 |
|
|
Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ |
Фосфор в коре выветривания
|
Смотрите также:
Элювиальные коры выветривания...
Борис Борисович Полынов. Геохимия ...
Ряды миграции академика Б. Б. Полынова ...
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
§ 45. Не менее крупную роль, чем сера, играет в коре выветривания, и особенно биосфере, фосфор, общее количество которого в земной коре не превышает 0.1°/о ее массы.
Типичной ювенильной формой фосфора являются разности апатита: хлорапати т— Сад (РО) ГС1, фторапатит—Ca5(P04)3Fl и их изоморфные смеси, к которым принадлежит большинство природных форм.
В небольшом количестве апатит встречается почти во в.сех изверженных породах, но иногда он концентрируется в пегматитовых жилах и даже образует самостоятельные апатитовые жилы. Эти концентрации апатита используются для добычи его (Канада, Норвегия, Испания, а в пределах нашего Союза — Хибинские тундры Кольского полуострова).
Кроме апатита, источниками фосфора в изверженных породах являются: три плит — (MnJFe)2Fl.P04, амбли- г о н и т — Li (Al,Fe) Р04, монацит — (Ce,La,Dyf) Р04, к с е- нотим — YP04 и др., но все эти минералы, так же, как и свойственный рудным жилам пи роморфит—РЬ5С1 (РО, весьма редки, и связанное с ними количество фосфорной кислоты, в конце-концов, ничтожно. Таким образом, главным первоисточником фосфора для коры выветривания является апатит, если не считать еще некоторого количества фосфатов, попадающего с космической пылью. Апатит является относительно стойким минералом, трудно поддается выветриванию, но в кислотах растворяется.
Так как подавляющее большинство вадозных минералов фосфора органогенного происхождения, то исторически, надо думать, цикл фосфора в коре выветривания слагался в следующем порядке: растворение ювенильных соединений — поглощение организмами — образование вадозных минералов— опять поглощение организмами и т. д.
Нерастворимость апатита в воде, понятно, условна и соответствует лабораторному масштабу. В процессе векового выветривания он в конце-концов должен отдавать свою фосфорную кислоту в раствор вадозных вод, тем более, что прямые опыты R. Muller и С. L. Reese показали растворимость трехосновной фосфорнокислой соли кальция в воде с углекислотой. Но, понятно, вадозные воды, в настоящее время циркулирующие в коре выветривания, получают значительную часть фосфора уже от более легко растворимых вадозных же фосфатов. Во всяком случае, мы обнаруживаем присутствие фосфорной кислоты в речных водах в небольших количествах или в виде следов, в водах источников, причем среди последних в отдельных случаях встречаются даже богатые фосфорной кислотой, как, например, во Франции в департаменте Сены и Уазы, где богатый фосфорной кислотой источник содержит свыше 20°Л> РО/" от всего количества растворенных веществ (в 1 л — 0.49 г, т. е. почти 0.1 °/о).
Входя в состав животных и растительных белковых веществ, фитина, лецитина, нуклеина, других органических веществ плазмы и ядра клеток и принимая участие в виде фосфорнокислого кальция в костной ткани позвоночных животных и в строении наружных скелетов беспозвоночных (ракообразных, брахиопод), фосфор интенсивно поглощается из растворов организмами.
Что касается высших сухопутных растений, то их кислые корневые выделения позволяют им пользоваться даже фосфором сравнительно трудно растворимых его соединений. В этом отношении, как показали исследования акад. Д. И. Прянишникова и П. С. Коссовича, существует значительное различие не только между соединениями фосфора, но и различными видами культурных растений. Одни из них обладают более высокой способностью извлекать фосфор из тех же соединений, из которых другие извлекают ничтожные количества или совсем не извлекают и, не имея другого источника фосфора, погибают. И если апатит считается, вообще говоря, неусвояемой для сельскохозяйственных культурных растений формой фосфата, то это еще не значит, что он не может быть использован другими растениями. Есть основание предполагать, что, например, некоторые представители древесной растительности (сосна, лиственница) могут непосредственно использовать и фосфор апатитов.
Относительные количества фосфора, поглощенного в настоящее время организмами, должны быть весьма крупными, так как в составе золы, например, многих культурных растений фосфор часто превышает все другие элементы, и количество фосфорной кислоты достигает почти 50°/о (семена, меристема). Отношение фосфора в составе организмов к другим зольным элементам неизмеримо выше этого отношения в природных растворах и почвах и таким путем в организмах совершается громадная концентрация фосфора.
Органические остатки, благодаря этому, нередко дают начало вадозным минералам фосфора. Таким именно путем образуется при условии торфяно-болотного выветривания или на костях, или раковинах животных уже известный нам вивианит. Другие вадозные фосфаты железа часто сопровождают бурожелезистые образования, в формировании которых, как мы знаем, обычно участвует органическое вещество (фе-гумные коллоидальные системы).
Сюда относятся: дюффренит — Fe3 (ОН)3 Р04, стренгит FeP04 • 2Н20, какоксенит — Fe2 (0Н)3Р044Н20, кальциоферит — (Ca,Mg)8 (Fe,A1)3 (0Н)3 (Р04) 4 - 8Н20 и др. Из вадозных же, фосфатов алюминия, образованных аналогично, известны1, в а* вел л и т — (А1-0Н)а (Р04)2.5Н20, ф и ш е р и т — А12 (0Н)3. .Р04 2,5Н20, к ал а и т А12 (ОН)8 Р04. Н20 и другие аналогичные.
Самый процесс образования этих минералов протекал, повидимому, путем поглощения из раствора ионов РО/" положительно заряженными коллоидами гидроокиси железа и алюминия и последующей их кристаллизацией. Это тем более вероятно, что фосфаты обычно, благодаря гидролизу и большей растворимости аниона, дают кислые растворы, 1 что должно способствовать получению положительного заряда ферриаллитного поглощающего комплекса.
Значительным источником фосфора являются отложения экскрементов птиц и летучих мышей, известные под названием „гуано" и встречающиеся на морских берегах континентов и островов. В этих отложениях формируется ряд вадозных минералов, представляющих собой средние и кислые фосфорнокислые соли кальция и магния и фосфорнокислый аммоний: монетит—НСаР04, б ру с г и т-НСаРО 4. 2Н20, мартинит—2Н3Са5(Р04)4Н20, колл офанит~Са3(Р04)л. НаО, б о бие рит—Mg3 (РОД НОа, н ьюберии т—HMgP04. ЗНаО, ганнаит — Mg3 (РО,Л 2H2NH4P04.8H20, струвит — NH4MgP0.1.6H,0, стеркорит—HNaNH4P04.4H20. Все эти минералы более или менее растворимы, и поэтому вода, просачивающаяся сквозь отложения гуано, обогащается фосфорной кислотой и действует на подстилающие породы, вызывая их фосфатизацию, т. е. образование фосфатов щелочных земель алюминия, железа и пр. Таким именно путем произошел, например, отмеченный в литературе случай фосфатизации трахитов на одном из островов северной части Тихого океана, фосфатизация андезита на берегах Мартиники и в других местах.
Речные воды уносят фосфорную кислоту в моря и океаны, где она становится достоянием морских организмов, поглощающих ее в не меньшем количестве, нежели сухопутные, как на это указывает содержание фосфорной кислоты в остатках морских животных: костях рыб, панцырях и раковинах беспозвоночных. Если раковины моллюсков слагаются, главным образом, из углекислого кальция, то в панцырях брахиопод часто на первый план выступает фосфорнокислый кальций. Так, например, в раковинах сов- - ременного рода Lingula, содержание Са3(Р04)2 достигает до 90°/о. В значительных количествах фосфор концентрируется также в остатках ракообразных. В наружном скелете современных раков содержание Р203 достигает 3°/о и более, но в остатках кембрийских трилобитов оно повышается до17°/о. Заметные количества фосфора собирают аннелиды н организмы морского планктона.
Этот концентрированный морскими, организмами фосфор в дальнейших превращениях дает образования в форме конкреций, желваков, сфероидов и пр., сложенных в основной своей части из фосфорнокислого кальция и в достаточном обилии встречающийся как в глубоководной области океанического дна среди красного морского ила, так и в более мелководной части главконитовых отложений.
В этих фосфоритах обычно присутствие и углекислой извести и поэтому, когда они вместе с морскими осадками выходят на сушу, — они обычно обогащаются фосфорной кислотой вследствие выщелачивания углекислой извести. Не лишнее отметить, что различные фосфориты обладают фосфатом кальция различной растворимости и, следовательно, различной доступностью для растений.
Таким образом, наиболее распространенными соединениями фосфора в зоне выветривания являются фосфаты кальция, железа и алюминия, причем первый получает подавляющее преобладание, давая как ювенильные, так и вадозные формы и присутствуя именно в этой же форме соединения в организмах (помимо уже отмеченных форм фосфата в костях позвоночных и раковинах, прорастающие семена выделяют свободные фосфаты кальция, которые организм растения сохраняет в своем составе). В этих формах фосфор выходит из цикла коры выветривания в более глубокие оболочки.
Из других элементов той же группы, быть может, наибольшее значение для коры выветривания играет мышьяк, первичные соединения которого в значительной степени аналогичны соединениям серы, как это уже было отмечено нами выше. Эта аналогия сохраняется и для вадозных арсенатов. Несомненно, что и в живом веществе мышьяк играет некоторую роль, так как его нахождение в растениях и морских организмах уже указывает на его коцентрацию. В морской воде мышьяк содержится в количестве от 0.01 до 0.08 мг на 1 л. Отмеченная физиологами и медиками способность мышьяка возбуждать и повышать обмен веществ в человеческом организме заставляет видеть в нем один из не безразличных для живых организмов элементов.
|
|
|
|
К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков