние высшей степени дисперсности, т. е. состояние молекулярного раствора в воде — зтом наиболее могучем и наиболее универсальном в пределах коры выветривания средстве переноса и переотложения материала.
Неизменно и неуклонно начиная с того момента, когда литосфера оделась водной и воздушной оболочками, процессы выветривания сопрово-; ждаются грандиозной работой по распределению продуктов выветривания, часть которых движущимся льдом и водой относится от места их первоначального-образования с различной скоростью, обусловленной как степенью дисперсности материала, так и величиной движущей силы и свойствами пути перемещения.
Мы видим, что состав растворенной в речной воде минеральной части существенно отличается от состава тех пород, которые отдают воде свои минеральные части. Мы видим, что хлор, составляющий ничтожную часть массы свежих, нетронутых выветриванием, первичных пород, в минеральном остатке речной воды превышает 6°/о. Это произошло, понятно, не потому, что в речную воду попал откуда-либо новый хлор, но потому, что его соединения в породах растворились в воде гораздо скорее, чем соединения других элементов. Представим себе, что в некоторый определенный срок времени какая-либо определенной величины масса горной породы отдает в раствор речной воды весь заключавшийся в ней хлор.
Если бы соединения серы этой породы обладали бы такой же подвижностью, как и соединения хлора, то количество SO/' растворенного в речной воде, должно было быть в три раза больше, чем количество хлора, как это мы наблюдаем в составе горных пород (0.15:0.05 = 3), т. е. оно должно было бы составлять 20.25% от всего минерального остатка. В действительности же оно, как мы видим, составляет только 11.6%, т. е. сера, выраженная в ионах SO/', перешла за этот же промежуток времени в раствор лишь в количестве 57% от ее массы, заключенной в горной породе. Распространяя этот прием исчисления на все другие соединения- и элементы, мы получаем числа, приведенные в 3-м столбце. Мы видим, что числа можно расчленить на несколько групп соответственно их порядку. Расположенные таким образом, они дают ясное представление о последовательных фазах, которые переживают накопления продуктов выветривания
Первая фаза знаменуется тем, что продукты выветривания лишаются соединений хлора и серы. Само собой разумеется, что с этими анионами уходит и некоторое количество катионов, но значительная часть последних остается еще связанной с другими анионами и, главным образом, понятно, в форме силикатов.
Во второй фазе продукты выветривания, уже лишенные соединений хлора и серы, лишаются щелочных и гцелочно-. земельных оснований. Эта фаза расчленяется на две стадии, соответственно более высокой подвижности кальциево-на- тронных соединений -по сравнению с магнезиально-калий- ными (§§ 36, 37).
В третьей фазе, лишенные в значительной части щелочных и щелочно-земельных оснований, продукты выветрива- 190 ния лишаются кремнезема силикатов. И, наконец, в последней—четвертой стадии, когда продукты выветривания слагаются почти исключительно полуторными окислами, последние также подвергаются большему или меньшему перемещению.
Необходимо только заметить, что, в подавляющем числе случаев, в анализах минерального остатка речных вод содержание полуторных окислов показано общей их суммой, и исчисление их сравнительной подвижности (т. е. подвижности глинозема сравнительно с подвижностью соединений железа) сделано на основании весьма малого количества случаев. Поэтому мы можем лишь принять за вполне достоверное, что соединения железа и глинозема попадают в раствор речных вод и уносятся от места скопления продуктов выветривания более медленно, чем кремнезем, но вдвое более высокая подвижность железа по отношению к подвижности глинозема остается под сомнением.
§ 47. Как и всякая другая абстрактная схема, приведенное расчленение фаз выветривания не может, понятно, проявиться в природе во всех случаях во всей полноте и неизменности. Это не может быть, хотя бы уже потому, что нигде не бывает совершенно изолированного выветривания отдельных обломков горной породы. Все же, как мы увидим ниже, при внесении в нашу схему некоторых дополнений, диктуемых реальными процессами, она найдет свое отражение в природе и позволит уяснить вполне и реальные отношения в области коры выветривания.
