 |
Биохимическое преобразование верхнего слоя литосферы
|
|
|
|
В процессе трансформации коры выветривания почва принимает как косвенное, так и прямое участие.
Косвенная роль почвы заключается в том, что она является основной средой обитания организмов суши. Без почвы живые организмы и их метаболиты не представляли бы серьезного фактора в преобразовании лика Земли.
Непосредственное участие почвы в биохимическом преобразовании литосферы многопланово. Во-первых, почва – поставщик органических кислот специфической и неспецифической природы (гумусовые кислоты и простые органические кислоты соответственно). По В. В. Пономаревой, химическая сторона почвообразования представляется как процесс взаимодействия кислот органического происхождения с основаниями литосферы.
Наибольшим растворяющим действием на минералы обладают фульвокислоты (ФК). Их растворяющее действие в 3–4 раза выше, чем соляной кислоты. Гуминовые кислоты (ГК) также обладают значительными растворяющими свойствами, однако их способность осаждаться кальцием приводит к снижению их агрессивности по отношению к минералам. В целом гумусовые кислоты (ФК и ГК) оказались более агрессивными по отношению к минералам по сравнению с простыми органическими и неорганическими кислотами из-за длительности их воздействия.
Во-вторых, кроме кислот, при разложении органики образуется большое количество продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Особенно значительную роль этот процесс играет на стадии первичного почвообразования, когда минеральных веществ еще слишком мало для питания растений. Механизм воздействия микроорганизмов на минералы может быть прямым и косвенным. При прямом воздействии микроорганизмы либо выделяют ферменты (из кристаллической решетки минералов извлекаются элементы с переменной валентностью), либо слизь (менее специфическое действие).
|
|
|
Косвенный путь связан с воздействием сильных химических реагентов, образуемых микроорганизмами в процессе метаболизма. К таким веществам относят органические и минеральные кислоты (лимонную, щавелевую, уксусную, масляную, азотную, серную и др.); биогенные щелочи; хелатобразующие или комплексообразующие соединения, которые растворяют неорганические вещества или удерживают различные компоненты в растворимой форме (таким путем растворяются и предохраняются от осаждения многие металлические ионы – Fe, Ca, Mn, Zn, Mg, Co, Cu, что создает условия для их вертикальной и горизонтальной миграции); восстановители – H2, H2S, CH4,участвующие в биогенном образовании минералов.
Воздействие почвенных агентов на поверхность литосферы приводит к следующим результатам:
- перевод законсервированного в кристаллических решетках вещества в подвижное состояние (особенно высокой миграционной способностью обладают коллоидные и истинные растворы); образование фонда лабильных соединений и элементов, создающего основу для существования круговоротов;
- резкое возрастание удельной поверхности массивно-кристаллических пород, подвергнутых выветриванию (1 м3 горной породы имеет поверхность 6 м2, а 1 м3 суглинка – более 10 км2);
- синтез вторичных минералов в зоне гипергенеза; концентрация ряда соединений (новообразования кремнезема, гидроксидов железа, минералов фосфора, марганца, легкорастворимых углекислых, сернокислых, хлористых солей, органо-минеральных соединений, глинистых минералов);
- образование коры выветривания (связано с почвообразованием и является в значительной мере его следствием). Кора выветривания имеет мощность от 10 до 100 м в разных климатических зонах Земли, в ней приобретают подвижность и включаются в циклы миграции различные элементы, кора выветривания служит источником минеральных элементов для биосферы.
|
|
|
Почва – защитный барьер литосферы от чрезмерной эрозии
Поверхностные горизонты литосферы испытывают постоянное разрушающее действие различных агентов: вода, ветер, перепады температур, живые организмы, участвуя в преобразовании литосферы, одновременно создают для нее защитный покров в виде чехла осадочных пород и почв. На Земле осадочный чехол практически сплошь покрывает кристаллический фундамент земной коры, достигая на некоторых участках глубины 20 км. В. И. Вернадский считал, что земная кора захватывает в пределах нескольких десятков километров ряд геологических оболочек, которые когда-то были на поверхности Земли биосферами. Эти оболочки – биосфера, стратисфера, метаморфическая и гранитная оболочка. Почва вносит значительный вклад в эффект сбалансированности развития литосферы. Практически во всех случаях, когда происходит нарушение почвенного покрова, наблюдается и усиление эрозионных процессов на поверхности литосферы. Особенно этому способствуют массовая вырубка лесов и распашка огромных площадей. По данным Л. Г. Бондарева, общая глобальная денудация составляет 23–25 млрд т в год, из них антропогенная – 10 млрд т в год.
Для развития литосферы ускоренная эрозия ее поверхности имеет ряд отрицательных последствий: подавляется химическое выветривание, преобладающим становится механическое, из-за этого снижается синтез вторичных энергоемких минералов. В конечном итоге эти процессы могут привести к снижению энергообмена Земли и непредсказуемым последствиям.
Почва – источник вещества для образования пород
И полезных ископаемых
Почвенная оболочка, покрывая литосферу Земли, оказывается важнейшим источником для формирования в ней минералов, пород и полезных ископаемых. Вся осадочная и метаморфические оболочки образовались при участии вещества, прошедшего в той или иной степени через процессы почвообразования. В фундаментальной работе Н. М. Страхова «Основы теории литогенеза» указывается на то, что важнейшим условием образования осадочных пород является мобилизация вещества на водосборах. Основу мобилизации вещества составляет переход соединений, законсервированных в кристаллических решетках, в подвижное состояние. Наиболее эффективно этот процесс осуществляется на территории с развитым почвенным покровом, особенно в условиях достаточного увлажнения (в гумидном климате).
|
|
|
Наиболее отчетливо прослеживается участие почвообразования в формировании торфов и генетически связанным с ним углеобразованием. Исследования показали, что вклад почвообразовательных процессов в торфонакопление очень велик. Почвы являются обязательным элементом торфообразования, наряду с климатическим (значительная атмосферная увлажненность) и геоморфологическим (слабая дренированность) факторами. Почва может сама стимулировать заболачивание из-за изменения ее свойств, при котором создаются предпосылки для накопления избыточных количеств влаги. Данный тип заболачивания называют автохтонным, он широко распространен на обширных гумидных территориях Западной Сибири. Почвы этих территорий в результате развития генетического профиля приобретают иллювиальные прослойки и целые горизонты с пониженной влагоемкостью, что запускает процесс торфонакопления. Органическое вещество в составе торфов накапливается из-за неполного распада растений при обилии влаги, недостатке кислорода, низких температурах и давления за короткое время (4–12 тыс. лет). При углеобразовании растительные остатки претерпевают воздействие более высокого давления и температуры в течение многих миллионов лет.
Существует стадийность превращения торфа в различные виды твердых горючих ископаемых: торф – бурый уголь – каменные угли – антрацит – шунгит – графит.
Есть основания говорить и об определенном значении почвенной оболочки Земли для формирования нефти и газа, находящихся в «родственных» связях с углем. В химическом составе угля, нефти и природного газа много общего: преобладает углерод, присутствуют водород, кислород, азот. Это именно те элементы, которые являются основой жизни на Земле. Гипотеза об органическом происхождении нефти и газа сейчас является общепризнанной: рассеянное в осадочных толщах органическое вещество в результате десорбции и концентрации образует нефтегазовые залежи.
|
|
|
В коре выветривания, тесно связанной с почвообразованием, представлены многие месторождения полезных ископаемых, образовавшихся различными путями:
- в результате высвобождения из горных пород (золото, платина, серебро, титанистый железняк, гранат, алмаз и др.);
- в результате накопления вторичных минералов (каолины, охра, бентониты);
- при выпадении осадка из насыщенных растворов (галит – каменная соль).
Особенно значительные рудные месторождения формируются в условиях влажного тропического климата, где в корах выветривания возникает латеритный тип бокситов и железных руд. В латеритной коре выветривания современных тропиков мощность бокситового горизонта может достигать 10–15 м.
|
|
|
