Yer ko'plab kimyoviy elementlardan - kislorod, azot, kremniy, temir va boshqalardan iborat. Kimyoviy elementlar bir-biri bilan qo'shilib, minerallarni hosil qiladi. Tabiatda jami 2650 ga yaqin mineral mavjud bo'lib, ular 3780 ta mineral navlarni tashkil qiladi (4-jadval). Ularni aniqlash va o'rganish uchun kristallarning ko'rinishi, yorqinligi, mineralning rangi, mineral xususiyatining rangi, shaffofligi, qattiqligi, yorilishi, sinishi va solishtirma og'irligi kabi fizik xususiyatlar katta ahamiyatga ega.
4-jadval
Kristal kimyoviy klark (o'rtacha tarkib) minerallarning tabiatda tarqalishi
|
Mineralning tasniflash guruhi |
Foiz minerallar berilgan guruhlar |
Asosiy kompozitsiyalar minerallar |
BILAN taxminiy buxgalteriya hisobi kimyoviy navlari minerallar |
|
1. Mahalliy |
|||
|
2. Sulfidlar |
|||
|
3. Xromatlar (xromli shpinellar) |
|||
|
4. Volframlar va molibdatlar |
|||
|
6. Silikatlar |
|||
|
7. Fosfatlar |
|||
|
8. Nitratlar |
|||
|
9. Sulfatlar |
|||
|
10. Galogenidlar |
|||
|
11. Yodatlar |
|||
|
12. Boratlar |
|||
|
13. Karbonatlar |
|||
|
14. Organik birikmalar |
|||
Tashqi ko'rinishiga ko'ra, kristallar bir yoki ikki yo'nalishda cho'zilgan izometrik shakllar bilan ajralib turadi.
Minerallarning yorqinligi shishasimon, olmosli, yarim metallli, metallli, yog'li, mumsimon, mat rangga bo'linadi. Konchida -
Parallel tolali tuzilishga ega bo'lgan minerallar uchun ipaksimon porlash (asbest, selenit, yo'lbars ko'zi), qatlamli kristalli tuzilishga ega shaffof minerallar - marvarid porlashi (muskovit, gips, talk va boshqalar) kuzatiladi.
Minerallarning rangi minerallarga tashxis qo'yishning eng muhim belgilaridan biridir. "Chiziq rangi" atamasi chinni plastinkaning mat yuzasi bo'ylab ishqalanganda nozik mineral kukunning rangini anglatadi.
Shaffoflik - bu moddaning yorug'likni o'zi orqali o'tkazish xususiyati. Shaffof, shaffof va shaffof bo'lmagan minerallarni ajratib turadi.
Qattiqlikni baholash uchun o'nta mineral bilan ifodalangan Mohs shkalasi qo'llaniladi, ularning har biri o'zining o'tkir uchi bilan oldingilarning hammasini tirnaydi: talk - gips - kaltsit - ftorit - apatit - ortoklaz - kvarts - topaz - korund - olmos.
Bo'linish - bu kristallarning haqiqiy yoki mumkin bo'lgan yuzlarga parallel ravishda ma'lum kristallografik tekisliklar bo'ylab bo'linishi yoki bo'linish qobiliyati. Bu erda besh bosqichli bo'linish shkalasi qabul qilinadi: juda mukammal, mukammal, o'rtacha, nomukammal, juda nomukammal, qalin shisha kabi konkoidal yorilishga aylanadi.
Minerallarning o'ziga xos og'irligi past qiymatlardan (galit uchun 2,1-2,5 t / m 3) juda yuqori qiymatlarga (iridiy osmid uchun 23 t / m 3) o'zgaradi.
Masalan, kvarts (8102) prizmatik kristall shaklga ega, shishasimon yaltiroq, yorilishi yo'q, konkoidal sinishi, qattiqligi 7 ball, solishtirma og'irligi 2,65 g/sm 3, qattiqligi yuqori bo'lganligi sababli uning xususiyati yo'q; Galit (No C1) kubik kristall shakliga ega, qattiqligi 2 ball, solishtirma og'irligi 2,1 g/sm 3, shisha yorqinligi, oq rang, chiziq rangi ham oq, mukammal ajralish, sho'r ta'm va boshqalar.
Ko'pgina minerallar kristall tuzilishga ega. Berilgan mineral uchun kristall shakli doimo doimiydir. Masalan, kvarts kristallari prizma, galit - kub shakli va boshqalarga ega. Minerallarning o'lchamlari mikroskopikdan gigantgacha. Shunday qilib, Madagaskar orolida uzunligi 8 m, ko'ndalang kesimi 3 m bo'lgan beril kristalli topildi.Uning og'irligi deyarli 400 tonnani tashkil etadi.
Yer minerallarini hajmli ajratish. Kelib chiqishi boʻyicha foydali qazilmalar magmatik, choʻkindi, metamorfik, metasomatik, kontakt-pnevmatolitik va pnevmatolitik, gidrotermik, ekzogen nurash va organogenlarga boʻlinadi. Togʻ jinslarini hosil qiluvchi minerallarning yer qobigʻida tarqalishi togʻ jinslarining asosiy guruhlari nisbatiga toʻgʻri keladi (5-jadval). Yer qobig'ida eng ko'p tarqalgani 40-50 ga yaqin minerallar bo'lib, ular tosh hosil qiluvchi minerallar deb ataladi.
Minerallarning turli tasniflari mavjud: kelib chiqishi, kristall shakli va boshqalar. Lekin foydalanish uchun eng katta ahamiyatga ega.
Foydali qazilmalardan sanoat maqsadlarida foydalanish ularning kimyoviy tasnifi bilan belgilanadi. Ko'pgina minerallar ikki yoki undan ortiq kimyoviy elementlardan iborat. Ba'zi minerallar bitta kimyoviy elementdan hosil bo'ladi. Mineral tarkibidagi kimyoviy elementlarning tarkibini uning kimyoviy formulasi bilan aniqlash mumkin.
5-jadval
Tog' jinslarini hosil qiluvchi minerallarning er qobig'ida tarqalishi
Litosfera - Yerning tashqi qattiq qobig'i, shu jumladan er qobig'i va mantiyaning yuqori qismi. Litosfera cho'kindi, magmatik va metamorfik jinslarni o'z ichiga oladi.
Litosferaning pastki chegarasi noaniq va u muhitning yopishqoqligining pasayishi, seysmik to'lqinlarning tezligi va issiqlik o'tkazuvchanligining oshishi bilan belgilanadi. Litosfera er qobig'ini va mantiyaning bir necha o'n kilometr qalinlikdagi yuqori qismini astenosferagacha qoplaydi, bunda jinslarning plastikligi o'zgaradi. Litosferaning yuqori chegarasi va astenosfera orasidagi chegarani aniqlashning asosiy usullari magnitotellurik va seysmologik hisoblanadi.
Okeanlar ostidagi litosferaning qalinligi 5 dan 100 km gacha (maksimal qiymat okeanlarning chekkasida, minimal qiymat O'rta okean tizmalarida), qit'alar ostida - 25-200 km (maksimal qiymat). qadimiy platformalar ostida, minimal qiymat nisbatan yosh tog 'tizmalari ostida, vulqon yoylari ). Okeanlar va materiklar ostidagi litosferaning tuzilishi sezilarli farqlarga ega. Materiklar ostida, er qobig'ining tuzilishida litosfera cho'kindi, granit va bazalt qatlamlari bilan ajralib turadi, ularning qalinligi umuman olganda 80 km ga etadi. Okeanlar ostida Yer qobig'i okean qobig'ining shakllanishi jarayonida bir necha marta qisman erish jarayonlariga duchor bo'lgan. Shuning uchun u eruvchan noyob birikmalarda tugaydi, granit qatlami yo'q va uning qalinligi er qobig'ining kontinental qismidan sezilarli darajada kamroq. Astenosferaning qalinligi (yumshatilgan, xamirsimon jinslar qatlami) taxminan 100-150 km.