Прежде всего необходимо отметить, что, по понятным причинам, выветривание не может охватить сразу не только всей обнаженной массы горных пород, но и массы отдельных глыб, осколков и обломков, ибо наружная поверхность всякой такой отдельности будет разрушаться скорее, нежели минералы, заключенные внутри ее. Поэтому продукты выветривания пешиичных пород в большинстве случаев будут содержать не только остаточные, т. е. не вынесенные соединения различных фаз, но и первичные минералы, и только по преобладанию той или иной категории мы можем причислять остаточную массу выветривания к соответствующей фазе.
Чрезвычайно важно также сделать оговорку по отношению к приведенным в таблице данным о содержании и подвижности кремнезема. Как мы помним, кремнезем в первичных горных породах встречается в двух основных формах: свободного кремнезема в форме кварца и кремнезема силикатов и алюмосиликатов. Первая форма исключительно устойчива, и несомненно ее подвижность и растворимость значительно ниже подвижности в коре выветривания глинозема и соединений железа. Поэтому естественно в 4 фазу остаточных продуктов выветривания внести, кроме полуторных окислов, и кремнезем в форме первичного кварца. По этой же причине, исчисляя подвижность кремнезема, мы принимали во внимание не общее содержание его в породах, а лишь содержание кремнезема силикатов и алюмосиликатов, каковое приняли за 40°/о. Эта поправка, однако, не отразилась существенно на исчисленном результате и не изменила порядка числа — показателя подвижности.
Следует, наконец, принять во внимание, что продукты выветривания получают некоторый материал не только от литосферы, но и от элементов атмосферы поскольку они подвергаются окислению, карбонатизации и гидратации. Выражая железо и серу в приведенных таблицах, в формах, связанных с кислородом, мы отчасти уже приняли во внимание окисление. Теперь надо прибавить образование карбонатов и гидратацию соединений выветривания. Карбонаты щелочных металлов, благодаря своей легкой рашюримости, должны отмываться от остаточных продуктов! ветривания в той же фазе, в какой отмываются хлорид® и сульфаты, но щелочно - земельные карбонаты и особенно широко распространенный углекислый кальций -будут задерживаться до второй фазы или, по крайней мере, до первой .„стадии этой фазы. Что же касается гидратной#воды, которой должно быть тем больше, чем дольше гтся процесс выветривания, или чем интенсивнее он «ротекает, то ее накопление особенно характерным должно быть для передних, т. е. 3 и 4 фаз остаточных продуктов. Теперь, посЯе необходимых дополнений, можно ставить вопрос, — насколько соответствует ,наша, в значительной степени дедуктивная, схема природным ' конкретным Образованиям и насколько она подтверждается ими.
Чистые, так сказать, формы накопления остаточных продуктов выветривания следуетскать, очевидно, в таких местах, которые ни откуда не получают продуктов выветриваиия путем стока и откуда продукты выветривания, образовавшиеся in situ, могут в большей или меньшей степени удаляться. Иначе говоря, такими скоплениями остаточных продуктов являются типичные формы элювия.
Изучая кору, выветривания в области развития первичных кристаллических (или глубоко метаморфизованных) пород, мы обычно встречаем россыпи крупных осколков, щебень или крупнозернистый песок, состоящий из зерен разрушающейся породы.
Накопление этих, исключительно грубых, обломков происходит тогда, когда энергичная деятельность сил денудации и особенно воды уносит не только растворенный, но и весь мелкоземистый материал, оставляя лишь более крупные обломки и отдельности. Такого именно происхождения остаточная кора выветриван.:я из обломочного материала в высокогорных областях, где работает не только вода, но и лед, таковы россыпи так наз. гольцоз горной тайги и к той же группе можно отнести грубый щебень на скалистых возвышенностях резко континентальных стран облика пустынь, где ветры неуклонно уносят мелкозем со всех возвышенных пунктов. Во всех этих случаях нельзя, понятно, рассчитывать, чтобы состав этого остаточного материала обнаруживал заметную потерю хлора и серы, ибо здесь мы постоянно будем иметь дело с образованием новых обломков коренной породы, и химический состав обломочного материала едва ли будет существенно отличаться от состава ненарушенных пород. Эту уже не гипотетическую, а реальную первую фазу остаточных продуктов выветривания; первичных (изверженных) пород мы будем называть грубым обломочным ортоэлювием.
