 |
|
|
Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ |
КРУГОВОРОТ В КОРЕ ВЫВЕТРИВАНИЯ ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНО ЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ, ХЛОРА, СЕРЫ И ФОСФОРА
|
Смотрите также:
Элювиальные коры выветривания...
Борис Борисович Полынов. Геохимия ...
Ряды миграции академика Б. Б. Полынова ...
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
§ 35. Следующими после железа в порядке убывающих чисел распространения в земной коре являются щелочноземельные и щелочные элементы: кальций (3.20%), натрий (2.35°/о), калий (2.277о) и магний (2.07%). Мы видим, что кальций явно преобладает над всеми остальными, натрий и калий выражаются близкими величинами содержания, а магний несколько пониженной относительно других величиной.
Такие же, приблизительно, отношения сохраняются между числами, показывающими содержание этих элементов в литосфере, а именно: кальций 3.47°/о, натрий 2.46%г калий 2.46%, магний 2.24%.
В подавляющем большинстве ювенильных (изверженных) горных пород мы обнаруживаем соединения всех этих четырех элементов, но отношения между ними сильно изменяются и зти отношения являются, до известной степени признаком выделенных классификацией отдельных групп изверженных горных пород. Так, у типичных пород кислой магмы (граниты, кварцпорфиры, трахиты, липариты) сумма щелоч. ных окислов (K0-fNa20) обычно в 1 '/2> 2 и даже 3 раза превосходит сумму щелочно-земельных (CaO+MgO), причем, первая достигает от 7 до 10%. Среди щелочных элементов обычно преобладает К, но это преобладание соответствует приблизительно более высокому атомному весу калия, и эквимолекулярные отношения КгО:Ыа20 можно в этой группе считать близкими к 1, Встречаются, однако, исключения (натровые граниты, дациты, гранодиориты). В отношении же CaO:MgO обычно преобладает первый, причем это преобладание часто превышает соответствующее отношение атомных весов и остается, следовательно, и в молекулярных отношениях. Кислая магма, как известно, пользуется наиболее широким распространением.
Калий в этих породах присутствует, главным образом, ъ форме калийных полевых шпатов: ортоклаза, санидина и микроклина, отличающихся один от другого своими оптическими свойствами. Микроклин, кроме того, является одним из весьма устойчивых против выветривания минералов и обычно обнаруживается в остаточном материале выветривания в достаточно свежем состоянии. Некоторые продукты разрушения и выветривания моренных отложений, уже лишенные большинства первичных минералов, содержат часто много микроклиновых зерен, ясно обнаруживаемых при микроскопическом исследовании.
Натрий и кальций представлены, главным образом, в форме кислых плагиоклазов, в которых натровый член (аль- б и т) преобладает над кальциевым (анортитом). Первый обнаруживается также и в форме отдельных натриевых полевых шпатов: альбитов и анортоклазов.
Магний в кислых породах обычен в форме магниевой слюды (биотита), а также принимающих иногда некоторое участие в минералогическом составе этих пород представителей группы авгитов и роговых обманок (гранодиориты).
В породах основной магмы, как раз наоборот, мы обнаруживаем явное и иногда «очень сильное преобладание щелочно-земельных элементов над щелочными, вплоть до почти полного исчезновения последних или присутствия лишь в форме следов, как, например, у некоторых дуни- тов или пироксенитов. У более распространенных основных пород, как, например: габбро, базальты, диабазы, отношение суммы щелочных земель (CaO-{-MgO) к сумме щелочей (K20 + Na20) обычно превышает 3 и нередко достигает 6, причем сумма щелочей колеблется от 3 до 5%. Среди щелочей основной магмы отмечается преобладание натрия над калием в 2 — 21/* раза. Из щелочных же земель в более распространенных разностях—базальтах, андезитах, диоритах, диабазах, габбр о—преобладает нередко кальций, но в отношениях, не превышающих отношения атомных весов кальция и магния; в породах же ультраосновных (перидотиты, пироксениты, ду- ниты), где содержание MgO доходит до 40% и выше, он получает значительное преобладание. Таким образом, в основных породах в минимуме оказывается калий, гдеегосодержание редко повышается над 2%• Магний в этих породах содержится в форме минералов группы авгитов и р о г о в ы х обманок, имеющих в основе своего строения метасилякат- ное ядро, а также в форме ортосиликата магния оливин а— Mgj(Fe*)SiCV
Кальций же и натрий в форме основных плагиоклазов, отмеченных преобладанием анортита (Лабрадор, битовнит) и чистого анортита—CaAl2Si308, а также изоморфных примесей кальция к магнезиальным силикатам. Наконец, особую фацию составляет щелочная магма, в составе которой щелочные элементы значительно повышают свое участие. Их содержание доходит до 15— 20% и иногда более чем в 10 раз превышает содержание щелочно-земельных. Среди щелочных обычно преобладает содержание натрия, а щелочно-земельных — кальция. В этих основных породах калий и натрий являются в форме алюмосиликатов из группы фельдшпатитов, которая по своему строению примыкает, повидимому, к алюмосиликатам второй группы (§ 25) и отмечается разностями значительно менее стойкими против выветривания, чем алюмосиликаты 1-й группы.[Сюда относятся: калийный алюмосиликат—лейцит, калийно-натриевый—нефелин, натриевые—хлорсодержащий содалит, каикри- нит, гаюин, известково-натриевый—нозеан и, наконец, уже знакомый нам натрово-кальциево-магниевый — м е л и- л и т. Щелочные и щелочно-земельные элементы присутствуют и в составе метаморфических пород (кристаллических сланцев), но здесь они, кроме перечисленных соединений, дают много новых форм, разнообразие которых особенно отмечается для минералов магния (тальк, серпентин, группа хлоритов) и кальция (гранаты, эпидот, везувиан, волластонит, скаполит и др.). Перечисленные нами соединения щелочно-земельных и щелочных элементов являются теми первичными, по преимуществу ювенильными и частично фреатическими, формами которых эти элементы появляются вместе с изверженными и метаморфическими породами в зоне выветривания.
Первые моменты выветривания, как мы это уже отмечали в свое время, должны ознаменоваться образованием карбонатов этих оснований, в каковой форме они вступают уже в ряд других взаимодействий. Но прежде чем перейти к этим взаимодействиям, интересно сделать ряд сопоставлений, чрезвычайно ярко подчеркивающих различие в судьбе этих элементов в зоне и коре выветривания.
Сопоставим прежде всего содержание этих элементов в первичных массивных породах, литосфере и гидросфере: МпСоСрИодые Лосфера Гидросфера Са 3.63 3.47 0.05 Na 2.85 2.46 1.14 К 2.57 2.46 0.04 Mg 2.0S 2.24 0Л 4
Мы видим, что отношения между количествами элементов в литосфере несколько меняются по сравнению с теми отношениями, которые они имели в первичных массивных породах.
Но особенно радикально они изменились в гидросфере, где натрий получил крупное преобладание над остальными, кальций и калий обнаруживают близкие величины содержания, а магний явно превышает их. Если мы вспомним, чтЪ имеем дело не с установившимся равновесием, а с неизменно текущим процессом, то указанные изменения приведут нас к следующему заключению; в то время как весь натрий какой-либо определенной массы первичных горных пород достигает наивысшей для коры выветривания степени дисперсно с т и—молекулярного растворения в воде — и уходит таким путем в гидросфер у—к а л ь ц и й> калий и магний, заключавшиеся в этой же массе первичных пород, достигают такого состояния лишь в некоторых частях своих; остальные же их части остаются в коре выветривания в нерастворимых, неуспевших раствориться в воде или выпавших из водного раствора, формах. Для того, чтобы выяснить, какие именно части остаются в этих формах и в какие моменты циклов выветри- нания, необходимо принять во внимание содержание этих же элементов в речной воде, которая служит посредников между массивами коренных пород и гидросферой и поставляет в последнюю указанные элементы. При этом для большей наглядности сопоставлений мы всюду будем принимать количество натра за 100 и количество остальных элементов рассчитывать в соответственно относительных числах.
Таким образом мы получим: Массивные Речная породы вода Са 127 330 4 Na 100 100 100 К 90 33 3 Mg 73 50 ]2
Итак, мы обнаруживаем, что кальций, заключающийся в некоторой определенной массе коренных пород, в 2.6 раза скорее поступает в раствор речной воды, чем заключающийся в той же массе натрий, но в то время, когда весь натрий достигнет гидросферы и поступит в ее среду, от кальция в этой же среде останется только 3.1% его массы Теперь, когда мы уже неоднократно упоминали о громадных количествах углекислого кальция, извлекаемых в морях и океане организмами на построение скелетов,—этот последний вывод не представляется нам парадоскальным. И если на первый взгляд остается неясным, почему кальций скорее поступает в раствор речной воды, чем натрий, то и это в дальнейшем получит свое разъяснение.
Что касается калия, то мы видим, что в течение срока полного растворения в речной воде всего натрия свыше 60% калия остается неизвлеченным из продуктов выветривания, а из остальной массы в состав гидросферы попадает только 3.3% и свыше 30% извлекается в той или иной форме из воды при поступлении ее в море. В тот же промежуток времени магний оставляет в продуктах изменения более 30% своей массы, из остальной части достигает дисперсного состояния в гидросфере 16.4%, а свыше 50% извлекается из воды при поступлении в систему морей и океанов. Приведенные числа не могут претендовать на точность, ибо в исчислении их допущено много округлений и приближений, но они, повидимому, отвечают порядку соответственных величин и отношениям между ними.
Таким образом, уже на основании предварительных общих соображенй мы можем наметить предположительно следующие выводы:
1) Из рассматриваемых нами элементов натрий дает наименее прочные соединения в коре выветривания; цикл его превращений проходит быстрее других, и его наиболее обычная в коре выветривания форма — молекулярный раствор натриевых солей. 2) Наиболее стойкие и наиболее распространенные ва- дозные соединения кальция образуются при впадении его растворов в речной воде в морские бассейны. 3) Наиболее распространенные и более продолжительного существования вадозные соединеня калия связаны с продуктами выветривания суши. Но некоторое заметное количество , форм относится также к подводно-морскому выветриванию. 4) Магний дает заметное количество вадозных форм, связанных с продуктами выветривания суши, и весьма значительное— с процессами подводно-морского выветривания.
Теперь постараемся выяснить, в какой мере эти выводы подтверждаются наблюдениями и фактами.
|
|
|
|
К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков