Структура коры выветривания.

Сформировавшаяся кора выветривания не представляется однородной. Уже на основании изложенного, мы можем выделить в ее пределах достаточно обособленную верхнюю, обозначенную биосферой, часть, которая носит название, почвы.

Вся вообще кора выветривания представляет собой, как мы видели, сложную дисперсную систему, в которой твердая фаза занимает в среднем около 70% всего пространства, остальное же приходится на долю жидкой и газообразной фазы. Между элементами этих фаз возникают взаимодействия, и грандиозная поверхность раздела между ними увеличивает количество и интенсивность этих взаимодействий. Энергия взаимодействий и движений в зоне и коре выветривания имеет два различных источника: первый — это более глубокие зоны литосферы, откуда материя приходит с запасом энергии, переходящей в зоне выветривания в различные активные формы; вторым источником является лучистая космическая и особенно солнечная энергия, которая поглощается внешними оболочками земной коры и в том числе зоной выветривания и также подвергается трансформации. Особенно крупную, но отнюдь неисключительную роль в этой трансформации играет биосфера, а в коре выветривания, следовательно, почва.

Соответственно протекающим в зоне выветривания поглощению и рассеянию энергии, все процессы и реакции, совершающиеся в ее пределах, можно разделить на две категории: выделяющие энергию — экзоэнергетические и поглощающие энергию — эндоэнергетические. К первой категории относятся процессы, направленные к понижению дисперсности материальной среды, а именно переход из газообразного в жидкое и из жидкого в твердое состояние, поглощение газов и паров жидкими и твердыми телами, реакции гидратации, окисления и в том числе дыхание организмов и тление их трупов, целый ряд последовательных реакций, направленных к образованию наименее растворимых нейтральных солей и т. п.

Все эти процессы дают наименее работоспособные формы весомой материи, которые, однако, не образуют склада косной материи, но вовлекаются снова во взаимодействия и движения, благодаря процессам второй категории, а именно: повышению дисперсности материальных систем, т. е. раздроблению твердых тел, переходу их в жидкое и газообразное

В.И. Вернадский различает три источника энергии геологических процессов: космическую (в том числе солнечную), земную и внутреннюю энергию материи (см. «Очерки геохимии»). Мы не сомневаемся в едином начале всех видов энергии и даем деление лишь по пространственному признаку, имеющему значение только для данного состояния данной системы.

Эти экзо- и эндоэнергетические взаимодействия, тесно переплетаясь одни с другими, и создают те частные циклы и те части общих циклов превращения материи, которые свойственны коре выветривания (Полыванов, 1934).

3.5 Кора выветривания и почвообразование.

Важнейшим звеном геологического круговорота веществ на Земле является процесс выветривания горных пород и формирования коры выветривания.

Типы пород. Вулканогенно-обломочные породы образуются из обломков, выброшенных во время извержения вулканов. Метаморфические породы — продукт изменения других пород под влиянием давления и высоких температур без расплавления и притока или оттока веществ, кроме газообразных. Метасоматические породы, в отличие от последних, образуются в условиях, обеспечивающих приток или отток веществ и сохранение первоначального объема, несмотря на повышенное давление и температуру.

По характеру влияния на почвообразовательный процесс горные породы целесообразно разделить на 4 группы; 1) магматические породы и породы высокотемпературной метаморфизации, 2) рыхлые осадочные и метасоматические породы, 3) вулканогенно (или вулкано)обломочные породы, 4) плотные осадочные, метаморфические (низкотемпературной метаморфизации) и метасоматические породы.

Магматические породы (I отдел) подразделяются на 3 ряда по содержанию щелочей: нормальный, известково-щелочной и щелочной. Породы каждого из рядов делятся на группы по содержанию кремнезема: ультракислые, кислые, средние, основные и ультраосновные. Наконец, породы каждой группы по условиям кристаллизации магмы делятся на две подгруппы: интрузивные (глубинные, плутонические) и эффузивные (излившиеся, вулканические).

Метаморфические породы, сформировавшиеся при высокой температуре (400—800°), по составу и свойствам близки к интрузивным магматическим породам. Это гранито-гнейсы, гнейсы, кристаллические сланцы, амфиболиты, чарнокиты, мигматиты. Поэтому в классификации почвообразующих пород мы объединяем эти породы с магматическими. По почвообразующему эффекту они близки друг к другу.

В результате выветривания магматических пород образуются, прежде всего, рыхлые осадочные породы. Наиболее важны гранулометрические различия между ними, поскольку элементарные частицы разного размера обладают разным минералогическим и, следовательно, разным химическим составом. Камни размером, превышающим 3 мм, представлены главным образом обломками пород; гравий, дресва, хрящ — частицы размером 1—3 мм состоят из обломков пород и в меньшей степени зерен минералов, из которых чаще всего преобладают кварц и полевые шпаты. Песчаные (1—0,05 мм) и пылеватые (0,05—0,001 мм) фракции в большинстве случаев состоят преимущественно из зерен кварца и полевого шпата с более или менее значительной примесью тяжелых минералов: слюд, амфиболов, пироксенов, рудных минералов и др. Илистая фракция (частицы <с0,001 мм) представлена глинистыми минералами с примесью кварца, полевых шпатов, аморфных веществ.

Породы разного гранулометрического состава обладают не только разным минералогическим и химическим составом, но и существенно различными водно-физическими свойствами, определяющими направление почвообразования и плодородие почв. Поэтому в предлагаемом руководстве рыхлые осадочные породы подразделяются, прежде всего, по гранулометрическому составу на следующие группы: грубообломочные, пески, пылевато-суглинистые (лёссы и лёссовидные суглинки), глины, валунные суглинки, многочленные породы.

Описание рыхлых пород начинается с лёссов и лёссовидных суглинков, поскольку именно на них зональные, биоклиматические факторы отражаются особенно ярко и именно на них формируется спектр почв, наиболее фундаментально изученных со времени В.В. Докучаева.

Рыхлые породы являются не только продуктом выветривания, но также образуются в результате метасоматических процессов — глубинного преобразования различных пород гидротермальными водами. Так возникают, например, глины, особенно часто монтмориллонитовые. Поэтому II отдел почвообразующих пород представляют не только рыхлые осадочные породы, но и рыхлые метасоматические породы.

III отдел почвообразующих пород — вулканогенно-обломочные породы. Они состоят из обломков, выброшенных во время извержения вулкана. По происхождению и свойствам занимают промежуточное положение между магматическими и осадочными породами.

В настоящее время эти породы изучены менее, чем породы другого генезиса, материала по почвообразованию на разных группах этих пород накоплено немного. В пособии основное внимание уделено эксплозивно-обломочным породам (пеплам, туфам), которые обладают наиболее своеобразными почвообразующими свойствами.

IV отдел — плотные осадочные, метаморфические и ме тасоматические породы, представленные породами, разнообразными по происхождению, минералогии, химизму, физическим свойствам. Сюда входят такие осадочные породы, как обломочные глинистые сланцы и песчаники, карбонатные известняки, доломиты и мергели, кремнистые трепелы и опоки. К этому отделу принадлежат метаморфические породы, образовавшиеся в условиях низкой и средней температурной ступени метаморфизма (до 400°), — филяиты, зеленые сланцы, кристаллические известняки и доломиты, кристаллические песчаники и такая метасоматическая порода, как серпентинит, пропилит и др.