Но нам приходится встречать и другие случаи, когда скопления продуктов выветривания одеваются растительным покровом, который ослабляет эффекты механической денудации и когда выносу подвергаются, главным образом, лишь соединения, способные растворяться в воде.
Так, например, в горных степях северной Монголии, южного Забайкалья и Армении мы нередко встречаем гранитные, гнейсовые, базальтовые и из других изверженных пород сложенные массивы, плоские вершины которых и пологие склоны покрыты как грубым обломочным материалом, так и некоторым количеством мелкозема, заключенного между обломками раздробленных пород. Пробивая шурф в толще этих продуктов выветривания на некоторой глубине его, обычно там, где обломки становятся более крупными и близко обнаруживается или монолитная толща коренной породы, или толща, расчлененная на первичные отдельности , мы нередко наблюдаем выделения углекислого кальция. Эти образования в форме белой пленки или натечной корки с небольшими сталактитовыми отростками покрывают отдельности щебня (преимущественно их нижнюю поверхность) или более крупные глыбы. Материалом для образования этих форм карбоната кальция послужили, очевидно, кальций разрушенной до состояния мелкозема горной породы и углекислота циркулирующего в среде продуктов выветривания воздуха. Несомненно, что некоторая часть карбоната кальция произошла путем минерализации органических остатков.
В тех случаях, когда массивы с такой обизвесткованнои корой выветривания расчленяются, образуя в своих пределах или замкнутые впадины, или впадины, обладающие слабым стоком, мы нередко наблюдаем в пределах этих последних постоянные или периодические скопления соленой, обогащенной сульфатами и хлоридами, воды. Последнее обстоятельство ясно указывает на вынос из таких продуктов выветривания хлоридов и сульфатов. Само собой разумеется, что в этих реальных условиях не происходит полной изоляции хлора и серы от остаточной массы, хотя бы уже потому, что эти элементы и особенно сера частично захватываются организмами, но все же мы наблюдаем явный вынос их соединений.
Таким образом, мы находим в природе вторую фазу остаточных продуктов выветривания первичных пород, которую мы будем называть обизвесткованным орто- элювием и которая, как мы видели, в значительной степени совпадает с нашей первой гипотетической фазой, а именно, характеризуется выносом хлоридов и сульфатов и в то же время относительной устойчивостью соединений кальция, что особенно подчеркивается присутствием его клрбоната среди остаточных продуктов выветривания. Л Следующей вполне реальной третьей фазой является тот сиаллитный ортоэлювий, который мы наблюдаем на плоских вершинах массивов первичных пород в Средней Европе (Miitelgebierge), Фенноскандии, горной тайги Азии и Сев. Америки.
Здесь на широких пространствах можно обнаружить щебнистые остаточные продукты выветривания, одетые густым травяным или, иногда, моховым, покровом, или лесной подстилкой. Однако в шурфах и ямах, углубленных до свежей коренной породы, мы не встречаем з а- метных простым гд азом выделений углекислого кальция; его присутствие не обнаруживается также путем пробы продуктов выветривания кислотой на вскипание, и только микроскопическое исследование шлифов из отдельностей щебня может показать наличие выделений кальцита в ничтожных количествах. При местных условиях, когда достаточно обильное количество осадков не позволяет заметно накопляться в остаточных продуктах СаС03, вторая фаза не получает заметного выражения, и ортоэлювий слагается преимущественно уже продуктами третьей фазы.
