big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Углерод в разных геосферах и его значение

Углерод — один из важнейших химических элементов земной коры. Его значение в ней несоизмеримо велико по сравнению с количеством его атомов, в ней находящихся. В геохимии йода, марганца, кислорода, алюминия, магния, кремния мы всюду видели решающее значение в миграции их атомов живого вещества очевиднейшим образом связанного со свойствами атомов углерода. То же влияние жизни вскрывается неизменно и для других элементов.

Значение углерода для живой природы могло быть правильно понято лишь после работ А. Лавуазье. Нужно, однако, с самого начала помнить, что, противно господствующим идеям, нельзя рассматривать организованную материю, живое вещество как материю, в которой преобладают атомы углерода. В массе живого вещества в среднем преобладают атомы кислорода и водорода. Водород образует в среднем по весу приблизительно 10% массы организмов, а кислород один — больше половины. Три других элемента — углерод, азот и кальций — образуют каждый больше 1%. Несомненно, существуют организмы, гораздо более богатые углеродом, как, например, растения суши и еще более наземные млекопитающие, позвоночные вообще, содержащие приблизительно 10—20% углерода, но вместе с тем большое количество организмов, богатых водой, и все водные организмы, возможно, могут содержать десятые доли процента углерода и обычно содержат немногие проценты. Эти бедные углеродом организмы состоят главным образом из воды, т. е. из атомов водорода и кислорода. С геохимической точки зрения живое вещество есть кислородное вещество, богатое углеродом, и лишь иногда оно является углеродистым организмом, содержа его более 10% по весу. Значение углерода в живом веществе, в организмах, не объясняется его количеством, но есть функция его химических свойств, т. е. особого строения его атомов, может быть, даже не только их поверхностных электронов, определяющих его химические свойства, их положение в материальном строении космоса.

Преобладающее, особое значение атомов углерода свойственно не только живым организмам — это есть свойство биосферы и ее живой и косной материи, до известной степени — всей земной коры.

Значение углерода в геохимических реакциях всегда больше, чем можно было бы это ждать в связи с его весовым содержанием.

Среднее количество углерода в земной коре, в вадозных, фреатических и ювенильных областях соответствует нескольким десяткам долей процента. Новейшие исчисления петрографов и химиков, например Ф. Кларка и Вашингтона (1924), уделяют ему менее 0,1% (0,087%). Мне кажется, что эти числа не соответствуют действительности. В них принят во внимание лишь углерод в карбонатах (в виде угольной кислоты) и в изверженных породах; даже для последних они принимают одну углекислоту обычных химических анализов.

Изверженные породы, в которых определен только такой углерод, соответствуют 95% массы всей земной коры. В анализах изверженных пород не приняты, однако, во внимание ни включенные в них газы, всегда богатые углеродом, ни органические вещества, бедные кислородом, всегда в них находящиеся. Большое количество углеродных соединений сосредоточено в метаморфических породах, например в гнейсах; богатые углеродом их разновидности (графитовые гнейсы) гораздо более распространены, чем это обычно предполагается. Их находят в парагнейсах и в ортогнейсах; граниты и кислые массивные породы, содержащие графит, часто образуют большие массивы. К сожалению, обычные химические анализы пренебрегают этим углеродом, и наши сведения основываются на старых наблюдениях; которые следовало бы проверить, применив новые методы химии. В определениях среднего состава изверженных пород не приняты во внимание большие количества парагнейсов и соответствующих гранитогнейсов, всегда более богатых углеродом, чем граниты и изверженные гнейсы (ортогнейсы). Изверженные породы третьей термодинамической земной оболочки, несомненно, более богаты углеродом, чем изверженные граниты. Углубленное изучение содержащих углерод сублимаций и эманации, могущих выделяться из всех изверженных пород и гнейсов при их накаливании, о которых у нас имеются лишь недостаточные и устаревшие знания, представляло бы большой интерес. Весь этот углерод не принят во внимание Кларком и Вашингтоном.

Также при расчете среднего содержания углерода они не приняли во внимание и углерод осадочных и верхних метаморфических пород. А между тем углистые сланцы, например связанные с месторождением угля, содержат большую массу углерода, чем сами угли. Альгонкские углистые сланцы содержат иногда более 20% углерода.

Ювенильные и фреатические газообразные и твердые соединения углерода — карбиды, карбонилы, окись углерода, быть может, цианистые тела — совершенно исключены из этих определений, так же как графит глубоких слоев земной коры. Газообразные соединения углерода проникают все вещество земной коры. Они не учтены как в косной материи, так и в составе живого вещества. Если эта часть газов может не иметь значения ввиду малого влияния на исчисление массы углерода земной коры даже всего углерода живого вещества, газообразные соединения всей земной коры не могут быть оставлены без внимания.

Таким образом, количество углерода земной коры, несомненно, больше числа, даваемого Ф. Кларком и Вашингтоном.

Среднее содержание углерода в земной коре, вероятно, близко к 0,4—0,5% ее веса, как я это рассчитывал и раньше. Углерод как будто, несомненно, меньше распространен, чем титан (больше 0,6%).

Он чрезвычайно неравномерно распространен в земной коре. Мы наблюдаем очень определенную концентрацию углерода в верхних химических оболочках литосферы (в 6-й и 7-й химических геосферах), которую мы, к сожалению, не можем представить пока в числах.

Для осадочных пород содержание углерода (находящегося в состоянии СО2) и углистых веществ приблизительно доходит до 2%.

В действительности отклонения в содержании углерода от этого среднего числа очень велики. В странах, богатых известняками, в частях коры, в которых преобладают соединения, содержащие углерод (например, угли, битумы, карбонаты и т. д.), количество углерода может подниматься до 10—12%. В биосфере оно, может быть, бывает даже еще большим, если исключить океаны. В частях коры, состоящих главным образом из песчаников, глин, изверженных пород, из кристаллических сланцев, и в воде океана, даже в верхних геосферах, его количество иногда понижается далеко за пределы среднего. Однако в общем в верхних геосферах литосферы наблюдается определенное увеличение содержания углерода, иногда превышающее в 5—6 раз его среднее количество для всей земной коры.

Это обогащение углеродом имеет тем большее значение, что в геохимических процессах влияние углерода увеличивается не просто пропорционально его массе, а много быстрее.

В геохимической истории углерода следует обратить особое внимание на два важнейших явления: 1) на образование на земной поверхности живого вещества, самым характерным элементом которого является углерод, и 2) на господствующую газообразную форму глубинных минералов углерода. Эти два факта оставляют неизгладимый отпечаток на всей химии земной коры.

 

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.