Atmosfera, gidrosfera va er qobig'ining shakllanishi
Shakllanish yosh Yer mantiyasining yuqori qatlamidan moddalarni chiqarish paytida sodir bo'lgan. Hozirgi vaqtda okean tubida o'rta tizmalarda er qobig'ining hosil bo'lish jarayoni davom etmoqda, bu gazlar va kichik hajmdagi suvlarning chiqishi bilan birga keladi. Kislorod zamonaviy er qobig'ida yuqori konsentratsiyalarda mavjud bo'lib, undan keyin kremniy va alyuminiy foizda. Asosan, litosfera kremniy dioksidi, silikatlar va aluminosilikatlar kabi birikmalardan hosil bo'ladi. Litosferaning katta qismini hosil qilishda magmatik kelib chiqishi kristalli moddalar ishtirok etgan. Ular sayyoramiz ichaklarida erigan holatda bo'lgan Yer yuzasiga kelgan magmaning sovishi paytida hosil bo'lgan.
Sovuq hududlarda litosferaning qalinligi eng katta, issiq joylarda esa eng kichik. Litosferaning qalinligi issiqlik oqimi zichligining umumiy pasayishi bilan ortishi mumkin. Litosferaning yuqori qatlami elastik, pastki qatlami esa doimiy ta'sir etuvchi yuklarga ta'sir qilish xususiyatiga ko'ra plastikdir. Litosferaning tektonik faol hududlarida seysmik to'lqinlar past tezlikda tarqaladigan qovushqoqligi pasaygan gorizontlar ajralib turadi. Olimlarning fikriga ko'ra, bu ufqlar bo'ylab ba'zi qatlamlar boshqalarga nisbatan "siljiydi". Bu hodisa litosferaning tabaqalanishi deb ataladi. Litosferaning strukturasi boʻyicha harakatlanuvchi zonalar (buklangan kamarlar) va nisbatan barqaror hududlar (platformalar) ga boʻlinadi. Diametri 1 dan 10 ming kilometrgacha bo'lgan litosfera bloklari (litosfera plitalari) nisbatan plastik astenosfera bo'ylab harakatlanadi. Hozirgi vaqtda litosfera ettita asosiy va bir qator kichik plitalarga bo'lingan. Plitalarni bir-biridan ajratib turuvchi chegaralar maksimal vulqon va seysmik faollik zonalari hisoblanadi.
Seysmik tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, zilzilalar Yerning jinslari bo'ylab turli tezliklarda tarqaladigan turli xil seysmik to'lqinlarni hosil qiladi. Ularning eng tezkorlari asosiy, yoki P-to'lqinlar - tovush to'lqinlari kabi tarqaladi, tebranishlar tarqalish yo'nalishiga to'g'ri keladi (bo'ylama to'lqinlar). Eng sekin seysmik to'lqinlar, S to'lqinlari deb ataladigan yoki ikkinchi darajali, tebranishlarning tabiati yorug'likka o'xshaydi. Ular tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar tebranishlarga ega. 1926 yilda Yugoslaviya geologi A. Mohorovichich taxminan 50 km chuqurlikda P va S to'lqinlar tezligining keskin oshishini aniqladi. Ushbu interfeys chaqirila boshlandi Mohorovichik yuzasi, yoki qisqasi, Moho. litosfera ob-havo ifloslanishi tuproq
Moho yuzasi ustida joylashgan qattiq litosferaning qobig'i odatda deyiladi er qobig'i, va asosiy kuchli qobiq - mantiya. Qit'alar ostidagi qobiqning qalinligi okean ostiga qaraganda ancha katta.
Yer qobig'i magmatik va cho'kindi jinslardan, shuningdek, ikkalasi tufayli hosil bo'lgan metamorfik jinslardan iborat.
Togʻ jinslari geologik jarayonlar natijasida hosil boʻlgan va mustaqil jismlar shaklida er qobigʻida yotgan maʼlum tarkib va tuzilishga ega tabiiy mineral agregatlardir. Tog' jinslarining tarkibi, tuzilishi va paydo bo'lish sharoiti ularni hosil qiluvchi, yer qobig'i ichida yoki yer yuzasida ma'lum bir muhitda sodir bo'ladigan geologik jarayonlarning xususiyatlari bilan belgilanadi. Asosiy geologik jarayonlarning tabiatiga qarab jinslarning uchta genetik klassi ajratiladi: cho'kindi, magmatik va metamorfik.
Magmatik tog 'jinslari - magmalarning (silikat va ba'zan silikat bo'lmagan eritmalari) kristallanishida Yerning ichaklarida yoki uning yuzasida paydo bo'ladigan tabiiy mineral agregatlar. Magmatik jinslarning tasnifi hosil bo'lish va paydo bo'lish sharoitlarida farq qiluvchi ikkita asosiy guruhning mavjudligini aks ettiradi: plutonik (chuqur) va vulkanik, Yer yuzasida yoki unga yaqin joyda hosil bo'lgan. Kremniyning tarkibiga ko'ra magmatik jinslar kislotali (SiO 2 - 70_90%), o'rta (SiO 2 taxminan 60%), asosiy (SiO 2 taxminan 50%) va ultrabazik (SiO 2 40% dan kam) bo'linadi. Magmatik jinslarga vulkanik mafik jins va granit (felsik plutonik jins) misol bo'la oladi.
Cho'kindi tog' jinslari - er qobig'ining sirt qismiga xos bo'lgan termodinamik sharoitlarda mavjud bo'lgan va nurash mahsulotlarining qayta joylashishi va turli jinslarning nobud bo'lishi, suvdan kimyoviy va mexanik yog'inlar, organizmlarning hayotiy faoliyati natijasida hosil bo'lgan jinslar yoki barcha uchta jarayon bir vaqtning o'zida. Ko'pgina cho'kindi jinslar muhim minerallardir. Cho'kindi jinslarga misol qilib, kvarts to'planishi deb hisoblanishi mumkin bo'lgan qumtoshlar va shuning uchun kremniy konsentratorlari (SiO 2) va ohaktoshlar - CaO kontsentratorlari. Eng keng tarqalgan cho'kindi jinslarning minerallari: kvarts (SiO 2), ortoklaz (KAlSi 3 O 8), kaolinit (Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8), kaltsit (CaCO 3), dolomit CaMg (CO 3) 2 , va boshqalar.
Loy, chang va qum konlari, birinchi navbatda, nurash natijasida - qattiq jinslarning yo'q qilinishi va o'zgarishi natijasida hosil bo'ladi. Bu cho'kindilar odatda daryolar orqali okeanlarga olib boriladi. Dengiz suvida ular tubiga cho'kadi, u erda fizik jarayonlar va kimyoviy reaktsiyalar natijasida cho'kindi jinslarga aylanadi, ular oxir-oqibat, odatda tog'larning shakllanishi orqali yana quruqlikka aylanadi.
