9.1.2. Разложение коренных пород

При разложении коренных пород в коре выветривания большое значение имеют реакции окисления, гидратации, гидролиза и отчасти диализа.

Окисление обусловлено высоким кислородным потенциалом приповерхностной части земной коры, быстро гаснущим с глубиной. Породообразующие минералы коренных пород, сформированные в бедной кислородом обстановке глубоких частей земной коры и не содержащие этого элемента или представленные низковалентными формами соединения с ним, под воздействием окислительной коры выветривания превращаются в кислородные соединения высокой валентности. Наиболее активным окислителем является кислород, находящийся в атмосфере и в растворенном состоянии в воде. Кроме того, в окислительных реакциях участвуют вода, углекислота, соединения ряда элементов высшей формы окисления, минеральные кислоты. В процессе окисления минералы материнских пород, представленные бескислородными или закисными соединениями, переходят в более устойчивые в приповерхностных условиях окисные формы. Так, в коре выветривания концентрируются окислы и гидроокислы ряда металлов (железо, марганец, алюминий и др.).

Гидратация ведет к образованию адсорбционных минеральных систем, присоединяющих своей поверхностью воду и удерживающих её. При этом вода может войти в решетку минерала (гидроксильная вода), образовать твердый раствор (кристаллогидратная вода), войти в каналы решетки минерала (цеолитная вода) или сорбироваться минералом (адсорбированная вода). Процессы гидратации во многом определяют поведение в коре выветривания алюминия, железа и марганца.

Гидролиз связан с обменными реакциями между основаниями минералов коренных пород и водородными ионами электролитически диссоциированной части воды. Интенсивность этого процесса определяется концентрацией водородных ионов (рН), наличием углекислоты, минеральных кислот и температурой воды. При гидролизе разрушаются силикаты, на их месте накапливаются глинистые минералы, а за счет вытеснения катионов образуются свободные окислы и гидроокислы алюминия, кремния, железа, марганца.

Диализ связан с диффузионным удалением из скоплений глинистых продуктов выветривания металлических катионов и их постепенным очищением до «чистых» глин.

Скорость разложения породообразующих минералов в коре выветривания различна — основные и магнезиальные их разновидности разрушаются быстрее кислых и железистых. Согласно С.Голдичу, главнейшие породообразующие минералы могут быть расположены в определенный ряд по степени повышения их устойчивости при процессах выветривания.

Миграция элементов. В процессе выветривания различные промежуточные и конечные продукты разложения могут растворяться и выноситься приповерхностными водами. Их миграция осуществляется в виде взвесей, коллоидных и истинных растворов. Однако наиболее широко развита в природе миграция в виде ионных растворов, особенно на ранних стадиях развития коры выветривания, при окислении находящихся в коренных породах сульфидов, хлоридов и других активных растворителей.

Подвижность химических элементов может быть охарактеризована коэффициентом водной миграции — отношением среднего содержания элемента в воде реки (в мг/л) к произведению из содержания элемента в горной породе бассейна реки (в %) на минеральный остаток воды реки (в мг/л). По такому коэффициенту выделены ряды миграции элементов (табл. 32). К_вм=С_ср:(С_гп×С_мо)

Таблица 32

Ряды миграции элементов при выветривании.

По Б.Полынову и А.Перельману

Номер ряда	Степень подвижности	Элементы	Коэффициент водной миграции
I	Энергично выносимые	Cl, Br, I, S	n10 - n102
II	Легко выносимые	Са, Na, Mo, К (?), F	n
III	Подвижные	SiO2, Р, Мп, Со, Ni, Си	n10-1
IV	Инертные	Fe, Al, Ti	n10-2

Детальное изучение коры выветривания ультрабазитовых массивов, показало, что в процессе выветривания исходная порода теряет 88,8% первоначальной массы. При этом по коэффициенту геохимической подвижности, представляющему собой отношение содержания химического элемента в конечном продукте коры выветривания к первоначальному его содержанию в исходной породе, наиболее подвижными оказались MgO, SiO₂, CaO, а наименее подвижными ТiO₂, Сr₂О₃, Fe₂O₃.

Следовательно, при разложении легче удаляются элементы неметаллические, а металлы задерживаются и накапливаются в коре выветривания.