ОСНОВНЫЕ РЕКАЦИИ И ПРОЦЕССЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ ПО ФЕРСМАНУ

1.Основные реакции выветривания: гидролиз, комплексообразование, катионный обмен, диализ, окисление, восстановление, карбонитизация, гидратация, гальмиролиз.

Гидролиз – разложение исходного вещества с образованием новых соединений при взаимодействии с водой.

Комплексообразование – не поверите, образование комплексных соединений - молекулярных соединений определенного состава, образование которых из более простых молекул не связано с возникновением новых электронных пар. В большинстве случаев комплексные соединения образуются при взаимодействии веществ в водных растворах.

Катионный обмен – процесс обмена катионами в эквивалентных количествах между жидкой фазой и твердым телом. Широко развит в земной коре среди различных минеральных образований, обладающих свойством обменивать свои катионы.

Диализ – процесс разделения раствора на коллоидный и истинный. В лаборатории для этого используются специальные мембраны, непроницаемые для коллоидных частиц. В природных условиях своеобразными мембранами являются поверхности самих глинистых частиц.

Окисление – процесс отдачи электронов атомом вещества в результате химического взаимодействия.

Восстановление – процесс присоединения электронов атомом вещества в результате химического взаимодействия.

Карбонитизация – 1) повышение содержания углерода в органическом веществе, происходящее под действием тепла, света, ионизирующих излучений, ферментов, микроорганизмов. 2) Насыщение какого-либо раствора диоксидом углерода.

Гидратация – присоединение молекул воды к другим молекулам или ионам.

Гальмиролиз – подводное выветривание; химико-минералогическое преобразование вулканических пород или первичного осадка на дне моря под влиянием процессов растворения, окисления и др.

2. Группировка процессов по Ферсману: гипергенез, педогенез, сингенез, диагенез, галогенез, механогенез, катагенез.

Гипергенез - двоякое толкование: 1) очень широкое, в основном соответствующее понятию экзогенные процессы (как противопоставление эндогенным процессам) и включающее стадии (типы): собственно гипергенез, педогенез, сингенез, диагенез, катагенез, гидрогенез, биогенез, техногенез; 2) узкое понятие — собственно гипергенез как один из типов гипергенеза вообще, включающий только «гипергенные изменения кристаллических пород» (Ферсман, 1934). Процессы химического и физического преобразования минералов и горных пород в верхних частях земной коры и на её поверхности под воздействием атмосферы, гидросферы и живых организмов при температураx, характерных для поверхности Земли. Некоторые исследователи подразделяют гипергенез на 2 этапа и соответственно выделяют 2 зоны гипергенеза: криптогипергенез, протекающий в анаэробной обстановке, и собственно гипергенез, связанный с аэробными условиями.

Педогенез – почвообразование.

Сингенез (ранний диагенез по Пустовалову)- образование минералов, происходящее в осадках во время их осаждения.

Диагенез - превращение осадка в породу. Причина - нарушение физико-химического равновесия между частями внутри осадка и окружающей средой. Это происходит в широком диапазоне температур и в различных гидротермических зонах.

Диагенез разделяется на две подгруппы процессов:

1)Взаимодействие составных частей осадка, которое приводит, если для этого есть возможности

- к перекристаллизации;

- к старению коллоидов;

- к образованию конкреций;

- к возникновению более устойчивых минеральных модификаций.

При химическом взаимодействии составных частей происходит:

а) восстановление - в присутствии органического вещества;

б) превращение бикарбонатов в карбонаты;

в) образование сидерита из бурых окислов железа.

При взаимодействии осадка с окружающей средой происходит:

- растворение и удаление неустойчивых составных частей;

- осаждение новообразований;

- химическое взаимодействие осадка и окружающей среды;

- дегидратация;

- цементация.

Галогенез - процессы в насыщенных растворах озер и лагун, приводящие к разделению двух ассоциаций:

а) осадка (кремний, алюминий, железо, сера, углерод);

б) рассола (щелочные и щелочно-земельные элементы, а также хлор и бром).

Механогенез - аналог физического выветривания,

Катагенез - химико - минералогическое преобразование осадочных пород при взаимодействии двух петрографически и геохимически разнородных осадочных пород вне зоны диагенеза и метаморфизации.

3.Критерии выветривания от рН истирания – до соотношения важнейших минералов. Метод установления современной направленности выветривания по Таргульяну.

Сложилось несколько методов в определении направленности выветривания.

а) Диагностика и исследование выветривания первичных минералов под микроскопом в целях установления соотношения трудно- и легкоразрушаемых минералов на морфологическом уровне, а также при использовании электронного зонда, позволяющего установить потери элементов в кристаллической решетки (Работы Шобы и других).

б) Расчеты кварцево-полевошпатового индекса. (Следует лишь учитывать, что этот расчет ведется на число зерен, а затем результаты переводятся на весь профиль).

в) Степень выветривания дает представление о различных типах резервов. Начиная с Неуструева, Кравкова, а затем Афанасьева делались последовательно попытки разделения минеральной массы. Следует вспомнить и Н.М.Сибирцева, который разделял минеральную массу, говоря, что песок - это балласт.

г) Расчеты кларков - концентраций и рассеивания вполне характеризуют направленность преобразования минеральной основы, но лучше всего там, где нет вторичного поглощения элементов.

д) Расчеты элювиально - иллювиальных коэффициентов по А.А.Роде. По ним судят об относительном перемещении элементов в пределах профиля почвы по сравнению с наименее подвижным кремнием.

е) Одним из простейших показателей является определение рН растирания, варьирующего от 5 для кварца и 9 для нефелина; сопоставляя одни и те же минералы в различных горизонтах, можно составить представление об их выветренности, но с учетом условий.

ж) Сопоставление химического состава автохтонных кутан и внутренних частей пород или включений. Такой подход был предложен одним из первых Глинкой. В.О.Таргульян развил эту идею и предложил этот методический подход для установления типа выветривания в различных почвах гумидного пояса. Так, им выделены тимаферный, тиальферный и ряд других типов выветривания.

з) Потеря при прокаливании как вполне обычная и простая величина была использована Волобуевым. Он впервые попытался сформулировать положение о том, что различия в этой величине связаны с процессами выветривания.

и) Соотношение Са:Na показывает изменения в ряду альбит – анортит, косвенно указывая на направление в выветривании.