23.03.2018

Развитие процессов выветривания


Основная цель сравнительного изучения экспериментальных и природных данных заключалась в уточнении характера процессов выветривания, воспроизводимых в лабораторных условиях. Сравнение показало, что процессы, наблюдавшиеся в экспериментах, независимо от типа породы были геохимически сходны и имели отчетливый ферраллитный характер. Развитие подобных процессов при разложении казалось бы резко отличных друг от друга пород определялось, по-видимому, рядом факторов, которые действовали независимо от петрографических параметров. Гидродинамические, температурные или физико-химические факторы, действующие в природной среде, обычно называются активными факторами почвообразования. Они будут рассмотрены при описании последующих экспериментов. Основная задача настоящей главы — выяснение влияния особенностей структуры или химического состава пород на развитие ферраллитного выветривания.

Анализ данных о проникновении в глубь породы процессов разложения и их зависимости от петрографического состава материала обусловливает необходимость введения двух дополнительных индексов — а и в, позволяющих оценить степень реального проникновения выветривания (а) и степень полного разложения породы (в).

Сочетание этих двух индексов характеризует процесс выветривания в целом.

Степень реального проникновения а. В экспериментальных исследованиях индекс а можно рассчитать непосредственно по общему весу поверхностной железистой корки выветривания, отнесенному к 100 г исходной породы. Таким способом нами были получены приблизительные значения а для трахиандезита (10%), базальта (5%) и гранита (2%).

Кроме того, была сделана попытка рассчитать индекс а более точно, исходя из абсолютного количества вынесенного из каждой породы вещества в фильтрате. Значения ос, полученные первым и вторым способом, как показывают данные табл. 51, близко совпадают.
Если значение а для гранита принять за единицу, то для базальта и трахиандезита получим соответственно 2,5 и около 4.

Очень интересно сравнить величины а для двух пород с микролитовой структурой. Сразу становится очевидной зависимость индекса а от первичной плотности материала. Трахиандезит, обладающий пористой, шлаковидной структурой, в 1,6 раза «чувствительнее» к проникновению выветривания, чем плотный базальт.

Очевидно, что начало и дальнейшее проникновение в глубь процессов выветривания прежде всего обусловливается структурно-текстурными особенностями исходной породы.

Степень полного разложения в.
Под степенью полного разложения в понимается та часть, которую составляет общее количество полностью разложенных минералов от всей массы затронутой выветриванием породы. Последняя характеризуется величиной а. Определения величины в, так же как и а, производятся для материала, полученного за один и тот же промежуток времени.

Степень разложения в, которая в эксперименте характеризует скорость химического выветривания, определяется той частью продуктов выветривания, которую мы при описании твердой остаточной фазы называли гидролизатом. Таким образом, значение в можно установить по химическому и минеральному составам при использовании изоволюметрического метода. Полученные величины в приведены в последней колонке табл. 52.
Для ферраллитного выветривания в можно рассчитать более простым способом, использовав параметр S = SiO2связан/R2O3; для корок выветривания (SA, табл. 52) и для свежей породы (Sr). Отношение для начала выветривания равно единице; затем по мере латеритизации породы оно постепенно уменьшается до нуля. Таким образом, величина M = (SA/SR*100) дает представление о том, какая часть вещества еще не подверглась разложению в процессе выветривания породы (табл. 52, колонка 4). Зная эти цифры, можно вычислить, какая часть породы полностью разложилась в процессе выветривания в данный момент (табл. 52, колонка 5). Сравнение результатов, полученных двумя разными методами пересчета, свидетельствует о том, что они довольно близки (табл. 52, колонки 5 и 6).
Для сравнения величин в для разных пород необходимо произвести расчет с учетом одного и того же объема профильтровавшейся воды. Если взять за основу самый продолжительный опыт с гранитом (1950 л), то мы получим абсолютные и относительные величины содержания гидролизата, приведенные в табл. 53. При этом наиболее высокое содержание полностью разложенного материала характерно для базальта, наиболее низкое — для гранита. Трахиандезитовая лава, которая по скорости проникновения процесса выветривания в глубь породы стояла на первом месте, характеризуется промежуточной величиной.

Значение коэффициента в тесно связано, таким образом, с химическим составом пород и, в частности, с содержанием в них кремнезема, так как количество материала, подвергшегося полному разложению, тем выше, чем беднее исходная порода кремнеземом.

Основные выводы. Определение и сравнение индексов а и в для вулканических пород показало, что степень проникновения выветривания в породу и степень ее полного разложения представляют собой различные явления, которые в ряде случаев не согласуются друг с другом. Так, например, трахиандезит из Вольвика характеризовался относительно высокой проницаемостью для процессов выветривания и в то же время отличался средней степенью разложения вещества, в то время как при выветривании базальта наблюдалось довольно слабое проникновение процесса выветривания от поверхности в глубь обломков на фоне очень интенсивного разложения вещества породы.

Таким образом, глубокое проникновение в породу выветривания, указывающее на быстрое распространение процесса, может сочетаться с низкой степенью разложения вещества породы, в то время как процесс выветривания, развивающийся медленно и захватывающий только тонкую поверхностную зону породы, может сопровождаться полным разложением вещества.

Сочетание этих двух тенденций приводит к возникновению двух различных способов выветривания, которые тем не менее дают один и тот же минералогический «результат» — ферраллитизацию.
Если обратиться ко всему явлению выветривания в целом, то для его характеристики можно использовать общий индекс выветривания, сочетающий в себе два абсолютных параметра — а и в. Действительно, если а представляет собой процентное содержание коры выветривания исходной породы, a в — процентное содержание полностью разложенного вещества в этой же коре выветривания, то индекс IА = а*в/100 выразит общее содержание разложенной породы по отношению к исходной массе вещества (в %).

Результаты расчетов общего индекса выветривания для трех изученных нами пород приведены в табл. 54. Хорошо видно, что базальт претерпел более сильное выветривание (в 11 раз сильнее, чем гранит), а трахиандезит, несмотря на самую высокую степень проникновения выветривания в глубь породы занимает только второе место (в 1,25 раза слабее, чем базальт). Что касается гранита, то он неглубоко затронут выветриванием и вещество его очень слабо подверглось разложению.
Полученные данные ясно показывают, какую роль играет каждый из петрографических параметров в процессе эволюции данного типа выветривания. Все характерные особенности, которые могут быть получены при экспериментальном исследовании, можно представить в виде схемы табл. 55.





Яндекс.Метрика