9.5. Метасоматоз в зоне гипергенеза

В зоне гипергенеза на подвижность компонентов, их дифференциацию и формирование метасоматической колонки определяющее влияние, как правило, оказывают такие факторы как резкий спад температуры, давления, коллоидная сорбция, а также обусловленные жизнедеятельностью организмов колебания окислительно-восстановительного потенциала, опосредованно связанное с этим изменение рН среды и пр. Скорость и полнота метасоматических замещений определяется не столько абсолютными значениями температуры, давления и других условий метасоматических реакций, сколько их градиентами. В этом отношении зона гипергенеза является уникальной оболочкой Земли. Если градиент температур в глубинных образованиях не превышает 1—3° на 100 м, то в зоне гипергенеза, особенно в местах проникновения в нее термальных растворов, он местами составляет многие десятки градусов на 100 м.

Но дело не только в этом. Абсолютные значения температур в зоне гипергенеза несравненно более низкие, нежели в глубинных сферах Земли. В обстановке поверхностного гипергенеза они колеблются от —80С до +80С. Но именно в этом, казалось бы небольшом, диапазоне происходят качественные и количественные изменения в поведении большинства химических элементов. Так, при 0С замерзает вода — основной агент выветривания — и практически замирает жизнь, прекращаются реакции гидратации и гидролиза. В интервале температур от 0С до +10С располагается «биологический нуль» большинства живых организмов, т.е. прекращаются их развитие и размножение. В интервале температур от +10 до +50С в 50 раз возрастает степень диссоциации воды и соответственно ее гидролитические действия, с повышением температуры возрастает Еh среды, что в свою очередь ведет к более быстрому выгоранию органических остатков, сокращению количества органических кислот в почвенных водах и, соответственно, к повышению их рН.

Еще более разительны отличия в параметре Р. Если на глубинах абсолютно преобладает литостатическое давление, определяемое массой вышележащих пород, то в зоне гипергенеза господствует «арочное давление», позволяющее в условиях открытой пористости существовать гидростатическому давлению, а при отсутствии подземных вод сохраняться в трещинах, карстовых ходах, зонах катаклаза поверхностным Р-условиям. Очевидно, градиент давлений будет огромен, что является весьма благоприятным фактором для развития метасоматитов.

Одним из решающих показателей подвижности многих элементов в зоне гипергенеза (Fе, Мn и др.) является Еh среды, которое полностью зависит от биогенных поверхностных процессов фотосинтеза. В зоне гипергенеза интенсивно протекают процессы окисления сульфидов, создавая в местах скопления последних аномальные обстановки повышенной кислотности (до рН 1—2). Значения Еh, резко пониженные по сравнению с существующими на глубине, в зоне гипергенеза возникают в местах скопления углей, а также миграции нефтяных вод.

Особое (а в ряде случаев первостепенное) значение в миграции многих элементов занимают широко распространенные здесь коллоидные растворы и особенно присущие им органоминеральные комплексы.

Основную массу кор выветривания, развитых в приповерхностной части зон гипергенеза, составляют соединения кремния, алюминия и оксидного железа. Аl и оксидное Fe в условиях гумидного гипергенеза обладают весьма низкой ионной растворимостью. Высвобождаясь из решеток первичных минералов, они почти полностью гидролизуются и длительное время существуют в форме коллоидов или метаколлоидов, которые, в свою очередь, участвуют в гипергенном метасоматозе.

Чрезвычайно важна роль коллоидов в процессах сорбции из раствора и миграции различных элементов, особенно не достигающих предела растворимости. Основными коллоидными сорбентами в гипергенезе являются различные гумусовые вещества, глинистые минералы, водные соединения кремнезема, гидроксиды железа, алюминия, марганца, практически отсутствующие в глубинных обстановках.