Влияние внешних факторов миграции (солнечная радиация, температура, осадки, давление) на скорость геохимических процессов

Ландшафт как система открыт для активного проявления внешних факторов миграции, среди которых определяющими являются солнечная радиация, температура и давление.

Под влиянием солнечной радиации прямо или косвенно протекают все гипергенные процессы, приводящие в движение атомы. Она является главным источником энергии.

Потребление энергии и ее расход на миграцию элементов изменяются в зависимости от ландшафтной зоны. На ежегодную продукцию растительной массы затраты энергий колеблются от 2, 5 кал/см² в год в тундре до 2000 кал/см² в год во влажнотропических лесах (для лесов умеренных широт– 100–400 кал/см² в год). На разрушение минералов и освобождение-элементов (мине­ральное преобразование) затрачивается 0, 2–0, 5 кал/см² в год в тундре и пустыне и 10–15 кал/см² в год – во влажных тропиках (В. Р. Волобуев, 1963).

Скорость геохимических процессов определяется динамикой температуры. Для ландшафтных зон контрасты температур от зимы к лету колеблются обычно от 5-6° С во влажных тропических лесах до 40–50° С – в лесной и тундровой зонах умеренного пояса. Повышение температуры ускоряет растворение минералов, а, следовательно, активизирует миграцию.

В тундровых ландшафтах низкие температуры замедляют геохимические процессы, связанные с растворением минеральной породы и освобождением химических элементов. Поэтому корневая система растений усваивает недостаточное количество питательных веществ. Во влажных тропических лесах, наоборот, высокие темпера­туры способствуют активизации разложения соединений. Однако освобождающиеся химические элементы выносятся обильными осадками за пределы почвы, и растения так же, как и в тундре, испытывают недостаток в элементах питания. Данное положение подтверждается «фактором выветривания» (скоростью геохимических процессов) и затратами энергии на почвообразование (по В. Р. Волобуеву).

Е. Раманн определял фактор выветривания, учитывая степень диссоциации воды при разной температуре и длительность периода геохимических процессов в течение года. Принимались близкие условия увлажнения для зональных ландшафтов в пределах поясов. Данные по­казывают, что скорость геохимических процессов в 9, 5 раза выше в тропическом поясе по сравнению с арктическим при различии средней температуры между поясами в 3, 4 раза. По В. Р. Волобуеву, использование энергии на почвообразование во влажных тропических лесах в 30-35 раз (60-70 ккал/см² в год) выше по сравнению с тундрой (2 ккал/см² в год).

Давление как фактор миграции элементов в условиях ландшафта имеет меньшее значение, чем температура. В пределах вертикального профиля ландшафта дав­ление составляет 1 атм. и изменяется не более чем на ±3%, что несущественно по сравнению с колебаниями температуры. Повышение давления активизирует лишь растворение газов в воде и косвенно влияет на растворение минералов.

Таблица 1 – Фактор выветривания и определяющие его условия

(по Е.Рамману, 1991)

10.Роль гипергенных процессов в миграции и концентрации элементов: собственно гипергенез, сингенез, диагенез, эпигенез, гидрогенез, механогенез, педогенез, биогенез, техногенез.

Гипергенез – это преобразование горной породы под воздействием различных факторов в коре выветривания (зона гипергенеза). По условиям образования и движущим силам в зоне гипергенеза выделяются следующие процессы: собственно гипергенез (изменение первичной породы) характерен для районов, где глубинные породы выходят на поверхность; сингенез – накопление осадков на дне водоема; диагенез (начальная стадия изменения рыхлых осадков и переход в осадочные горные породы) – обезвоживание осадков, выщелачивание легкорастворимых солей, частичная перекристаллизация и цементация осадков; эпигенез (катагенез) – совокупность вторичных процессов изменений, происходящих в сложившихся осадочных породах (до стадии метаморфизма); активно протекает в зоне распространения подземных вод (например, доломитизация известняков, осаждение гипса, образование сидерита); галогенез – осаждение солей из природных водоемов; протекает в озерах с аридным климатом (озеро Эльтон, Баскунчак); гидрогенез–растворение и вынос элементов из горной породы; характерен для ландшафтов с карбонатными породами (образование карста, суффозионных западин на лессовидных породах); механогенез – образование скоплений породы (делювиальные, пролювиальные отложения) в результате механического перемещения; педогенез (процесс почвообразования) протекает с участием физико-химических н биохимических процессов разложения органического вещества и синтеза гумуса; биогенез – образование органо-минеральной и органогенной пород с участием живых и отмерших организмов (гумус, торф, сапропель, каустобиолиты, фитолитарии и др.); техногенез обусловлен промышленной деятельностью человека (создание и внесение в природный ландшафт соединений, ему не свойственных; обогащение ландшафтов тяжелыми металлами в токсической дозе, перевоз промышленного сырья, продуктов питания и концентрация их в новых районах).

Для зоны гипергенеза характерно перемещение химических элементов, образование новых соединений под влиянием целого ряда частных физических, физико-химических, химических и биохимических процессов.

А. И. Перельман выделяет несколько видов миграции химических элементов в зависимости от формы движения материи. Механическая и физико-химическая миграция протекает с участием воды и атмосферы; биогенная – осуществляется в результате деятельности живых организмов; техногенная – связана с производственной деятельностью человека. Все виды миграции тесно взаимосвязаны и встречаются практически повсеместно.