 |
|
|
ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТА |
Глава 5. МЕХАНИЧЕСКАЯ МИГРАЦИЯ
|
Смотрите также:
История атомов и география - Перельман
Биографии геологов, почвоведов
|
Область механогенеза еще ждет геохимика для своего исследования, как область геохимического влияния силы тяжести. А.Е. ФЕРСМАН
Механическая миграция (механогенез) обусловлена работой рек, ветра, ледников, вулканов, тектонических сил и других факторов, детально изучаемых в динамической геологии, геоморфологии, вулканологии, тектонике и других науках о Земле.
Заключение А.Е. Ферсмана, приведенное в эпиграфе, относится к 30-м годам нашего столетия. За прошедшие десятилетия немало сделано и по геохимии механогенеза в ландшафтах.
Механическая дифференциация пород и минералов
Характерная черта этих процессов — раздробление горных пород и минералов, ведущее к увеличению их дисперсности, развитию сорбции и других поверхностных явлений: при диспергировании резко увеличивается суммарная поверхность частиц, а следовательно, и их поверхностная энергия. Так как дезинтеграция происходит за счет солнечной энергии, то данный процесс наряду с фотосинтезом является ее важным аккумулятором. При диспергировании повышается и растворимость некоторых минералов. Так, при уменьшении кристаллов гипса от 0,5 до 0,1 мк их растворимость увеличивается с 4 до 12%, сульфата бария — до 80%. Диспергирование сопровождается разложением многих минералов: при истирании сульфиды частично разлагаются на металл и серу, гидратированные минералы выделяют воду, т.е. становятся возможными термодинамически невыгодные реакции. Роль таких механохи- мических явлений в ландшафтах не изучена.
В результате механической миграции образуются делювий, пролювий, аллювий, морена и прочие кластические отложения. Процессы, основными агентами которых служат сила тяжести, текучая вода, ветер, лед, подчиняются законам механики и не зависят непосредственно от химических свойств элементов, основное значение приобретает величина, плотность и форма частиц (частицы близкого размера и близкой плотности осаждаются вместе). Чем дальше участок расположен от вершины склона, чем меньше его крутизна, тем более тонкий материал накапливается на склоне. Поэтому в горных и холмистых районах, сложенных скальными породами, в верхней части склона развиты более грубые, а в нижней — более тонкие по гранулометрическому составу делювиальные осадки. Ближе к аридным горам пролювий представлен грубообломочным материалом, а в удалении — лессовидными суглинками. В речных долинах русловые отложения часто представлены галечниками, гравийниками и песками, а пойменные — суглинками и глинами.
Данные процессы называются механической дифференциацией, они приводят к изменению и химического состава отложений, т.к. глинистые фракции почв и пород по сравнению с песчаными обычно содержат больше Fe, Al, Mn, Mg, К, V, Cr, Ni, Co, Си и меньше SiC>2. Это объясняется тем, что при выветривании соединения Fe, Al, Mg и К участвуют в образовании глинистые минералы, которые сорбируют V, Cr, Ni, Со, Си, Zn и другие элементы. Средний коэффициент концентрации элементов в глинах относительно песков (Кк) следующий: Элемент Кк Элемент Кк Элемент Кк Со 63 Fe 4,8 Ge 2,0 Ni 34 Zn 6,0 Li 4,4 С1 18 P 4,1 Ga 1,5 Sr 15 Br 4,0 J 1,3 Hg 13,3 Al 3,2 W 1,1 Sc 13 Ti 3,0 Zr 0,72 As 13 Na 2,9 Hf 0,71 Mo 13 В 2,8 Th 0,7 Se 12 Pb 2,8 Y 0,65 S 10 F 2,7 Ce—Lu 0,66—0,58 U 8,2 К 2,5 Si 0,5 V 6,5 Rb 2,3 TI 1,7
Эти данные получены на основе сравнения кларков К. Турекьяна и К. Ведополя для осадочных пород и отражают самые общие закономерности. Так, очень высокие Кк для Со и Ni можно объяснить их преобладанием в ультраосновных и основных породах, легко поддающихся выветриванию с образованием глин, а также способностью данных металлов сорбироваться глинами. Высокие Кк для U объясняются его связью с органическим веществом, тяготеющим к глинам, а также сорбцией. Для Zn, В, Ge, Li, Rb главным фактором, вероятно, является сорбция глинами; К и А1 — основные элементы глин. Низкий Кк Si связан с аккумуляцией кварца в песчаной фракции.
Механические ореолы рассеяния
При физической дезинтеграции рудных тел в элювиально-делювиальных и других рыхлых отложениях формируются механические ореолы рассеяния, в которых минеральные компоненты руд присутствуют в виде устойчивых в зоне гипергенеза первичных и вторичных минералов. Как установили С.С. Воскресенский, Ю.Г. Симонов и другие геоморфологи, в переносе твердого материала на склоне большую роль играет медленное самопроизвольное движение рыхлых масс по типу дефлюкции (сползания, вязкое или пластичное течение), солифлюкции (течение переувлажненной массы на мерзлом основании), крипа (перемещение при совместном действии силы тяжести и других факторов). Вопрос о способах образования механических ореолов на склонах приобрел большое практическое значение. По В.В. Поликарпочкину, Ю.В. Шаркову, Э.Ф. Жбанову, Т.Т. Тайсаеву и др., нижние части склонов в горно-таежных ландшафтах Южной Сибири часто перекрыты солифлюкционными и дефлюкционными отложениями, которые полностью закрывают ореолы (5.1). На основе более ранних представлений об элювиально-делювиальном происхождении этих отложений перспективы литохи- мических поисков в данных условиях считались благоприятными ("открытые ореолы"). С новых позиций нижние части склонов таким способом опоисковать нельзя ("закрытые ореолы") и ранее проведенные литохимические съемки непредставительны. Так, в Байкало-Патомском нагорье, где широко распространена дефлюкция, почти 100% известных месторождений и рудопроявлений расположены на вершинах водоразделов и в верхних частях склонов, т.е. там, где образуются открытые ореолы, которые легко обнаружить. В горах Восточного Забайкалья на северных таежных склонах развиты закрытые ореолы (дефлюкционные и др.), а на южных, степных — открытые. В.В. Поликарпочкин разработал математическую модель образования механического потока рассеяния. Наиболее распространены потоки рассеяния смешанного типа, в образовании которых участвовали механическая, физико-химическая и биогенная миграция. В мерзлотных ландшафтах промерзание деятельного слоя приводит к криогенному перемешиванию материала, "вымораживанию" обломков, образованию пятен-медальонов с мелкоземом, поступающим с глубины первых метров. Поэтому опробование с поверхности пятен-медальонов дает геохимическую информацию с глубины первых метров. Это особый вариант поисков — медальонная съемка. Криогенное перемешивание материала наблюдается и в районах, где многолетняя мерзлота теперь отсутствует.
Эоловые процессы
А.П. Лисицын выделил три вида переноса веществ в атмосфере: стратосферный (на высотах 15—60 км частицы могут многократно огибать земной шар), тропосферный (на высотах до 8—12 км частицы могут мигрировать на сотни и тысячи км), локальный (миграция на десятки и сотни километров). Песок, пыль, соли поступают в атмосферу преимущественно за счет развевания слабозакрепленных песков, глинистых и лессовых пород, солончаков. Часть солей поступает с акваторий соляных озер и морей. Например, "соляной шторм" 21—22 марта 1933 г. поднял тучи пыли с поверхности высохших соляных озер в Большом Бассейне США и перенес их через Скалистые горы. Восточнее этих гор соляная пыль белым слоем осела на равнинах.
В аридных ландшафтах атмосфера нередко содержит много соляных частиц. В условиях непромывного режима соли, поступившие из атмосферы, постепенно накапливаются в почвах и грунтах. Так как одновременно происходит и частичное вымывание солей, то в покровных отложениях и элювиальных почвах возникает солевая эпигенетическая зональность, отвечающая растворимости солей: кальцит, гипс, легкорастворимые соли. Данные явления выражены резче на участках древней суши, где в течение десятков, сотен тысяч и миллионов лет происходила эоловая аккумуляция. На молодых аллювиальных и прибрежно-морских равнинах запасы эоловых солей незначительны. Геохимическое значение эоловых процессов в аридных ландшафтах детально изучил Н.Ф. Глазовский.
Эоловой аккумуляцией Э.Ф. Жбанов и Т.Т. Тайсаев объяснили образование плащей покровных супесей мощностью в несколько метров в горах на юге Бурятии. Плащи распространены в условиях расчлененного среднегорного рельефа, который обычно рассматривается как область развития элювио-делювия, весьма благоприятного для опробования при поверхностной литохимической съемке.
Эоловые процессы протекали во все геологические периоды, их роль была особенно велика в ледниковые эпохи с их сухим и холодным климатом, сильными ветрами, а также в дочетвертичные эпохи с аридным климатом. Пыльные бури установлены также на Марсе.
При вулканических извержениях в атмосферу поступают многие кубические километры пепла, состоящего из частиц лавы. Так, в 1883 г. при извержении вулкана Кракатау в Зондском проливе в атмосферу было выброшено около 18 км3 рыхлого материала. Облако пепла поднялось в стратосферу, пыль и пепел распределились на площади 82 700 км^, мельчайшая пыль достигла Европы. В прошлые геологические эпохи подобные явления были еще грандиознее, запыление атмосферы, вероятно, оказывало большое влияние на климат, а через него и на биогенную миграцию (похолодание и др.).
При ударе метеоритов о земную поверхность и образовании астроблем происходит запыление атмосферы метеоритным веществом. С этим связывают глобальные аномалии платиноидов в отложениях на границе мела и палеогена и другие явления (см. гл. 17).
|
|
|
|
К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов
|
Последние добавления:
Шаубергер Виктор – Энергия воды
Агрохимик и биохимик Д.Н. Прянишников
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы