Остаточные и аккумулятивные типы коры выветривания и закономерности их географического распределения

Процессы выветривания и образующиеся продукты выветрива­ния в своем составе и распространении подчиняются географичес­ким, а конкретнее ландшафтно-геохимическим закономерностям.

Термин «кора выветривания» в литературе употребляется и в более узком и в более широком понимании. В геологической лите­ратуре он относится лишь к продуктам выветривания, лежащим in situ и сохранившим, несмотря на глубокое изменение химическо­го и минералогического состава, структуру исходной массивной по­роды.

В ландшафтно-геохимических и почвенных работах этот термин понимается более широко, как его понимал Б. Б. Полынов, создав­ший стройную теорию процессов выветривания и миграции подвиж­ных продуктов выветривания, изложенную впервые в 1933 г. и раз­витую в специальной монографии «Кора выветривания» (1934).

Б. Б. Полынов различал два понятия:

1. Область или зону выветривания, т. е. ту верхнюю часть лито­сферы, слагаемую изверженными, метаморфическими и осадочны­ми породами, в толщу которой проникают агенты выветривания и где процессы направлены на разрушение пород, однако оно нахо­дится в начальной стадии.

2. Современную кору выветривания, т. е. ту часть поверхностной оболочки литосферы, которая в данный геологический момент уже сложена рыхлыми, раздробленными продуктами выветривания, не­зависимо от того, находятся ли они in situ или переотложены.

Следовательно, термин «кора выветривания» в соответствии с определениями Б. Б. Полынова применяется как к элювиальным образованиям, так и ко всякого рода рыхлым осадкам, наносам.

Именно в таком, более широком смысле мы будем употреблять далее термин «кора выветривания».

Б. Б. Полынов различал несколько циклов и фаз остаточной и сопряженной с ней аккумулятивной коры выветривания. На осно­вании сопоставления среднего химического состава массивных по­род и среднего состава минерального остатка поверхностных реч­ных вод он установил относительную миграционную способность элементов и их соединений. Выяснилось, что наибольшей миграци­онной способностью обладает хлор, несколько меньшей — сера, да­лее идут кальций, магний, калий, затем кремнезем и наименее под­вижны окислы железа и алюминия (табл. 8).

Таблица 8

Порядок	Элементы и их	Средний состав мас­	Средний состав мине­	Относительная
миграций	соединения	сивных пород	рального остатка вод	подвижность эле­
				ментов
IV	А12О3	15,35	0,90	0,02
	Fe2О3	7,29	0,40	0,04
III	SiО2	59,09	12,80	0,20
II	Са	3,60	14,70	3,00
	Mg	2,11	4,90	1,30
	К	2,57	4,40	1,25
	Na	2,97	9,50	2,40
I	CI	0,05	6,75	100,00
	SО4	0,15	11,60	57,00

Таким образом, если из выветривающейся толщи пород за не­которое время будет вынесен весь хлор, она потеряет примерно по­ловину (57%) от первоначального содержания S0₄. За это же вре­мя будет вынесено всего лишь 2—3% от первоначального содержа­ния натрия и кальция и около 1,2—1,3% магния и калия; еще в меньшей степени она будет обеднена кремнеземом, а окислы желе­за и алюминия практически останутся на месте.

Если продолжительность выветривания велика и из выветриваю­щейся толщи вынесены не только хлор и сульфаты, но и весь каль­ций и натрий, в ней сохранится еще около 50% первоначальных запасов калия и магния (так как относительная подвижность этих элементов в 2 раза меньше). Однако к этому моменту будет выне­сено и около 6—7% от первоначального содержания кремнезема. При полном выносе всех оснований вынос кремнезема составит 15—20% его исходного содержания, т. е. кора выветривания будет относительно обогащаться наименее подвижными окислами желе­за и алюминия, относительное содержание которых к этому момен­ту будет в 1,5—2 раза больше их первоначального содержания.

Следовательно, при длительно идущем процессе выветривания остаточная кора выветривания последовательно обедняется эле­ментами с высокой миграционной способностью и относительно обогащается менее подвижными. В природе наблюдаются все по­следовательные стадии остаточной коры выветривания — обломоч­ной, обломочной обызвесткованной, сиаллитной, аллитной (или ферраллитной). Элементы и их соединения, которые выносятся из остаточной коры выветривания, перемещаются с подземными и поверхностными водами на большее или меньшее расстояние от места своего «освобождения». Порядок выпадения элементов из растворов и накопления в различного рода рыхлых наносах обрат­ный порядку их подвижности: элементы с наиболее высокой мигра­ционной способностью уносятся наиболее далеко и аккумулиру­ются в наиболее пониженных областях — внутри континентов, в области дельт или уносятся в моря и океаны.

Менее подвижные задерживаются в значительной своей части по пути, причем чем менее подвижны элементы, тем ближе > зона аккумуляции располагается к области сноса. В результате в пре­делах данного солесборного бассейна формируются последова­тельно сменяющие одна другую, в соответствии с геоморфологиче­скими условиями, зоны с различными типами аккумулятивной ко­ры выветривания. Они геохимически связаны в своем генезисе с областями, где идет формирование остаточной коры выветривания того или иного типа.

Выделяются следующие типы аккумулятивной коры выветрива­ния: сиаллитная, карбонатная, хлоридно-сульфатная.

Кроме того, на резковыраженных окислительно-восстановитель­ных барьерах (при смене восстановительной обстановки окисли­тельной или наоборот) образуются аккумулятивные ожелезненные латеритные и сульфидно-хлоридные аккумулятивные коры. Послед­ние приурочены к низменным морским побережьям и открытым дельтам рек гумидных областей.

Б. Б. Полынов различал три цикла выветривания: 1) первичный— ортоэлювиальный цикл, связанный с выветриванием изверженных пород; 2) вторичный — параэлювиальный, связанный с выветрива­нием осадочных пород; 3) неоэлювиальный, связанный с выветри­ванием и выносом элементов из рыхлых наносов, оказавшихся в элювиальных условиях. Каждый цикл включает ряд стадий раз­вития остаточной коры выветривания и ряд, соответствующих дан­ной стадии, аккумулятивных кор.

Разнообразие условий выветривания и условий миграции под­вижных продуктов обусловливают разнообразие сочетаний оста­точных и аккумулятивных кор и сложный рисунок их распределе­ния на поверхности Земли. Но все же представляется возможным произвести некоторую систематизацию материала.

Наиболее крупные территориальные ландшафтно-геохимические сопряжения различных типов коры выветривания мы называем ландшафтно-геохимическими аренами (Глазовская, 1967). Ландшафтно-геохимические арены объединяют территории, лежащие на различных гипсометрических уровнях, но находящиеся в общем во­досборном и солесборном бассейне, и связанные механическим и химическим стоком в одну общую ландшафтно-литолого-геохимическую территориальную единицу. Протяженность ландшафтно-гео- химических арен составляет часто сотни и тысячи километров, а их возраст как геохимически сопряженных территорий измеряется геологическим временем. Именно в пределах ландшафтно-геохимических арен можно наблюдать закономерно сменяющие друг друга в пространстве сопряженные остаточные и аккумулятивные коры выветривания.

Заметим лишь, что наряду с водной миграцией веществ и диф­ференциацией их по степени растворимости по ступеням рельефа в пределах ландшафтно-геохимических арен идет механическая миграция и дифференциация продуктов выветривания: формируют­ся определенные комплексы пролювиальных, делювиальных и ал­лювиальных отложений, а в областях древнего и современного оле­денения — ледниковых, озерно-ледниковых и флювиогляциальных наносов. Таким образом, вековая геохимическая дифференциация веществ идет как сингенетично — в момент отложения наносов (так как при механической дифференциации идет сортировка и по минералогическому составу), так и эпигенетично, уже после отло­жения наноса, за счет привноса растворенных веществ с делюви­альными, грунтовыми и речными водами. Следовательно, опреде­ленные геохимические типы аккумулятивной коры выветривания формируются в различных литологических комплексах пород (пес­ках, суглинках, глинах), которые часто представляют не только продукты размыва и переотложения свежих пород, но и продук­ты размыва остаточной коры выветривания, формирующейся в областях сноса. Механическое перемещение продуктов остаточной коры выветривания в аккумулятивные области уменьшает степень контрастности между элювиальными и аккумулятивными членами сопряженного ряда. Однако в условиях более спокойного тектони­ческого режима механические продукты в аккумулятивной части арены обогащаются теми или иными химическими соединениями. Наиболее яркий случай подобного вторичного обогащения пред­ставляет собой переотложенная ферраллитная или ферсиаллитная кора выветривания, вторично загипсованная и засоленная, широко распространенная в Зауралье, в Центральном Казахстане, в суб­тропической и тропической аридной частях Австралии.

При рассмотрении закономерностей дифференциации вещества в пределах арены необходимо принимать во внимание не только водную, но и воздушную миграцию веществ, причем как в твердой, так и в жидкой фазе. Выше мы говорили о воздушной миграции вулканических пеплов; это лишь один из многих случаев накопле­ния эоловых осадков, существенно изменяющих геохимическую об­становку. Эоловые наносы распространены весьма широко в арид­ных зонах. Таковы, например, лёссовые пояса у подножий гор Средней и Центральной Азии, сменяющиеся в центральных частях депрессии песчаными пустынями.