Metamorfik asosiy belgilari (mineral tarkibi, tuzilishi, teksturasi) metamorfik jarayonlar natijasida yuzaga kelgan, birlamchi magmatik kelib chiqish belgilari qisman yoki toʻliq yoʻqolgan jinslardir. Metamorfik jinslar shistlar, granulitlar, eklogitlar va boshqalar. Ular uchun tipik minerallar mos ravishda slyuda, dala shpati va granatdir. Metamorfizmga uchragan jinslar yangi harorat va bosim sharoitlari bilan kimyoviy yoki fizik muvozanatga moyil bo'lib, o'zgaradi. sharoitlar. Kimyoviy reaksiyalar termodinamika qonunlariga bo'ysunadi. Shunday qilib, izobarik-izotermik potentsialning (G) manfiy qiymatlari bo'lgan reaktsiyalar uning yuqori entropiyasi tufayli suv bug'ining chiqishi bilan birga keladi. Metamorfik komplekslarning muntazam tuzilishi va ko'pgina metamorfik jinslar tarkibining termodinamika tamoyillariga umumiy muvofiqligi metamorfik jinslar uchun deyarli to'liq kimyoviy muvozanatga erishilganligini tasdiqlaydi (har doim ham emas). Ularning ko'pchiligi qo'pol donali tuzilishga ega (slanets, shoxli toshlar va boshqalar bundan mustasno).
Yer qobig'ining moddasi asosan engil elementlardan (Fe inklyuziv) tashkil topgan va davriy tizimdagi temirdan keyingi elementlarning umumiy miqdori faqat foizning bir qismini tashkil qiladi. Shuningdek, ta'kidlanishicha, teng atom massasiga ega elementlar sezilarli darajada ustunlik qiladi: ular er qobig'ining umumiy massasining 86 foizini tashkil qiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, meteoritlarda bu og'ish yanada yuqori va metall meteoritlarda 92% va tosh meteoritlarda 98% ni tashkil qiladi.
Turli mualliflarning fikriga ko'ra, er qobig'ining o'rtacha kimyoviy tarkibi 1-jadvalda keltirilgan:
1-jadval
Yer qobig'ining kimyoviy tarkibi, wt. %
|
Elementlar va oksidlar |
Klark, 1924 yil |
Goldshmidt, 1954 yil |
Poldervaatr, 1955 yil |
Yaroshevskiy. 1971 yil |
|
Uning tahlili quyidagi muhim xulosalar chiqarishga imkon beradi:
1) er qobig'i asosan sakkiz elementdan iborat: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K; 2) qolgan 84 ta element qobiq massasining bir foizidan kamini tashkil qiladi; 3) ko'pligi jihatidan eng muhim elementlar orasida kislorod yer qobig'ida alohida o'rin tutadi.
Kislorodning alohida roli shundaki, uning atomlari yer qobig'i massasining 47% ni va eng muhim tog' jinslarini hosil qiluvchi minerallar hajmining deyarli 90% ni tashkil qiladi.
Elementlarning bir qancha geokimyoviy tasniflari mavjud. Hozirgi vaqtda geokimyoviy tasnif keng tarqalmoqda, unga ko'ra er qobig'ining barcha elementlari besh guruhga bo'lingan: litofil, xalkofil, siderofil, atmosfera va biofil (2-jadval).
jadval 2
Elementlarning geokimyoviy tasnifi varianti
Litofil - Bu tosh elementlari. Ularning ionlarining tashqi qobig'ida 2 yoki 8 ta elektron mavjud. Litofil elementlarni elementar holatga qaytarish qiyin.
Ular odatda kislorod bilan bog'lanib, silikatlar va aluminosilikatlarning asosiy qismini tashkil qiladi. Ular sulfatlar, fosfatlar, boratlar, karbonatlar va galogenidlar shaklida ham uchraydi.
Xalkofil elementlar sulfid rudalarining elementlari. Ularning ionlarining tashqi qobig'ida 8 (S, Se, Te) yoki 18 (boshqa) elektronlar mavjud.
Tabiatda ular sulfidlar, selenidlar, telluridlar shaklida, shuningdek, ona holatida (Cu, Hg, Ag, Pb, Zn, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Sn) uchraydi.
Siderofil elementlar bir-birini to'ldiruvchi elektronli elementlar d - va f-qobiqlar. Ular mishyak va oltingugurtga (PtAs 2, FeAs 2, NiAs 2, FeS, NiS, MoS 2 va boshqalar), shuningdek, fosfor, uglerod va azotga o'ziga xos yaqinlikni namoyon qiladi. Deyarli barcha siderofil elementlar mahalliy holatda ham uchraydi.
Atmofil elementlar atmosferaning elementlari hisoblanadi. Ularning ko'pchiligida to'ldirilgan elektron qobiqli atomlar (inert gazlar) mavjud.
Azot va vodorod ham atmofil deb tasniflanadi. Yuqori ionlanish potentsiallari tufayli atmosfera elementlarini boshqa elementlar bilan birlashtirish qiyin va shuning uchun ular tabiatda (H dan tashqari) asosan elementar (mahalliy) holatda topiladi.
Biofil elementlar biosferaning organik komponentlarini (C, H, N, O, P, S) tashkil etuvchi elementlardir. Bu (asosan) va boshqa elementlardan uglevodlar, oqsillar, yog'lar va nuklein kislotalarning murakkab molekulalari hosil bo'ladi. Oqsillar, yog'lar va uglevodlarning o'rtacha kimyoviy tarkibi jadvalda keltirilgan. 3.
8-jadval
Oqsillar, yog'lar va uglevodlarning o'rtacha kimyoviy tarkibi, wt. %
Hozirgi vaqtda turli organizmlarda 60 dan ortiq elementlar mavjud. Organizmlar tomonidan nisbatan ko'p miqdorda talab qilinadigan elementlar va ularning birikmalari ko'pincha makrobiogen elementlar deb ataladi. Biologik tizimlar hayoti uchun zarur bo'lsa-da, juda oz miqdorda zarur bo'lgan elementlar va ularning birikmalari mikrobiogen elementlar deb ataladi. O'simliklar uchun, masalan, 10 mikroelement muhim: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, Cl, W, Co. Vazifalariga ko'ra, ushbu elementlarni uch guruhga bo'lish mumkin:
- 1. Mn, Fe, Cl, Zn, V - fotosintez uchun zarur;
- 2. Mo, B, Fe - azot almashinuvi uchun zarur;
- 3. Mn, B, Co, Cu, Si - boshqa metabolik funktsiyalar uchun zarur.
Bordan tashqari barcha bu elementlar hayvonlar tomonidan ham talab qilinadi. Bundan tashqari, hayvonlar selen, xrom, nikel, ftor, yod va qalayga muhtoj bo'lishi mumkin. Organizmlarning barcha guruhlari uchun bir xil bo'lgan makro va mikroelementlar o'rtasida aniq chegara chizish mumkin emas. V.I.Vernadskiy tirik organizmlarda doimo mavjud bo'lgan elementlar juda aniq hayotiy funktsiyalarni bajarishini ko'rsatdi. Ularning organizmlardagi tarkibi yashash muhitining kimyosiga, biologik o'ziga xosligiga, organizmning ekologik xususiyatlariga va boshqalarga bog'liq.