Соединения калия и магния не обнаружили заметной убыли, их процентное содержание даже повысилось, что, понятно, опять-таки произошло вследствие сильной убыли в кремнеземе и других соединениях. К таким же, примерно, выводам приводит сопоставление состава свежей породы — огнейсованного гранит-порфира у Graubunden (Альпы) с его остаточными продуктами выветривания (). С тем, однако, различием, что в этом случае и соединения калия уже заметно вымываются из остаточных продуктов выветривания, и продолжают обнаруживать высокую устойчивость лишь соединения магния.
И в этих случаях мы видим, что реальные случаи сиал- л ит но го ортеэлювия весьма близко совпадают с нашей второй гипотетической фазой и ее стадиями.
В этой фазе сиаллитного ортоэлювия алюмосилликаты первой группы должны постепенно переходить в остаточные кремнегл иноземные кисло ты, т. е. кислоты типа каолина, но тик как другие группы, разрушаясь, не сохраняют связи глинозема с кремнеземом и так как распыленные и растворенные кремнезем и глинозем имеют много случаев к выпадению из растворов, то в большей или меньшей степени здесь возможно и образование аллофанов (§§ 26—29), хотя в условиях элювия они будут малоустойчивы и легче будут уноситься растворами.
Уже приведенные случаи ортоэлювия обнаруживают накопление полуторных окислов за счет вымывания щелочных и щелочноземельных оснований и кремнезема. Но, как известно, существует ряд других случаев, в которых этот процесс переходит уже в другую фазу, отмеченную самым, ничтожным содержанием в продуктах выветривания щелочных и щелочно-земельных оснований, настолько ничтожным, что практически их можно считать почти отсутствующими. Эти случаи относятся к так называемой латеритиой коре выветривания, наблюдаемой в настоящее время во многих местах в пределах влажных тропических стран. В прилагаемой таблице мы сравниваем состав некоторых кристаллических пород с образовавшейся на них латеритной корой выветривания (табл. 9).
Едва ли надо производить необходимые перечисления для того, чтобы приттн к заключению, что продукты выветривания лишаются громадного количества кремнезема, подвергаются гидратации и, повидимому, еще раньше лишились значительного количества почти всех своих щелочных и щелочно-земельных оснований. Внимательно изучая отношения между глиноземом и железом, мы приходим к заключению, что относительное накопление железа в первом случае (гнейс из Коломбо) превышает относительное накопление глинозема и, в то время как в свежем гнейсе количество железа, перечисленного на окись, не достигает и половины глинозема, в продуктах выветривания оно составляет уже около 0.8 количества глинозема. Надо полагать, что некоторая часть глинозема (повидимому, в форме аллофанов) также покидает продукты выветривания. Во втором же случае (диабаз из Гвинеи) отношения между глиноземом и железом в продуктах выветривания сохраняются примерно те же, что и в свежей породе.
Эти конкретные примеры, показывают нам, что в природе существуют реальные остаточные продукты выветривания, которые соответствуют нашей гипотетической третьей и отчасти четвертой фазам. Эти случаи мы причислим к четвертой реальной фазе остаточных продуктов выветривания первичных пород и будем называть эту фазу — фазой аллитного ортоэлювия.
Но наличие в природе рассмотренных форм накоплении продуктов выветривания ие является еще доказательством, что они представляют фазы по существу одного процесса, как это следует из построенной нами схемы. Это положение может вызвать тем большие сомнения, что многими современными учеными эти же образования рассматриваются как результаты особых, различных типов вывет- р и в а н и я, свойственных различным климатическим условиям. С их точки зрения, между климатом и продуктами выветривания существует известное равновесие и и о с т о я н с т в о о т н о ш е н и й. Несколько позже мы вернёмся к критике этих взглядов и обоснованиям учения о фазах выветривания, а теперь нам предстоит предварительно рассмотреть еще одну, также пока в значительной степени дедуктивную, схему.
|
|
|
|
К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков