6 лет назад
Нету коментариев

Твердое вещество литосферы образуется в условиях колоссальных температур и давлений, свойственных земным недрам. В процессе образования (обычно — кристаллизации) оно приспособилось именно к таким условиям внешней среды — земных недр. Попадая в условия земной поверхности, глубинные горные породы оказываются в новой и чуждой им обстановке: ничтожно малого давления и близкой к нулевой температуре, присутствия свободного кислорода и воды (в различных агрегатных состояниях), функционирования живых организмов, обилия органического вещества. Приспосабливаясь к такой обстановке, твердые горные породы начинают разрушаться. Этот процесс называют выветриванием горных пород. Необходимо напомнить, что он не имеет никакого отношения к деятельности ветра, поэтому названия процесса и той зоны земной коры, где он происходит (кора выветривания), крайне неудачны. В последнее время используют термин «гипергенез» (от греч. гипер — сверх и генез — рождение). Под выветриванием, или гипергенезом, В. В. Добровольский (1980) понимает сумму процессов преобразования твердого вещества земной коры на поверхности суши под влиянием физико-географических условий. Сущность этих процессов состоит в перегруппировке атомов, образовании новых химических и биохимических соединений, устойчивых в термодинамических условиях земной поверхности.

Устойчивость горных пород и минералов зависит от их собственных свойств (прежде всего кристаллической структуры) и физико-географической обстановки. В среднем наименее устойчивыми являются полевые шпаты, наиболее устойчив — кварц. Физико-географическая обстановка определяется наличием (отсутствием) воды, ее фазовыми переходами, биоценозом и активностью живых организмов, наличием энергии (выветривание — эндотермический процесс), температурой и влажностью. Эти факторы в значительной мере поясно-зональны, поэтому на поверхности суши существуют поясно-зональные типы выветривания. Ярким примером такого типа выветривания может служит латеритный, характерный для экваториально-тропических поясов.

Процесс выветривания приводит к перекристаллизации и измельчению (диспергированию) вещества. Особое значение для географической оболочки имеют тонкодисперсные разности вещества — гели, в том числе такие, как коллоиды (глинистое вещество, ил, гумус и др.).

Выветривание воздействует не только на твердое вещество. Оно преобразует природные воды и воздух, находящиеся в зоне гипергенеза. Вода образует растворы и даже рассолы. Ионы раствора мигрируют вместе с водой, попадают в новые условия, где могут взаимодействовать с другими ионами, выпадать в осадок или кристаллизоваться. Этот процесс зависит от свойств внешней среды. Основными показателями, характеризующими свойства среды, являются концентрация водородных ионов рН и окислительно-восстановительный потенциал Eh. Показатель рН свидетельствует о наличии в воде (водном растворе) свободных ионов водорода. Чем их больше, тем более кислая среда. Среда, в которой ионов водорода мало, называется щелочной.

В качестве меры кислотно-щелочного потенциала (так называется это свойство сред) используется величина логарифма концентрации ионов водорода, взятая с отрицательным знаком. Чем больше число рН, тем более щелочная среда. В природных обстановках рН меняется от единиц (4—5 — воды торфяников, обогащенные органическими кислотами) до 10—14 (солончаки, солонцы, в особенности содовые, солоди, содовые озера). Нейтральной является среда с рН около 7,5. На границах сред кислой и щелочной происходят сложные химические реакции. Такие границы относятся к геохимическим барьерам. Некоторые полезные ископаемые образовались за счет коагуляции раствора при переходе одной среды в другую (при впадении рек в моря и др.).

Некоторые химические элементы могут находиться в природе в различных стадиях окисления. Это зависит от другого свойства среды — окислительно-восстановительного потенциала. В окислительной среде возможны процессы присоединения свободного кислорода к ионам. В восстановительной среде свободного кислорода нет, поэтому между соединениями идет «борьба» за ионы кислорода. В таких случаях химические элементы, связь которых с кислородом менее прочна, могут восстанавливаться. Окислительно-восстановительный потенциал обозначается индексом Eh и выражается в вольтах.

От окислительно-восстановительного потенциала зависит группировка электронов, ионный потенциал химических элементов. Например, железо может находиться в форме атомов, ионов Fe2+ и Fe3+. В зависимости от окислительно-восстановительного потенциала среды железо может образовывать гидраты, триоксиды, закиси, оксиды, соединения инертные или мобильные. При изменении Eh соответственно меняется и форма нахождения железа. Подобным образом ведут себя и другие химические элементы, обладающие способностью образовывать различные ионы.

От рН и Eh зависят поведение в растворе различных ионов и устойчивость химических соединений. Например, в болоте, где рН равен 4, a Eh 0,4—0,5 В, железо находится в растворе. Вытекающая из болота в виде ручья вода попадает в новые условия: она обогащается кислородом, у нее уменьшается кислотность, если она протекает среди щелочных отложений (например, известняков). В результате железо переходит в нерастворимое соединение и выпадает в осадок. Так могут формироваться болотные железные руды, происходит ожелезнение рыхлых горных пород (например, песков) и осуществляются другие геохимические процессы. За счет перехода раствора железа из одной геохимической обстановки в другую в протерозое образовались гигантские месторождения железных руд Курской магнитной аномалии и Кривого Рога, а в неогене — марганцевые месторождения Никополя и Чиатуры. Сложные изменения при переходе из одной обстановки в другую испытывают грунтовые воды, почвенные растворы и др. Видоизменять показатели среды, а следовательно, и приводить в движение или фиксировать определенные элементы и соединения способны живые организмы с помощью своих выделений. Наиболее изучены эти процессы в почве, которая является биокосным телом.

Совокупность процессов выветривания создает кору выветривания. Кора выветривания — это рыхлый слой поверхностных горных пород вместе с включенными в него водами, воздухом, живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности, образовавшийся в результате процессов выветривания. По образному определению основоположника геохимии ландшафта Б. Б. Полынова, кора выветривания — это верхняя оболочка литосферы, в которой «земля» (т. е. твердое вещество.— К. Г.), вода, воздух и жизнь приходят в тесное соприкосновение, и материя в своем вечном движении дает, быть может, наибольшее разнообразие форм.

Вещество коры выветривания по большей части представлено рыхлыми бесформенными массами, мощность слоя выветрелых пород резко изменчива — от нескольких десятков до сотен метров (в зависимости от физико-географических условий местности). По вещественному составу — это преимущественно глины. В верхней части они, как правило, переходят в почву.