Litosferaning muhim tarkibiy qismi hisoblanadi Er osti suvlari, ular butun biosferaning umumiy suv balansiga katta hissa qo'shadilar. Er osti suvlarini gidrosfera deb ham atalishi bejiz emas "er osti gidrosferasi". Gap yer osti suvlari haqida ketayotganligi sababli ularning mavjudligi, xossalari, tarqalishi ko‘p jihatdan tog‘ jinslarining xossalari, masalan, tog‘ jinslari bilan belgilanadi. g'ovakligi, suv o'tkazuvchanligi, namlik sig'imi, suv miqdori. Rasmiy ravishda, suvga nisbatan barcha jinslarni suv o'tkazuvchan va suvga chidamli bo'lish mumkin. Biroq, fazo va vaqtning geologik miqyosida suvga chidamli jinslar tabiatda mavjud emas. Hatto bazalt va granit kabi qattiq jinslar ham ahamiyatsiz seysmik harakatlarda ham mikro yoriqlarni keltirib chiqaradi.
Toshlardagi suv erkin yoki bog'langan holatda bo'lishi mumkin. Tog' jinslari zarralari orasidagi bo'shliqda erkin holatda u yerning tortishish (tortishish) kuchlariga bo'ysunadi yoki menisk kuchlari tomonidan tog' jinslarining kapillyarlarida qisman saqlanadi. Majoziy ma'noda, buni shimgichni namlangan suv bilan solishtirish mumkin.
Bog'langan holatda tog' jinslaridagi suv plyonka yoki adsorbsiyalangan shaklda bo'lishi mumkin, ular adsorbsion kuchlar ta'sirida tog' jinslari donalarida saqlanadi. Bog'langan suv haqida gapirganda, uning bog'lanishining ikkita shaklini yodda tutish kerak: jismoniy bog'langan va kimyoviy bog'langan. Kimyoviy bog'langan suv kristallanish suvi deb ataladi. U mineral kristallar bilan kimyoviy kuchlar bilan mustahkam bog'langan va mineralning bir qismidir. Misol tariqasida mis sulfat CuSO 4 * 5H 2 O. Fizik jihatdan bog'langan suv, o'z navbatida, tog 'jinslari bilan qattiq bog'langan yoki bo'shashmasdan bog'langan bo'lishi mumkin.
Kuchli bog'langan suv fizik qonunlarga - chuqurlikdagi ulkan bosimlarga bog'liq. Bo'shashgan suv tosh zarralarini o'rab oladi. U yopishqoqlikni oshirdi va suyuqlik kabi tosh zarralari yuzasida juda sekin harakatlana oladi. Bu suv tortishish kuchiga ta'sir qilmaydi va u nolda emas, balki minus 1,5 ° S da muzlaydi. Mineral tarkibidagi fizik-kimyoviy bog'langan suvlar miqdori ba'zan juda katta bo'lib, 60 - 65 mt.ga etadi.
Tog' jinslarining suv bilan bog'liqligi bilan bog'liq bo'lgan muhim xususiyatlar namlikni ushlab turish qobiliyati va suv unumdorligidir.
Namlik qobiliyati tog' jinslarining ma'lum miqdorda suvni ushlab turish qobiliyati deb ataladi. Loylar yuqori namlik sig'imiga ega, mayda qumlar o'rtacha, shag'allar esa past sig'imga ega. Namlik sig'imi zarrachalarning o'lchamiga bog'liq: ularning hajmi qanchalik kichik bo'lsa, namlik sig'imi shunchalik katta bo'ladi.
Suv unumdorligi - Bu tosh berishi mumkin bo'lgan suv miqdorining umumiy suv tarkibiga nisbati. Bu erda munosabatlar teskari: tosh zarralari qanchalik katta bo'lsa, suv yo'qotish foizi shunchalik katta bo'ladi. Tog' jinslarining teshiklari, yoriqlari va bo'shliqlarini to'ldiradigan suv barcha uch fazada - qattiq, suyuq va gazsimon bo'lib, ulardan birinchisi abadiy muzlik zonalari uchun eng xosdir. Bug 'shaklida er osti suvlari suyuqlikka kondensatsiyalanishi va suyuqlikdan bug'ga o'zgarishi mumkin. Yuqori bosim va haroratli joylardan pastroq qiymatlarga ega bo'lgan joylarga o'tadi.
Gravitatsion er osti suvlarining harakati asosan uch usulda sodir bo'ladi: fluktuatsiya, diffuziya va filtratsiya.
Dalgalanish toshlardagi har qanday idishga suvning "infuzioni" deb ataladi. Masalan, ohaktoshlarda yer yuzasida yuvilishi natijasida kraterlar hosil bo'lib, ular ko'p sonli quvurlar, kanallar, g'or va bo'shliqlar tizimiga, ba'zan hatto g'orlarga chuqurroq davom etadi. Yomg'ir va er yuzidan oqib chiqadigan erigan suvlar bu voronkalar orqali toshlarga kirib boradi. Tebranish birinchi navbatda tortishish kuchi ta'sirida sodir bo'ladi.
Diffuziya er osti suvli eritmalarining konsentratsiyasi yuqori bo'lgan joylardan past konsentratsiyali joylarga ko'chishi bilan bog'liq. Ushbu jarayonning tezligi, garchi kichik bo'lsa ham, geologik vaqt shkalasida haqiqatan ham sezilarli. Bunga osmos ham kiradi - yarim o'tkazuvchan bo'linmalar orqali bir suyuqlikning ikkinchisiga sekin kirib borishi.
Filtrlash- Bu toshning kichik teshiklari orqali suvning oqib chiqishi. Shunday qilib, yomg'ir suvi qumga kiradi. Filtrlash tortishish kuchi ta'sirida sodir bo'ladi va bosim va haroratni pasaytirish yo'nalishida ham sodir bo'lishi mumkin. Tosh va gaz bosimi ta'sirida u pastdan yuqoriga oqishi mumkin. Filtrlash tezligiga kelsak, u diffuziya tezligidan sezilarli darajada yuqori va ko'plab omillarga bog'liq (tog' jinslarining g'ovakliligi, suvli eritmaning yopishqoqligi, bosim gradienti va boshqalar).
Er osti suvlarining kimyoviy tarkibi
Er osti suvlari turli mineral tuzlar va ayrim organik birikmalarning tabiiy eritmasidir. Mineral tarkibining integral ko'rsatkichi hisoblanadi suvning umumiy minerallashuvi-- litr uchun milligram (mg/l) yoki gramm (g/l) bilan ifodalangan eruvchan moddalar yig'indisi. Erigan moddalar orasida oddiy kislotalar natriy, kaltsiy va magniyning tuzlari ustunlik qiladi. Bu tuzlar suv kimyosining asosiy ko'rsatkichlarini aniqlaydi: qattiqlik, sho'rlik va ishqoriylik.
Suvning qattiqligi asosan kaltsiy bikarbonatlari CaHCO 3, sulfatlar va xloridlar mavjudligi bilan aniqlanadi. Yumshoq suvlarda 0,25 g/l gacha, qattiq suvlarda 0,25 g/l dan ortiq tuzlar mavjud.
Suvning sho'rligi kaltsiy, magniy, natriy - CaSO 4, MgSO 4, Na 2 SO 4, CaCl 2, MgCl 2, NaCl sulfatlari va xloridlari tarkibiga bog'liq. Suvning ishqoriyligi asosan natriy bikarbonat NaHCCX, ba'zan esa Na,CO ga bog'liq. - soda. Er osti suvlarini kimyoviy tasniflashda turlar ustun kationlarga ko'ra ajratiladi, keyinchalik ular kationlar tarkibiga ko'ra sinflarga bo'linadi.
Shakllanish er osti suvlarining kimyoviy tarkibi va harorati ularning chuqurligi oshishi bilan tabiiy ravishda o'zgaradi.
Chuchuk suvlarda tuzlar 0,5 g/l dan kam, sho‘r suvlarda 1 dan 3 g/l gacha, sho‘r suvlarda 50 g/l dan ortiq bo‘ladi.
Er osti suvlarining alohida guruhi mineral suvlar deb ataladigan suvlardan iborat. Ular turli xil mineralizatsiyaga ega, ammo ularning asosiy xususiyati shifobaxsh ta'siridir. Ular orasida eng keng tarqalgani ko'p miqdorda erigan karbonat angidridli bikarbonat-kaltsiy-natriy (Mineralnye Vodi va Zakavkazning Narzanlari), vodorod sulfidi suvlari (Matsesta buloqlari), o'ziga xos eruvchan organik birikmalar bo'lgan suvlar (Ciskarpat buloqlari - Truskavets, va boshqalar.). Bu suvlarning barchasi harorat xususiyatlariga ko'ra farq qiladi va 20 ° C atrofida va undan past haroratlarda sovuq, issiq - 20 dan 37 ° C gacha, issiq - 37 dan 42 ° C gacha va juda issiq - 42 ° C dan yuqori.
Nazorat savollari
- 1. Seysmik to'lqinlarning turlari.
- 2. Yer qobig'i va mantiya o'rtasidagi farq. Chegara qayerda?
- 3. Tog‘ jinslari nima?
- 4. Felsik, oraliq va mafik magmatik jinslarning farqi nimada?
- 5. Yer qobig'i elementlarini tahlil qilish. Elementlarning geokimyoviy tasniflari.
- 6. Cho`kindi jinslar qanday jarayonlar natijasida hosil bo`ladi?
- 7. Qattiq bog'langan va bo'sh bog'langan suvning farqi nimada?
- 8. Namlik sig'imi va namlik o'tkazish nimaga bog'liq?
LITOSFERA
MAVZU 4
Muddati "litosfera" fanda 19-asrning oʻrtalaridan beri qoʻllanila boshlandi, biroq u oʻzining zamonaviy maʼnosiga yarim asrdan kamroq vaqt oldin ega boʻldi. Hatto geologik lug'atning 1955 yilgi nashrida ham shunday deyilgan: litosfera- yer qobig'i bilan bir xil. 1973 yil nashri va undan keyingi lug'atda: litosfera...zamonaviy maʼnoda yer qobigʻini oʻz ichiga oladi... va qattiq yuqori mantiyaning yuqori qismi Yer. Yuqori mantiya - juda katta qatlam uchun geologik atama; yuqori mantiya qalinligi 500 gacha, ba'zi tasniflarga ko'ra - 900 km dan ortiq, litosfera esa faqat bir necha o'nlab ikki yuz kilometrlarni o'z ichiga oladi.
Litosfera "qattiq" Yerning tashqi qobig'i bo'lib, atmosfera ostida va gidrosfera astenosfera ustida joylashgan. Litosferaning qalinligi 50 km (okeanlar ostida) dan 100 km (materiklar ostida) gacha. U er qobig'i va yuqori mantiyaning bir qismi bo'lgan substratdan iborat. Er qobig'i va substrat o'rtasidagi chegara Mohorovichic yuzasi bo'lib, uni yuqoridan pastgacha kesib o'tganda, bo'ylama seysmik to'lqinlarning tezligi keskin ortadi. Litosferaning fazoviy (gorizontal) tuzilishi uning katta bloklari - deb ataladigan bloklar bilan ifodalanadi. bir-biridan chuqur tektonik yoriqlar bilan ajratilgan litosfera plitalari. Litosfera plitalari gorizontal ravishda yiliga o'rtacha 5-10 sm tezlikda harakat qiladi.
Yer qobig'ining tuzilishi va qalinligi bir xil emas: uning kontinental deb atash mumkin bo'lgan qismi uchta qatlamdan (cho'kindi, granit va bazalt) va o'rtacha qalinligi taxminan 35 km ni tashkil qiladi. Okeanlar ostida uning tuzilishi soddaroq (ikki qatlam: cho'kindi va bazalt), o'rtacha qalinligi taxminan 8 km. Er qobig'ining o'tish davri turlari ham ajralib turadi (3-mavzuga qarang).
Ilm-fan er qobig'i u mavjud bo'lgan shaklda mantiya hosilasi degan fikrni qat'iy tasdiqladi. Butun geologik tarix davomida Yer yuzasini yerning ichki qismidagi moddalar bilan boyitishning yo'naltirilgan, qaytarilmas jarayoni sodir bo'lgan. Er qobig'ining tuzilishida uchta asosiy turdagi jinslar ishtirok etadi: magmatik, cho'kindi va metamorfik.
Magmatik jinslar magmaning kristallanishi natijasida yuqori harorat va bosim sharoitida Yerning ichaklarida hosil bo'ladi. Ular er qobig'ini tashkil etuvchi moddalar massasining 95% ni tashkil qiladi. Magmaning qotib qolish sharoitiga qarab intruziv (chuqurlikda hosil bo'lgan) va effuziv (er yuzasiga quyilgan) jinslar hosil bo'ladi. Intruziv materiallarga quyidagilar kiradi: granit, gabbro; magmatik materiallarga bazalt, liparit, vulqon tüflari va boshqalar kiradi.
Cho'kindi jinslar er yuzasida turli yo'llar bilan hosil bo'ladi: ularning ba'zilari ilgari hosil bo'lgan tog 'jinslarining yo'q bo'lib ketishi mahsulotlaridan (sinf: qumlar, jellar), ba'zilari organizmlarning hayotiy faoliyati (organogen: ohaktosh, bo'r, qobiq) natijasida hosil bo'ladi. tosh; kremniyli jinslar, ko'mir va qo'ng'ir ko'mir, ba'zi rudalar), gilli (gil), kimyoviy (tosh tuzi, gips).
Metamorfik jinslar turli xil omillar ta'sirida turli xil kelib chiqishi (magmatik, cho'kindi) jinslarning o'zgarishi natijasida hosil bo'ladi: chuqurlikdagi yuqori harorat va bosim, boshqa kimyoviy tarkibdagi jinslar bilan aloqa qilish va boshqalar (gneyslar, kristalli shistlar, marmar va boshqalar).
Yer qobig'i hajmining katta qismini magmatik va metamorfik kelib chiqadigan kristalli jinslar (taxminan 90%) egallaydi. Biroq geografik konvert uchun yer yuzasining katta qismida suv, havo bilan bevosita aloqada boʻlgan va geografik jarayonlarda faol ishtirok etadigan yupqa va uzluksiz choʻkindi qatlamning roli kattaroqdir (qalinligi – 2,2 km). : oluklarda 12 km dan, okean tubida 400 - 500 m gacha). Eng keng tarqalganlari gil va slanetslar, qum va qumtoshlar, karbonatli jinslardir. Geografik konvertda shimoliy yarim sharning muzlik bo'lmagan mintaqalarida yer qobig'ining sirtini tashkil etuvchi lyoss va lyossga o'xshash qumloqlar muhim rol o'ynaydi.
Yer qobig'ida - litosferaning yuqori qismida - 90 ta kimyoviy element kashf etilgan, ammo ulardan faqat 8 tasi keng tarqalgan va 97,2% ni tashkil qiladi. A.E.ning so'zlariga ko'ra. Fersman, ular quyidagicha taqsimlanadi: kislorod - 49%, kremniy - 26, alyuminiy - 7,5, temir - 4,2, kaltsiy - 3,3, natriy - 2,4, kaliy - 2,4, magniy - 2, 4%.
