|
Изучая состав вод, движущихся по поверхности суши, следует обратить внимание на одно очень важное обстоятельство. В лаборатории экспериментатор может создать в растворе любую возможную концентрацию химического элемента. Содержание же химического элемента в природных водах регламентируется геохимическими факторами. Во-первых, это значения кларка и кларка концентрации. Если элемента очень мало в земной коре, то соответственно невелико его содержание в природных водах. Присутствие элемента в водах зависит не только от его среднего содержания в земной коре (кларка), но и от его способности образовывать скопления на отдельных участках (т. е. от кларков концентрации). Так, например, тяжелые металлы, содержащиеся в земной коре в количестве тысячных долей процента, на отдельных участках концентрируются в тысячу раз больше. Во-вторых, сам факт высокого содержания элемента в твердом веществе земной коры автоматически не зависит от большого его количества в природных водах. Для этого химический элемент должен входить в состав относительно хорошо растворимых минералов. В результате перечисленных причин содержание некоторых химических элементов в природных водах недостаточно для осуществления всех теоретически возможных реакций.
Конкретные природные условия корректируют действие законов химии. В частности, это сказывается на влиянии окислительно-восстановительного потенциала, на присутствии определенных соединений. В речных водах этот потенциал так высок, что образование и выпадение сульфидных соединений невозможно. Но эти же воды могут протекать через скопления сульфидов железа, свинца, меди. Для их преобразования требуется очень большое время. В результате обеспечивается длительное «сосуществование» сульфидных соединений и кислородсодержащих вод.
Теорию физико-химического равновесия системы раствор — осадок нельзя механически применять для конкретных условий зоны гипергенеза. Эта теория рассматривает закрытые системы, в которых не происходит обмена вещества с окружающей средой. Поэтому в них совершаются обратимые процессы: химический элемент переходит из одного соединения в другое. Присутствие сульфидов в кислородсодержащих водах — один из многих примеров открытых природных систем, в которых протекают необратимые процессы. В нашем случае процесс продолжается только в сторону окисления сульфидов. Это происходит потому, что кислород, расходуемый на преобразование сульфидных соединений, все время восполняется из воздуха. Вследствие этого процесс приобретает устойчивый, стационарный характер.
Стационарность процессов в зоне выветривания обусловливается тем, что реакции совершаются в пределах микросистем. Только в том случае, когда устанавливается стационарный режим, преобразование может охватить большой объем вещества. Некоторые процессы приведения твердого вещества земной коры в равновесие с условиями, которые царят на поверхности суши, очень продолжительны. На протяжении таких огромных отрезков времени географические условия на большой территории могут изменяться. Если становится недостаточно основного условия гипергенного преобразования твердого вещества на поверхности Земли — атмосферной воды, то это преобразование сильно замедляется, а при отсутствии воды — полностью прекращается. Поэтому коры выветривания могут быть зрелыми, достигшими своего предельного равновесия с окружающей средой, а могут быть недоразвитыми, если процесс гипергенного преобразования прервался.
|