23.03.2018

Изучение продуктов экспериментального выветривания


Эксперимент начался с загрузки обломков пород трех типов в цилиндры экстракторов; в нижние колбы-приемники было залито по 300 см3 смягченной воды. С этого момента установка работала постоянно; короткие остановки допускались только для осуществления контроля. Одновременно с тремя заряженными экстракторами «Сокслет» функционировал пустой прибор-свидетель (T1), предназначенный для контроля выноса элементов, источником которых могло быть стекло пирекс, из которого сделан прибор.

Определение pH инфильтрационных вод при их сливе в нижнюю колбу-приемник производилось систематически, после того как взятые пробы охлаждались до комнатной температуры. Полученные результаты вместе с данными, характеризующими воду в момент конденсации (табл. 8), показали, что в начале опыта в течение довольно короткого предварительного периода pH инфильтрационных вод вырастал весьма значительно. Затем происходило заметное понижение pH растворов до определенной величины, характерной для каждого типа породы, после чего pH не изменялся.
Инфильтрационные воды, с которыми выносилась подвижная фаза выветривания, оставались прозрачными на протяжении всего эксперимента. Они регулярно сливались через боковую трубку-сифон в нижнюю колбу-приемник, где фильтрат постепенно упаривался. По мере упаривания растворы становились мутными, затем опалесцирующими и, наконец, молочно-белыми. Одновременно возрастала их щелочность (табл. 8, pH упаренных фильтратов).

He вызывает сомнения тот факт, что в данном эксперименте химическое выщелачивание происходит быстро, а количество элементов, поступающих в инфильтрационные воды, велико. Для того чтобы сохранить в приборе первоначальный «ритм» кипения, приходилось периодически удалять из колбы сконцентрированный фильтрат, заменяя его дистиллированной водой. Эта операция, ни в коей мере не нарушавшая процесса выветривания, производилась каждые 20 дней, т. е. после того как через породу профильтровывалось 50 л воды. Наблюдения за макроскопическими изменениями пород в цилиндрах приборов проводились на протяжении всего эксперимента.

Базальт, и трахиандезит из Вольвика, т. е. породы с микролитовой структурой, внешне изменялись одинаково.

В атмосферной зоне приборов «Сокслет» было отмечено очень быстрое появление типичной ржавой пигментации. Затем эти железистые включения начали разрастаться и приблизительно через 3 месяца возникла сплошная охристая корка ржавого цвета, покрывающая поверхность обломков. Корка вначале появлялась на обломках только с той стороны, где постоянно сохранялась пленка воды. Создается впечатление, что ее образование связано прежде всего с очень медленной инфильтрацией горячей, содержащей растворенные газы водой. Только после длительного промежутка времени (около года) ржавая пленка развивалась по всей поверхности обломков, находящихся в пределах атмосферной зоны. После этого внешний вид обломков больше не изменялся. Контроль, осуществлявшийся время от времени над самими обломками, показал, что ожелезнение постепенно развивалось от поверхности внутрь обломков.

В зоне колебания уровня грунтовых вод отмечались несколько иные макроскопические изменения. Все без исключения обломки пород становились бледно-серыми, ржавой пигментации не наблюдалось даже на обломках, лежащих в верхах описываемой зоны. На внутренней стороне стеклянной стенки прибора ниже уровня колена бокового сифона (сливной трубки) довольно быстро появились пятна белого налета. Для базальта это произошло примерно через 3 месяца после фильтрации через цилиндр 350 л воды, а для трахиандезита через 8 месяцев после фильтрации 600 л воды.

В обоих случаях при рентгеновском изучении вещества белого налета были получены рефлексы, характерные для гиббсита Al(OH)3. Далее в процессе эксперимента белые пятна разрастались и в конце опыта цилиндр в зоне колебания уровня грунтовых вод, а также внутренность бокового сифона были покрыты белой, почти однородной пленкой (фото 6).

Гранит изменялся совершенно иначе. В атмосферной зоне цилиндра также отмечалось отчетливое ожелезнение, но приурочено оно было лишь к пластинкам биотита или непосредственно прилежащим к ним участкам породы (эксудация и диффузия железа). Полевые шпаты при этом оставались белыми. Однако постепенно они тускнели и становились мелоподобными. На поверхности обломков образовалась ноздреватая корочка ловерхностного выветривания.
В зоне колебания уровня грунтовых вод в первое время выделения железа из биотита не наблюдалось. Несколько позже процесс ожелезнения слюд начал постепенно проявляться в самых верхах зоны, затем он стал интенсивнее, а в самом конце эксперимента ожелезнение слюд наблюдалось даже в обломках, которые только на 40% времени попадали в условия атмосферной зоны (фиг. 5). Полевые шпаты внешне изменялись так же, как и в верхней атмосферной зоне. Белого налета на стенках цилиндра не возникало. Опыт продолжался до тех пор, пока в макроскопическом облике обломков пород не происходили заметные изменения, к которым в дальнейшем не прибавлялось ничего нового. Кроме того, было необходимо накопить достаточное количество материала из корок разложения, чтобы можно было их изучить с помощью химических и минералогических методов.

Для лавы из Вольвика эксперимент продолжался 20 месяцев; при этом общий дренаж составил 1450 л воды; для базальта понадобилось 22 месяца и 1600 л воды, а для гранита 26 месяцев и 1950 л. В пустом контрольном экстракторе «Сокслет» (T1) за это же время проциркулировало 1350 л воды.

Упаренные фильтраты, которые представляют собой подвижную фазу разложения пород, могли изучаться на протяжении всего времени проведения опытов; изучение твердой фазы выветривания можно было начать только после окончательной остановки прибора. Тем не менее вначале будут рассмотрены данные, полученные при изучении твердых остаточных фаз, представляющих исключительный интерес. Описание приводится в «хронологическом порядке», т. е. по ходу опытов, для каждого типа пород. Затем дана характеристика продуктов фильтрации и, наконец, общее описание двух фаз, возникающих при искусственном выветривании.





Яндекс.Метрика