Взаимодействия в которые вступают углекислота и кислород

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

Итак, в одетой могучим зеленым покровом поглотителей энергии коре выветривания, где каждое мгновенье совершается рождение и смерть бесконечного количества организмов, круговорот кислорода совершается во всей полноте и мощности своих процессов.

§ 12. Приведенная нами схема оборота кислородных соединений, принятая без оговорок, могла бы рассматриваться как выражение замкнутой системы подвижного равновесия, в которой все величины в каждый отдельный момент имеют определенное численное значение.

В действительности, как мы уже знаем, такое представление было бы ложным. Мы знаем, что появление не только зеленых организмов, но и организмов вообще связано с определенным моментом истории земли, а следовательно и эта форма оборота кислорода также имеет свое начало и свое количественное развитие. Мы в то же время знаем хорошо, что эта система не может быть замкнутой, хотя бы уже потому, что, например, ювенильная углекислота приходит в эту систему извне, а некоторые части углекислоты и свободного кислорода уходят из нее, расходясь на образование карбонатов и окисление других (кроме углерода) элементов и соединений.

Теперь мы остановимся на этих других, не предусмотренных приведенной схемой, взаимодействиях, в которые вступают углекислота и кислород. Выше мы уже указали, что ювенильная углекислота может принимать участие в образовании карбонатов, но само собой разумеется, что в этом процессе, поскольку он протекает в верхних оболочках земной коры, принимает также участие и вадозная углекислота.

Все случаи образования в зоне выветривания и гидросфере углекислых солей можно разделить на две общих категории: 1) образования карбонатов путем непосредственного действия С02 на элементы горных пород и минералов и 2) процессы организации углекислых солей.

Схему процессов первой категории мы представляем s достаточно простой форме:

RSi0a + C02 + Ha0 -> RC0e + Si0.2 Н20

силикат          карбонат

Это значит, что углекислота, растворенная в циркулирующей в коре выветривания воде, или непосредственно поглощенная поверхностью горных пород и минералов, вступает с ними во взаимодействие и из силикатов, алюмосиликатов и др. солеобразных соединений образует по приведенной схеме карбонаты. Эти карбонаты тоже, понятно, вступают во взаимодействия с другими солями, например:

СаС1а + Na,C03 — СаСОэ + 2NaCt

и меняют свои основания. Естественно поэтому, что в зоне и коре выветривания мы обнаруживаем вадозные карбонаты различных оснований, а именно: Na2C03, MgCOa, CaCOs, FeC03, MnC03, BaC08, SrC03, CuC03 и др.  Однако, распространение их далеко не одинаково; одни из них представляются малоустойчивыми, вследствие своей легкой растворимости, как, например, NaaC03, и образуют скопления лишь в редких случаях особенно благоприятной обстановки (например, содовые озера), другие, представляя собой закисные соединения (FeC03), также могут сохраняться лишь в условиях слабого доступа кислорода, третья группа не достигает широкого распространения уже потому, что представляет соединения сравнительно редких оснований (BaC03, SrC03)r и в конце концов наиболее распространенными в коре выветривания являются минералы, представляющие по своей химической природе углекислый кальций (кальцит, арагонит, люблинит), углекислый магний (магнезит) и двойную соль угольной кислоты CaMg(C03)2 (доломит).

Однако, независимо от этих форм вполне определенной как химической природы, так и кристаллического строения, нам известны многочисленные образования, в которых несомненно главную роль играет СаС03, но более подробный химический состав и аггрегатное состояние остаются до сих пор неизвестными. Так, например, во всякой почве в области сухого континентального климата умеренного или тропического пояса, если только она не возникла на породе, совершенно лишенной соединений кальция (например, чистый кварцевый песок или кварцит), мы всегда находим такие образования.

Они обнаруживают себя в форме или различного рода конкреций или землистых масс различной плотности, или корок и пленок, покрывающих поверхность элементов щебня, и 'гравия или, наконец, они равномерно рассеяны во всей рыхлой породе и не образуют выделений, заметных простым глазом. Они встречаются во всяком случае в значительно более разнообразных формах, чем это известно нашим минералогам, от внимания которых такие, свойственные наносам и почвам, образования ускользнули и продолжают ускользать.

Мы поэтому не встретим даже в самых обширных руководствах по минералогии ни описания этих форм, ни сведений об их подробном составе и генезисе. Но отсутствие сведений о, них в капитальных руководствах не мешает, понятно, им существовать в природе и обнаруживать себя на каждом шагу. Ими пронизаны мощные толщи лёсса наших Причерноморских, Сибирских и Среднеазиатских степей и пустынь, ими полны покровные суглинки Среднего и Нижнего Поволжья и рыхлая супесчаная кора выветривания Гобийского плато, они заполняют каспийские отложения, древний и современный аллювий наших степных рек, и их широкое распространение можно предсказать заранее в определенных районах всех частей света. Эти карбонаты — типичные продукты податмосферного (субаэрального) выветривания.

К иной категории относятся процессы организации карбонатов и особенно углекислого кальция, т. е. процессы в результате которых карбонат идет как материал на построение тех или других частей или органов организма.

Сравнивая состав минеральной части, растворенной в речных водах, с составом солей морской воды, мы неизменно обнаруживаем достаточно резкое различие. В частности, в со- ставе морских солей всегда наблюдается сильное падение в содержании кальция и связанной углекислоты, т. е, углекислоты карбонатов. Так, например, отличаются в этом отношении составы солей, растворенных в крупнейших реках бассейна Атлантического океана и воде самого океана

Можно было бы сильно увеличить количество данных по рекам бассейна Атлантического океана, но в этом нет необходимости, ибо все эти данные представят числа такого же порядка, что и по трем приведенным примерам.

Падение в содержании кальция и связанной углекислоты в ролевом составе морской воды можно считать вполне установленным фактом.

Мы видим, таким образом, что громадное количество растворенных в речной воде ионов кальция и углекислоты попадая в морские бассейны, извлекаются из раствора. Этот процесс происходит при активном участии бесконечного множества морских организмов, которые, извлекая кальций и углекислоту из растворенного состояния, строят из углекислого кальция свои раковины, панцыри, внутренние .скелеты и отдельные их части. К этой грандиозной „организующей" и собирающей углекислый кальций группе организмов относятся и одноклеточные водоросли планктона* целые классы простейших животных, как, например, форами- ниферы и радиолярии, некоторые губки, кишечнополостные и, в частности, разнообразные, строящие рифы и- острова кораллы, иглокожие (морские ежи, морские лилии, морские звезды и др.), брахиоподы, моллюски и даже некоторые черви (аннелиды). После смерти этих организмов твердые известковые скелетные части их отлагаются на морском дне* образуя мощные, измеряемые сотнями метров, толщи скоплений осадков с большим или меньшим участием углекислого кальция. Эти известковистые и известковые морские илы дают начало многочисленным, известным нам, осадочным карбонатным породам (мергеля, мел, раковистые и др. известняки).

Описанные процессы являются типичными' для гидросферы и подводной части коры выветривания. Но отдельные случаи организации СаС03 нам известны и на суше, например, образование раковин сухопутных улиток, известкоаых оболочек некоторых плодов у растений и т. п. Существует, кроме того, много более или менее промежуточных форм накопления углекислой извести, например, образование озерного мела, скопления извести на листьях водоросли Poto- mageton, образование известковых трубочек вокруг корней растений и т. п. форм, образование которых вызвано несомненно деятельностью организмов, но сами по себе эти формы не представляют частей или органов этих организмов. Между субаэральными и морскими образованиями карбонатов несомненно происходит свой оборот. Растворенный углекис-- Лий кальций лёссов и др. континентальных отложений, поступая в морские бассейны, подвергается организации, а углекислый кальций мергелей, мела, известняков при разрушении последних на суше, попадая с растворами или даже будучи перенесен механически в область рыхлого наноса, может опять давать начало различным выделениям углекислой извести. Превращение раковин моллюсков в рыхлые землистые массы углекислого кальция прослежено было автором этого очерка в долине р. Дока.

Во всяком случае образование известняков является особенно знаменательным моментом в обороте кислорода в зоне выветривания. Знаменательным, во-первых, потому, что в этой форме в настоящее время скопились громадные количества углекислоты (а, следовательно, и кислорода), а во-вторых, тем, что это форма, в которой углекислота покидает кору выветривания -и уходит вместе с известняками в зону метаморфизма и глубже. Здесь, таким образомг мы встречаемся с моментом более крупного цикла кислорода.

Что касается количества С02, заключающейся в настоящее время в известняках, то его исчисляют примерно в 31 ООО биллионов метр тонн. По мнению Хегбома и Чемберлена оно в 25 ООЮ раз превышает количество С02 в атмосферном воздухе, по другим исчислениям в 13000 раз.

Некоторой компенсацией этой потери зоной и корой выветривания свободной углекислоты являются реакции декарбонатизации, при которых углекислые соли возвращают углекислоту. Такие реакции известны в зоне выветривания. Одним из наглядных примеров их является действие серной кислоты, образовавшейся путем окисления ювенильной или вадозной серы, или сероводорода, или некоторых сернистых металлов (FeS2) на карбонаты:

SO 8+ RC03 + Н20—RS04 + С02 +НаО.

Нам известны также случаи обратимых реакций типа

R2C03 + Si02 + Ho0R2Si03 + С02 -f Н20,

и мы допускаем в пределах коры выветривания иногда условия, благоприятствующие преобладающему течению этой реакции слева направо.

Сюда же относятся случаи поглощения так называемыми .„кислыми" почвами металлических оснований из находящихся в растворе карбонатов. В свое время нам придется подробнее остановиться на этих „кислых* почвах и разъяснить указанную и аналогичные реакции поглощения.

В какой мере все эти процессы декарбонатизации компенсируют уход углекислоты из зоны выветривания в форме карбонатов, мы не можем учесть, но необходимо принять во внимание, чю известняки — форма часто достаточно длительного пребывания связанной углекислоты в пределах коры выветривания. Их растворение на суше и их - повторное образование на дне морей представляет тоже свой оборот, который повторяется в коре выветривания в течение многих миллионов лет.

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