|
Особенность геохимии калия — наличие радиоактивного изотопа. Основная масса калия в земной коре слагается нерадиоактивными изотопами 39К и 41К- Радиоактивный изотоп 40К содержится в очень небольшом количестве — всего 0,0119% от всей массы природного калия. Однако 5 млрд. лет назад изотопа 40К было значительно больше — около 2%. Таким образом, в результате радиоактивного распада большая часть 40К разрушилась и пополнила запасы кальция и аргона, превратившись в 40Са и 40Аг.
В заключение остановимся на основных чертах геохимического цикла кальция. Этот элемент, хотя и не входит в «триаду плодородия», имеет исключительно важное значение для растений. Его недостаток отражается на общем состоянии почвы, обусловливая многие неблагоприятные явления.
Кальций относится к главным элементам земной коры, его кларк 3,6%. Содержание этого элемента уменьшается от глубин к верхней части земной коры. В ультраосновных породах, которые ученые принимают за вещество, близкое к мантии, кальция имеется 7,7%, в породах, слагающих нижнюю часть земной коры (базальтах),— 6,72%, в породах верхней части земной коры (гранитах)—1,58%. Кальций выпадает в осадок в ранние стадии кристаллизации магмы, но содержится и в остаточных после кристаллизации растворах.
Высокое содержание кальция в земной коре обусловливает образование многочисленных минералов (385 видов), около половины которых относится к глубинным силикатам. В то же время из-за больших размеров катион Са2+ не может войти в структуру глинистых минералов. Поэтому в зоне выветривания, где происходит преобразование глубинных силикатов в глинистые, освобождается большое количество кальция. Его растворимые соединения, главным образом гидрокарбонат Са(НС03)2, поступают в природные воды и мигрируют с ними в моря и океаны. Ежегодный вынос кальция в океан равен 494- 10е т. Хотя этот процесс совершается на протяжении миллиардов лет, содержание элемента в морской воде в 30 раз больше по сравнению с водами рек. Это обусловлено ограниченной растворимостью карбоната кальция, а главное, активным поглощением кальция живыми организмами в океане. Мы уже отмечали, что в результате их жизнедеятельности накапливаются огромные толщи известняков (карбоната кальция), значительные количества фосфоритов. Поэтому в осадочных отложениях кларк кальция выше (2,53%) по сравнению с кларком в гранитах (1,58%).
Не все количество освободившихся катионов кальция выносится с суши в моря. Значительную часть их сорбируют рыхлые продукты выветривания и почвы, а также поглощают растения и животные. Какова же роль кальция в живых организмах? В растениях он участвует в углеводном и азотном обмене, для животных кальций необходим для построения наружного или внутреннего скелета. Он участвует в других физиологических процессах, в частности в свертывании крови. Масса кальция, вовлеченная в биологический круговорот, очень велика, причем ее основная часть приходится на сушу. Растительность континентов на протяжении года поглощает 1573 млн. т. кальция, морей и океанов — 523 млн. т. Можно заметить, что биологический круговорот калия и кальция, с одной стороны, и азота и фосфора — с другой, существенно различаются. Большая часть калия и кальция захватывается растительностью суши, в то время как два других элемента поглощаются фитопланктоном Мирового океана. Мощные толщи известковых отложений на прогибающихся участках земной коры опускаются в глубинные участки, где диссоциируют на составные ионы и вновь вовлекаются в процессы, характерные для глубоких зон земной коры.
Пути миграции химических элементов сложно переплетаются. Так, например, геохимический цикл кальция на поверхности Земли развивается в тесной взаимосвязи с миграцией углерода, но в недрах планеты судьба кальция неотделима от истории кремния и алюминия. Пути атомов кальция и фосфора пересекаются и в глубоких участках земной коры, и в гидросфере. Это приводит к образованию месторождений магматического апатита и осадочных фосфоритов. Калий, азот и фосфор, глубинная геохимия которых имеет мало общего, тесно связываются в процессе биологического круговорота.
Но самое главное, на что следует обратить внимание, заключается в следующем. Хотя геохимические циклы охватывают всю многокилометровую толщу земной коры, важнейшей движущей силой этих циклов является геохимическая деятельность тонкой пленки живого вещества на поверхности планеты. Именно живые организмы, трансформируя солнечную энергию, «заряжают» ею минералы, образующиеся на поверхности. Этот раздел уместно закончить словами В. И. Вернадского: «Живые организмы с геохимической точки зрения не являются случайным фактом в химической организованности земной коры; они образуют ее наиболее существенную и неотделимую часть».
|