Yer qobig'i geologik jihatdan har xil yoshdagi, ko'p yoki kamroq faol (dinamik va seysmik) alohida bloklarga bo'lingan, ular vertikal va gorizontal doimiy harakatga duchor bo'ladi. Katta (diametri bir necha ming kilometr), seysmikligi past va rel'efi yomon bo'lgan er qobig'ining nisbatan barqaror bloklari platformalar deb ataladi ( plat- tekis, shakl- shakl (frantsuz). Ularning kristalli burmali poydevori va turli yoshdagi cho'kindi qoplamasi mavjud. Yoshiga koʻra platformalar qadimgi (yoshi boʻyicha prekembriy) va yosh (paleozoy va mezozoy)ga boʻlinadi. Qadimgi platformalar zamonaviy qit'alarning yadrolari bo'lib, ularning umumiy ko'tarilishi ularning alohida tuzilmalarining (qalqonlar va plitalar) tezroq ko'tarilishi yoki tushishi bilan birga bo'lgan.
Astenosferada joylashgan yuqori mantiya substrati Yerning geologik rivojlanishi jarayonida er qobig'i hosil bo'lgan o'ziga xos qattiq platformadir. Astenosfera moddasi yopishqoqlikning pasayishi bilan tavsiflanadi va sekin harakatlarni (oqimlarni) boshdan kechiradi, bu esa, ehtimol, litosfera bloklarining vertikal va gorizontal harakatlanishiga sabab bo'ladi. Ular izostaziya holatidadir, bu ularning o'zaro muvozanatini anglatadi: ba'zi hududlarning ko'tarilishi boshqalarning pasayishiga olib keladi.
Litosfera - Yerning yuqori qattiq qobig'i bo'lib, er qobig'i va er qobig'i ostidagi yuqori mantiya qatlamidan iborat. Litosferaning quyi chegarasi materiklar ostida taxminan 100 km va okean tubida taxminan 50 km chuqurlikda joylashgan. Litosferaning yuqori qismi (hayot mavjud boʻlgan joy) biosferaning ajralmas qismidir.
Yer qobig'i magmatik va cho'kindi jinslardan, shuningdek, ikkalasi tufayli hosil bo'lgan metamorfik jinslardan iborat.
Togʻ jinslari geologik jarayonlar natijasida hosil boʻlgan va mustaqil jismlar shaklida er qobigʻida yotgan maʼlum tarkib va tuzilishga ega tabiiy mineral agregatlardir. Tog' jinslarining tarkibi, tuzilishi va paydo bo'lish sharoiti ularni hosil qiluvchi, yer qobig'i ichida yoki yer yuzasida ma'lum bir muhitda sodir bo'ladigan geologik jarayonlarning xususiyatlari bilan belgilanadi. Asosiy geologik jarayonlarning tabiatiga qarab jinslarning uchta genetik klassi ajratiladi: cho'kindi, magmatik va metamorfik.
Magmatik tog 'jinslari - magmalarning (silikat va ba'zan silikat bo'lmagan eritmalari) kristallanishida Yerning ichaklarida yoki uning yuzasida paydo bo'ladigan tabiiy mineral agregatlar. Kremniyning tarkibiga ko'ra magmatik jinslar kislotali (SiO 2 - 70-90%), o'rta (SiO 2 > taxminan 60%), asosli jinslarga bo'linadi. ( SiO 2 taxminan 50% va ultrabazik (SiO 2 40% dan kam). Magmatik jinslarga vulkanik togʻ jinslari va granit misol boʻla oladi.
Cho'kindi tog' jinslari - er qobig'ining sirt qismiga xos bo'lgan termodinamik sharoitlarda mavjud bo'lgan va nurash mahsulotlarining qayta joylashishi va turli jinslarning nobud bo'lishi, suvdan kimyoviy va mexanik yog'inlar, organizmlarning hayotiy faoliyati natijasida hosil bo'lgan jinslar yoki barcha uchta jarayon bir vaqtning o'zida. Ko'pgina cho'kindi jinslar muhim mineral resurslardir. Cho'kindi jinslarga misol qilib, kvarts to'planishi deb hisoblanishi mumkin bo'lgan qumtoshlar va shuning uchun kremniy konsentratorlari (SiO 2) va ohaktoshlar - CaO kontsentratorlari. Eng keng tarqalgan cho'kindi jinslarning minerallari: kvarts (SiO 2), ortoklaz (KalSi 3 O 8), kaolinit (A1 4 Si 4 O 10 (OH) 8), kaltsit (CaCO 3), dolomit CaMg (CO 3) 2 va hokazo.
Metamorfik asosiy belgilari (mineral tarkibi, tuzilishi, teksturasi) metamorfik jarayonlar natijasida yuzaga kelgan, birlamchi magmatik kelib chiqish belgilari qisman yoki toʻliq yoʻqolgan jinslardir. Metamorfik jinslar shistlar, granulitlar, eklogitlar va boshqalar. Ular uchun tipik minerallar mos ravishda slyuda, dala shpati va granatdir.
Er qobig'ining moddasi asosan engil elementlardan (Fe inklyuziv) tashkil topgan va davriy sistemada temirdan keyin keladigan elementlar faqat foizning bir qismini tashkil qiladi. Shuningdek, ta'kidlanishicha, teng atom massasiga ega elementlar sezilarli darajada ustunlik qiladi: ular er qobig'ining umumiy massasining 86 foizini tashkil qiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, meteoritlarda bu og'ish yanada yuqori va metall meteoritlarda 92% va tosh meteoritlarda 98% ni tashkil qiladi.
Turli mualliflarning fikriga ko'ra, er qobig'ining o'rtacha kimyoviy tarkibi jadvalda keltirilgan. 25:
25-jadval
Yer qobig'ining kimyoviy tarkibi, wt. % (Gusakova, 2004)
| Elementlar va oksidlar | Klark, 1924 yil | Fugt, 1931 yil | Goldshmidt, 1954 yil | Poldervaatr, 1955 yil | Yaroshevskiy, 1971 yil |
| SiO2 | 59,12 | 64,88 | 59,19 | 55,20 | 57,60 |
| TiO2 | 1,05 | 0,57 | 0,79 | 1,6 | 0,84 |
| Al2O3 | 15,34 | 15,56 | 15,82 | 15,30 | 15,30 |
| Fe2O3 | 3,08 | 2,15 | 6,99 | 2,80 | 2,53 |
| FeO | 3,80 | 2,48 | 6,99 | 5,80 | 4,27 |
| MnO | 0,12 | - | - | 0,20 | 0,16 |
| MgO | 3,49 | 2,45 | 3,30 | 5,20 | 3,88 |
| CaO | 5,08 | 4,31 | 3,07 | 8,80 | 6,99 |
| Na2O | 3,84 | 3,47 | 2,05 | 2,90 | 2,88 |
| K2O | 3,13 | 3,65 | 3,93 | 1,90 | 2,34 |
| P2O5 | 0,30 | 0,17 | 0,22 | 0,30 | 0,22 |
| H2O | 1,15 | - | 3,02 | - | 1,37 |
| CO2 | 0,10 | - | - | - | 1,40 |
| S | 0,05 | - | - | - | 0,04 |
| Cl | - | - | - | - | 0,05 |
| C | - | - | - | - | 0,14 |
Uning tahlili quyidagi muhim xulosalar chiqarishga imkon beradi:
1) yer qobig'i asosan sakkiz elementdan iborat: O, Si, A1, Fe, Ca, Mg, Na, K; 2) qolgan 84 ta element qobiq massasining bir foizidan kamini tashkil qiladi; 3) ko'pligi jihatidan eng muhim elementlar orasida kislorod yer qobig'ida alohida o'rin tutadi.
Kislorodning alohida roli shundaki, uning atomlari yer qobig'i massasining 47% ni va eng muhim tog' jinslarini hosil qiluvchi minerallar hajmining deyarli 90% ni tashkil qiladi.
Elementlarning bir qancha geokimyoviy tasniflari mavjud. Hozirgi vaqtda geokimyoviy tasnif keng tarqalmoqda, unga ko'ra er qobig'ining barcha elementlari besh guruhga bo'lingan (26-jadval).
26-jadval
Elementlarni geokimyoviy tasniflash varianti (Gusakova, 2004)
Litofil - Bu tosh elementlari. Ularning ionlarining tashqi qobig'ida 2 yoki 8 ta elektron mavjud. Litofil elementlarni elementar holatga qaytarish qiyin. Ular odatda kislorod bilan bog'lanib, silikatlar va aluminosilikatlarning asosiy qismini tashkil qiladi. Ular sulfatlar, fosfatlar, boratlar, karbonatlar va gadogenidlar shaklida ham uchraydi.
Xalkofil elementlar sulfid rudalarining elementlari. Ularning ionlarining tashqi qobig'ida 8 (S, Se, Te) yoki 18 (qolganlari uchun) elektron mavjud. Tabiatda ular sulfidlar, selenidlar, telluridlar shaklida, shuningdek, ona holatida (Cu, Hg, Ag, Pb, Zn, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Sn) uchraydi.
Siderofil elementlar bir-birini to'ldiruvchi elektron d- va f-qobiqlarga ega bo'lgan elementlardir. Ular mishyak va oltingugurtga (PtAs 2, FeAs 2, NiAs 2) o'ziga xos yaqinlikni ko'rsatadi. , FeS , NiS , MoS 2 va boshqalar), shuningdek fosfor, uglerod, azot. Deyarli barcha siderofil elementlar mahalliy holatda ham uchraydi.
Atmofil elementlar atmosferaning elementlari hisoblanadi. Ularning ko'pchiligida to'ldirilgan elektron qobiqli atomlar (inert gazlar) mavjud. Azot va vodorod ham atmofil deb tasniflanadi. Yuqori ionlanish potentsiallari tufayli atmosfera elementlari qiyinchilik bilan boshqa elementlar bilan kombinatsiyaga kiradi va shuning uchun tabiatda ular (H dan tashqari) asosan elementar (mahalliy) holatda topiladi.
Biofil elementlar biosferaning organik komponentlarini (C, H, N, O, P, S) tashkil etuvchi elementlardir. Bu (asosan) va boshqa elementlardan uglevodlar, oqsillar, yog'lar va nuklein kislotalarning murakkab molekulalari hosil bo'ladi. Oqsillar, yog'lar va uglevodlarning o'rtacha kimyoviy tarkibi jadvalda keltirilgan. 27.
27-jadval
Oqsillar, yog'lar va uglevodlarning o'rtacha kimyoviy tarkibi, wt. % (Gusakova, 2004)
Hozirgi vaqtda turli organizmlarda 60 dan ortiq elementlar mavjud. Organizmlar tomonidan nisbatan ko'p miqdorda talab qilinadigan elementlar va ularning birikmalari ko'pincha makrobiogen elementlar deb ataladi. Biologik tizimlar hayoti uchun zarur bo'lsa-da, juda oz miqdorda zarur bo'lgan elementlar va ularning birikmalari mikrobiogen elementlar deb ataladi. O'simliklar uchun, masalan, 10 ta mikroelement muhim: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, C1, W, Co. .
Bordan tashqari barcha bu elementlar hayvonlar tomonidan ham talab qilinadi. Bundan tashqari, hayvonlar selen, xrom, nikel, ftor, yod va qalayga muhtoj bo'lishi mumkin. Organizmlarning barcha guruhlari uchun bir xil bo'lgan makro va mikroelementlar o'rtasida aniq chegara chizish mumkin emas.
Ob-havo jarayonlari
Yer qobig'ining yuzasi atmosferaga ta'sir qiladi, bu esa uni fizik va kimyoviy jarayonlarga moyil qiladi. Jismoniy ob-havo mexanik jarayon boʻlib, bunda togʻ jinslarining kimyoviy tarkibi sezilarli oʻzgarmagan holda mayda zarrachalarga maydalanadi. Yer qobig‘ining cheklovchi bosimi ko‘tarilish va eroziya yo‘li bilan olib tashlanganida, tagida yotuvchi tog‘ jinslari ichidagi ichki kuchlanishlar ham ajralib chiqib, kengaygan yoriqlar ochilishiga imkon beradi. Keyinchalik bu yoriqlar termal kengayish (haroratning kunlik o'zgarishi natijasida yuzaga keladi), muzlaganda suvning kengayishi va o'simlik ildizlarining ta'siri tufayli kengayishi mumkin. Muzlik faolligi, ko'chkilar va qumning aşınması kabi boshqa jismoniy jarayonlar qattiq toshni yanada zaiflashtiradi va yo'q qiladi. Bu jarayonlar muhim ahamiyatga ega, chunki ular havo va suv kabi kimyoviy nurash agentlari ta'sirida toshning sirt maydonini sezilarli darajada oshiradi.
Kimyoviy nurash Suv, ayniqsa kislotali suv va minerallarni yo'q qiladigan kislorod kabi gazlar sabab bo'ladi. Asl mineralning ba'zi ionlari va birikmalari mineral bo'laklari orqali o'tib, er osti suvlari va daryolarni oziqlantiradigan eritmada chiqariladi. Tuproqning asosini tashkil etuvchi kimyoviy jihatdan o'zgartirilgan qoldiqlarni qoldirib, mayda donali qattiq moddalar havoning ifloslangan joyidan yuvilishi mumkin. Kimyoviy nurashning turli mexanizmlari ma'lum:
1. Eritma. Eng oddiy nurash reaktsiyasi minerallarning erishi hisoblanadi. Suv molekulasi galitdagi (tosh tuzi) natriy (Na +) va xlor (Cl -) ionlarini bog'laydiganlar kabi ionli aloqalarni buzishda samarali. Biz galitning erishini soddalashtirilgan tarzda ifodalashimiz mumkin, ya'ni.
NaCl (s) Na + (aq) + Cl - (oq)
2. Oksidlanish. Erkin kislorod moddalarning qisqargan shaklda parchalanishida muhim rol o'ynaydi. Masalan, oddiy sulfid, piritda (FeS 2) qaytarilgan temir (Fe 2+) va oltingugurt (S) oksidlanishi kuchli sulfat kislota (H 2 SO 4) hosil bo'lishiga olib keladi:
2FeS 2 (s) + 7,5 O 2 (g) + 7H 2 O (l) 2Fe (OH) 3 (s) + H 2 SO 4 (aq).
Sulfidlar koʻpincha loyli jinslar, ruda tomirlari va koʻmir konlarida uchraydi. Ruda va ko'mir konlarini o'zlashtirishda sulfid chiqindi jinslarda qoladi, ular chiqindixonalarda to'planadi. Ushbu chiqindi jinslar chiqindilari atmosferaga ta'sir qiladigan katta sirt maydonlariga ega, bu erda sulfid oksidlanishi tez va keng miqyosda sodir bo'ladi. Bundan tashqari, tashlab ketilgan ruda ishlari tezda er osti suvlari bilan to'ldiriladi. Oltingugurt kislotasining hosil bo'lishi tashlandiq konlardan drenaj suvini juda kislotali qiladi (pH 1 yoki 2 gacha). Bu kislotalik alyuminiyning eruvchanligini oshirishi va suv ekotizimlariga toksik ta'sir ko'rsatishi mumkin. Mikroorganizmlar sulfidlarning oksidlanishida ishtirok etadi, ularni bir qator reaksiyalar bilan modellashtirish mumkin:
2FeS 2 (s) + 7O 2 (g) + 2H 2 O (l) 2Fe 2+ + 4H + (aq) + 4SO 4 2- (aq) (pirit oksidlanishi), keyin temir oksidlanishi:
2Fe 2+ + O 2 (g) + 10H 2 O (l) 4Fe (OH) 3 (sol) + 8H + (aq)
Oksidlanish - kislotali shaxta suvlarining past pH qiymatlarida juda sekin sodir bo'ladi. Biroq, pH 4,5 dan past bo'lsa, temir oksidlanishi Thiobacillus ferrooxidans va Leptospirillum tomonidan katalizlanadi. Temir oksidi pirit bilan qo'shimcha reaksiyaga kirishishi mumkin:
FeS 2(s) + 14 Fe 3+ (aq) + 8H 2 O (l) 15 Fe 2+ (aq) + 2SO 4 2- (oq) + 16H + (oq)
3 dan yuqori pH qiymatlarida temir (III) umumiy temir (III) oksidi, goetit (FeOOH) sifatida cho'kadi:
Fe 3+ (aq) + 2H 2 O (l) FeOOH + 3H + (oq)
Cho'kma goethite paltolar xarakterli sariq-to'q sariq qoplama sifatida pastki va g'isht ishlari oqim.
Ba'zi olivinlar, piroksenlar va amfibollar kabi qaytarilgan temir silikatlari ham oksidlanishdan o'tishi mumkin:
Fe 2 SiO 4 (sol) + 1/2O 2 (g) + 5H 2 O (l) 2Fe (OH) 3 (sol) + H 4 SiO 4 (oq)
Mahsulotlar kremniy kislotasi (H 4 SiO 4) va kolloid temir gidroksidi, zaif asos bo'lib, suvsizlanganda bir qator temir oksidlarini beradi, masalan, Fe 2 O 3 (gematit - to'q qizil), FeOOH (goetit va lepidokrosit - sariq). yoki zang). Ushbu temir oksidlarining tez-tez paydo bo'lishi ularning er yuzasining oksidlovchi sharoitlarida erimasligidan dalolat beradi.
Suvning mavjudligi oksidlanish reaktsiyalarini tezlashtiradi, bu har kuni kuzatiladigan metall temirning oksidlanishi (zang) hodisasidan dalolat beradi. Suv katalizator vazifasini bajaradi, oksidlanish potentsiali kislorod gazining qisman bosimiga va eritmaning kislotaligiga bog'liq. PH 7 da, havo bilan aloqa qilgan suv 810 mV darajadagi Eh ga ega - bu oksidlanish potentsiali temir temir oksidlanishi uchun zarur bo'lganidan ancha yuqori.
Organik moddalarning oksidlanishi. Tuproqdagi qaytarilgan organik moddalarning oksidlanishi mikroorganizmlar tomonidan katalizlanadi. O'lik organik moddalarning CO2 ga bakteriya orqali oksidlanishi kislotalilik hosil bo'lishida muhim ahamiyatga ega. Biologik faol tuproqlarda CO 2 ning kontsentratsiyasi atmosfera CO 2 bilan muvozanatda kutilganidan 10-100 baravar yuqori bo'lishi mumkin, bu uning dissotsiatsiyasi paytida karbonat kislotasi (H 2 CO 3) va H + hosil bo'lishiga olib keladi. Tenglamalarni soddalashtirish uchun organik moddalar CH2O karbongidrat uchun umumlashtirilgan formula bilan ifodalanadi:
CH 2 O (tv) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O (l)
CO 2 (g) + H 2 O (l) H 2 CO 3 (oq)
H 2 CO 3 (oq) H + (oq) + HCO 3 - (oq)
Bu reaksiyalar tuproqning suvli pH qiymatini 5,6 dan (atmosfera CO 2 bilan muvozanatda o'rnatiladigan qiymat) 4-5 ga tushirishi mumkin.Bu soddalashtirish, chunki tuproqning organik moddalari (gumus) har doim ham CO 2 ga to'liq parchalanmaydi. Biroq, qisman parchalanish mahsulotlari karboksil (COOH) va fenolik guruhlarga ega bo'lib, ular dissotsilanganda H + ionlarini beradi:
RCOOH (oq) RCOO - (oq) + H + (oq)
bu yerda R katta organik tuzilish birligini bildiradi. Organik moddalarning parchalanishi paytida to'plangan kislotalilik kislotali gidroliz jarayonida ko'pchilik silikatlarni yo'q qilishda ishlatiladi.
3. Kislota gidrolizi. Tabiiy suvlarda kislotalilik beruvchi eriydigan moddalar mavjud - bular atmosferadagi CO 2 ning yomg'ir suvida ajralishi va qisman tuproq CO 2 ning H 2 CO 3 hosil bo'lishi bilan ajralishi, tabiiy va antropogen oltingugurt dioksidi (SO 2) ning dissotsiatsiyasi. H 2 SO 3 va H 2 SO 4 hosil bo'lishi bilan. Mineral va kislotali nurash agentlari o'rtasidagi reaktsiya odatda kislotali gidroliz deb ataladi. CaCO 3 ning parchalanishi quyidagi reaktsiya bilan namoyon bo'ladi:
CaCO 3 (tv) + H 2 CO 3 (oq) Ca 2+ (oq) + 2HCO 3 - (oq)
Magniyga boy olivin, forsterit kabi oddiy silikatning kislotali gidrolizini quyidagicha umumlashtirish mumkin:
Mg 2 SiO 4 (sol) + 4H 2 CO 3 (oq) 2Mg 2+ (oq) + 4HCO 3 - (oq) + H 4 SiO 4 (oq)
E'tibor bering, H 2 CO 3 ning dissotsilanishi ionlashtirilgan HCO 3 - silikatning parchalanishi paytida hosil bo'lgan neytral molekuladan (H 4 SiO 4) bir oz kuchliroq kislota hosil qiladi.
4. Murakkab silikatlarning nurashi. Hozirgacha biz butunlay eriydigan monomerik silikatlarning (masalan, olivin) nurashini ko'rib chiqdik (kongruent eritma). Bu kimyoviy reaktsiyalarni soddalashtirdi. Biroq, atmosfera ta'sirida o'zgargan mineral qoldiqlarning mavjudligi to'liq bo'lmagan eritmaning tez-tez sodir bo'lishini ko'rsatadi. Misol tariqasida kaltsiyga boy anortitdan foydalangan holda soddalashtirilgan nurash reaktsiyasi:
CaAl 2 Si 2 O 8(tv) +2H 2 CO 3(aq) +H 2 O (l) Ca 2+ (aq) +2HCO 3 - (aq) + Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4(tv) )
Reaksiyaning qattiq mahsuloti kaolinit Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 gil minerallarning muhim vakili hisoblanadi.
