Почвоведение с основами геологии - Ковриго В.П.
ISBN 5-10-003135-2
Скачать (прямая ссылка):
24
кан — может быть на суше и на дне моря. При вулканизме минералы образуются из всех трех компонентов магматических очагов: из минерального расплава, из газов и паров и гидротермальных растворов. Эти компоненты остывают на поверхности земной коры очень быстро, поэтому образуются минералы и породы пористой, стекловатой и скрытокристаллической структур. Вулканическое стекло — обсидиан, пемза, базальт и др. У минералов и горных пород вулканического происхождения имеются аналоги полнокристаллической структуры, образовавшиеся при медленном остывании глубоких магматических очагов.
Минералы, образовавшиеся из компонентов магмы, называют первичными. В результате тектонических движений земной коры отдельные ее области в течение геологического времени поднимаются и происходит горообразование. Первичные минералы, оказавшись на дневной поверхности, подвергаются воздействию воды, кислорода, диоксида углерода, живых организмов. Совершающиеся сложные химические процессы приводят к образованию новых минералов, называемых вторичными. Образование вторичных минералов происходит также в рыхлых приповерхностных слоях земной коры, в гидросфере и атмосфере.
2.2.2. ПРОЦЕССЫ ОБРАЗОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ В ЭКЗОГЕННОЙ, ИЛИ ГИПЕРГЕННОЙ, ЗОНЕ
В этой зоне различают следующие группы процессов образования минералов: экзогидатогенные, в результате выветривания, минералообразование в водных бассейнах, биогенные и метасома-тические процессы.
Экзогидатогенные процессы образования минералов — это процессы выделения минералов из холодных нисходящих водных растворов поверхностного происхождения. Талые и дождевые воды, фильтруясь через почвы и рыхлые породы, растворяют те или иные минеральные соединения. Растворяющая способность воды значительно возрастает при повышении в ней концентрации CO2, H2S5 органических и минеральных кислот. При определенных высоких концентрациях ионов происходит образование и выпадение минералов. Так образуются кристаллы гипса CaSO4 • 2H2O, галита NaCl5 кальцита CaCO3, кварца SiO2, вивианита Fe3(PO4) • 8H2O и др.
Процессы минералообразования в результате выветривания. Прежде всего необходимо дать определение выветриванию. Под выветриванием понимают процессы изменения физического состояния и химического состава минералов и горных пород под влиянием H2O, O2, CO2, температурных колебаний, живых организмов (растительных и животных), делювиальных потоков (талых и дождевых вод), разрушительной деятельности моря, рек, ветра, ледников и ледниковых вод. Различают виды выветривания:
25
химическое, биологическое и физическое (механическое), которые часто совершаются одновременно. В разных природных зонах и в разных экологических условиях те или иные виды выветривания преобладают.
Рассмотрим процессы химического выветрива-н и я, которые приводят к образованию вторичных минералов в экзогенной зоне под влиянием абиотических факторов: воды, диоксида углерода и кислорода воздуха. Эти процессы охватывают толщу осадочных пород в сотни метров, они активно совершаются и в почвах. Остановимся на примерах наиболее распространенных реакций при химическом выветривании:
1. Растворение:
CaCO3 + H2O + CO2 Са(НС03)2. Кальцит Бикарбонат Ca
2. Окисление (оксидация):
4FeCO3 + 3H2O + 20 = 2Fe2O3 • 3H2O + 4CO2. Сидерит Лимонит
3. Гидролиз:
K2[Al2Si6O16] + 2H+ + 20H~~^H2[Al2Si60I6] + 2К0Н.
Ортоклаз Алюмокремниевая
кислота ;
4. Гидратация:
Fe2O3 + 3H2O = Fe2O3 • 3H2O. Гематит Лимонит
5. Карбонатизация:
H2SiO3-*-H2O + SiO2.
6. Оглинивание (образование глинных минералов):
2K2[Al2Si6O16] + 4H2O + 2CO2 = [Al4(OH)8Si4O10] + Ортоклаз Каолинит
+ 2K2CO3 + 8SiO2.
Поташ Свободный кремнезем
При химическом выветривании первичных минералов из каждого минерала часто образуется несколько вторичных. Например, из оливина в результате реакции карбонатизации образуются магнезит, опал и сидерит:
26
(Mg, Fe)2SiO4 + 2H2O + 2CO2 = MgCO3 + SiO2 • 2H2O + FeCO3. Оливин Магнезит Опал Сидерит
Далее при оксидации из сидерита может образоваться лимонит:
4FeCO3 + 3H2O + 2O = 2Fe2O3 • 3H2O + 4CO2,
Лимонит
а при дегидратации опал частично переходит в халцедон и кварц:
SiO2- 2H2O-SiO2- SiO2-
Халце- Кварц дон
Таким образом, при химическом выветривании первичных минералов образуются вторичные минералы в виде простых солей, гидроксидов, оксидов и глинных минералов. В процессе химического выветривания изменяется первоначальная окраска минералов. Необходимо отметить, что кварц наиболее стоек к химическому выветриванию, поэтому широко распространен в осадочных обломочных породах и в почвах.
Образование простых солей и их более высокая растворимость в воде создают возможность активного вовлечения химических элементов в биологический круговорот веществ, что играет важную роль в почвообразовании. При растворении различных солевых минералов происходит также миграция образовавшихся ионов через толщу рыхлых пород экзогенной зоны или до грунтовых вод. В результате химических реакций при замещении катионов или анионов в ранее образовавшихся минералах возникают новые минералы (метасоматический процесс).