Развевание солей с поверхности солончаков и перенос их на большие пространства также весьма широко распространенное яв­ление, вызывающее засоление почв прилежащих повышенных рав­нин. Особенно отчетливо этот процесс проявляется в случае субаэрального засоления древней сильно выщелоченной коры вывет­ривания.

На территориях, лежащих близ морей или океанов, большое значение приобретает воздушный перенос солей с океана на сушу.

Усложнения в распределение типов аккумулятивных кор вывет­ривания вносит новейшая тектоника. Области аккумулятивные при поднятии переходят в зоны развития неоэлювиев того или иного типа. В частности, рост в высоту и расширение площади альпий­ских горных сооружений привели к формированию широких поясов предгорных неоэлювиальных ландшафтов. Таковы, например, лёс­совые прилавки, или адыры, в Средней Азии.

И все же через все многообразие конкретных обстановок про­ступает основная закономерность геохимической дифференциации элементов, позволяющая говорить об известного рода сопряжен­ных литогеохимических комплексах внутри арены.

Если область аккумуляции — замкнутая котловина, литогеохимические зоны располагаются концентрически. Если же арена от­крытая или несимметричная (поступление веществ идет с какой-либо одной стороны), то литохимические зоны располагаются в со­ответствии с основными геоморфологическими уровнями и форма­ми рельефа.

Сложность, состав и контрастность литохимических зон опреде­ляются как геоморфологическими, так и особенно биоклиматичес­кими условиями в отдельных частях арены. Наиболее полная и контрастная зональность наблюдается в том случае, если области развития элювиальной остаточной коры выветривания имеют влажный климат, а аккумулятивные — лежат в более засушливых зонах. Наименее контрастны — находящиеся целиком или в усло­виях влажного климата или в условиях очень сухого климата (рис. 14 и 15).

Сопряжение обызвесткованного ортоэлювия с хлоридно-сульфатной аккумулятивной корой выветривания в замкнутой депрес­сии показано на рис. 15, I. Такого рода сопряжения характерны Для пустынь и полупустынь северного Гоби, Атакамы, Большого

Бассейна в Северной Америке, Малой Азии, высокогорных пустынь Тибета и Памира и многих других.

Последовательность расположения остаточных и аккумулятив­ных кор в горных массивах Кентея и Хангая изображена на

Рис. 14. Типы сочетаний остаточных -(1), транзитных аккумулятивных i(2) и аккумулятивных (3) кор выветривания

рис. 15, И. Здесь сиаллитный орто- и параэлювий горных массивов сменяется карбонатными лёссовидными отложениями террас и подгорных равнин и переходит в соленосный пойменный аллювий. Подобный же ряд сиаллитной остаточной и карбонатной и хлоридно-сульфатной аккумулятивных кор характерен для большинства горных массивов и прилегающих к ним межгорных впадин и рав­нин субаридных и аридных зон Земли.

В качестве примеров можно привести горы Средней Азии с си­аллитной и сиаллитно-карбонатной корой на горных склонах с мощной аккумулятивной карбонатной корой в виде лёссового пояса у подножия гор, который далее сменяется гипсоносными и засоленными древнеаллювиальными и озерными отложениями; впадины Аральского моря, Балхаша, системы Алакульских озер в Джунгарской котловине — это области конечных хлоридно-сульфатных аккумуляций.

Рис. 15. Сопряженные остаточные и аккумуля- тивные коры выветривания в области развития извержен,ных пород (по Б. Б. Полынову, (1956):

I — гобийский ландшафт; II — северомонгольский ландшафт; III — африканский (Южно-Калахарский): 1 — обызвесткованный ортоэлювий; 2 - сиаллитный ортоэлювий; 3 — аллитный ортоэлювий; 4 — хлоридно- сульфатный нанос; 5 — карбонатный нанос; 6 — сиал- литный нанос; 7 — первичная коренная порода

Такова же последовательность расположения остаточных и ак­кумулятивных кор выветривания на восточных склонах Анд и в прилежащей к ним равнине Гранчако в Южной Америке, восточ­ных, обращенных к Великим равнинам, склонах и подгорных рав­нинах Скалистых гор в Северной Америке и многих других.

Наиболее полный ряд сопряженных кор выветривания: остаточ­ная кора представлена аллитной стадией, а в аккумулятивном ря­ду — последовательно располагаются сиаллитная (аллофановая или наиболее часто монтмориллонитовая), далее обызвесткованная и в конечных областях стока — хлоридно-сульфатная (см. рис. 15, III). Примером такого полного ряда остаточных и аккуму­лятивных кор может служить впадина оз. Чад, с прилегающими к ней с юга возвышенными денудационными равнинами с хорошо развитой ферраллитной корой выветривания.

С сопряженными типами остаточной и аккумулятивной коры вы­ветривания связаны упорядоченные литогенные макроструктуры почвенного покрова.