Особенности геохимии биокосных систем.

Во второй половине XIX века В.В. Докучаев открыл новый класс природных систем, в которых живые организмы и неорганичес­кая материя тесно между собой связаны, взаимообусловлены и обра­зуют единое целое. Такие системы он назвал почвами. Открытие Докучаева привело к развитию новой естественноисторической науки о Земле – почвоведения. Развивая идеи своего учителя, В.И. Вер­надский сформулировал понятие о биокосных системах («телах» по Вернадскому). Биокосные естественные тела характерны для биосфе­ры, они сострят из косных и живых тел (например, почвы), их фи­зико-химические свойства иногда требуют больших поправок, если при исследовании не учтено проявление живого вещества.

Геохимическое своеобразие биокосных систем определяется со­четанием биогенной, физико-химической и механической миграций. Системы различаются по уровням организации: к более низкому от­носятся почвы, илы, коры выветривания, водоносные горизонты, к более высокому – ландшафты, к ещё более высокому – артезианские бассейны, моря и океаны и к самому высокому – биосфера в целом.

Биокосные системы имеют много общих черт. Так, десульфуризация протекает и в почвах, и в водоносных горизонтах, и в морс­кой воде (в Чёрном море, фиордах Норвегии). То же можно сказать об оглении, окислении сульфидов, засолении, огипсовании, карбонатизации и многих других процессах. Во всех биокосных системах ли­тосферы происходит взаимодействие горных пород с природными вода­ми в близких термодинамических условиях. Это определяет некоторые общие особенности физико-химической миграции, которая складывает­ся из двух противоположных процессов – выветривания и цементации. Миграция элементов при выветривании в свою очередь складывается из противоположных процессов: выщелачивания из пород и минера­лов водных (Ca, Mg, K, Na и др.) и присоединения воздушных (в первую очередь O₂, H₂O, CO₂) мигрантов. Выветривание проте­кает в почвах, илах, корах выветривания, водоносных горизонтах.

Для другой группы процессов – цементации – наиболее характер­ны аккумуляция водных мигрантов на геохимических барьерах, умень­шение пористости и увеличение объёмной массы пород. В результате образуются конкреции, плотные горизонты ожелезнённых, карбонатизированных, огипсованных песчаников.

Выветривание и цементация – разные стороны единого процесса миграции: первый порождает второй. В каждой биокосной системе ли­тосферы развиваются оба процесса, однако соотношение между ними неодинаково. Выветривание особенно широко развито в почвах, где почти все первичные минералы неустойчивы. В коре выветривания также преобладает выветривание, хотя наблюдается и цементация в результате образования щелочных и других барьеров с накоплением и других соединений. В водоносных горизонтах, осо­бенно глубоких, выветривание выражено слабее, иногда его называют глубинным выветриванием.

Все биокосные системы литосферы богаты свободной энергией и неравновесны, дифференцированы в пространстве (разделяются на го­ризонты), в них формируется окислительно-восстановительная и щёлочно-кислотная зональность. Геохимическая систематика этих сис­тем имеет много общего. Изучение геохимии биокосных систем приве­ло к становлению геохимии почв, коры выветривания, осадочных пород подземных вод (гидрогеохимии), ландшафта, поверхностных вод (гидрохимии).