Все эти свойства и особенности коры выветривания являются, как мы это видели, результатом ее рыхлого раздробленного состояния. Но как ни значительно и ни характерно это состояние для коры выветривания, все же ни это состояние само по себе, ни те следствия, которые непосредственно из него вытекают, не являются достаточнымматериалом не только для полной, но и для общей характеристики этой оболочки. И для того, чтобы завершить эту характеристику, необходимо обратить внимание и на некоторые другие категории явлений.
3.1 Сера на земной поверхности.
Представим себе, что мы находимся где-либо в области действующих вулканических сил, хотя бы, например, в окрестностях Везувия, и наблюдаем действие сольфатор — выделение в парообразном состоянии ювенильной серы. Эти пары серы чуть ли не на наших глазах переходят сначала в жидкое, а потом в твердое состояние. Само собой разумеется, что этот процесс совершается при потере тепла. Образовавшаяся твердая сера не представляет на земной поверхности вполне устойчивого состояния. Рано или поздно, прямым химическим путем или при посредстве микроорганизмов она подвергается окислению, причем эта реакция окисления—соединения с кислородом — имеет экзотермический характер, т.е. сопровождается выделением тепла, и самый процесс окисления серы схематически можно выразить в следующей форме: S + 3O—> SO3-j-432kdg,' т. е. соединение 32.06 г серы с 48 г кислорода образует 80.06 г серного ангидрида и сопровождается выделением 432 килоджоулей тепловой энергии. Но получившийся серный ангидрид совершенно неустойчив: он, прежде всего, жадно соединяется с водой, переходя в серную кислоту—также энергичный деятель на земной поверхности, дающий путем взаимодействия с различными солями и их основаниями сернокислые соли, причем и эти превращения также отмечаются выделением тепла:
Образующиеся сернокислые соли (сульфаты) более устойчивы, но и они стремятся перейти в наиболее устойчивое состояние.
Термохимические уравнения, иллюстрируют известный закон: сумма материи и энергии есть величина постоянная. Этот закон как бы противоречит закону Лавуазье. В действительности, однако, можно говорить смело и о равенстве масс в правой и левой части с той только оговоркой, что величина массы в 432 кдж. является настолько ничтожной и несоизмеримой с массами серы, кислорода и серного ангидрида, что в ее о вое уравнение S + 3O_>SOa можно также считать безошибочным (масса, соответствующая 432 кдж., равняется 48 X Ю 9 г).форму, наименее растворимой соли—в данном случае сернокислый кальций:
Мы видим, таким образом, что ювенильная сера, достигшая земной поверхности, под влиянием кислорода воздуха и атмосферной воды претерпевает ряд превращений, изменяя как аггрегатное состояние, так и состав своих соединений с другими элементами, причем все эти превращения, сопровождаясь выделением тепловой энергии, приводят серу в состояние наиболее устойчивого и наиболее инертного в данных условиях соединения.
Сера на земной поверхности, в среде кислорода и в присутствии парообразной или капельно-жидкой воды, подобна камню, висящему над пропастью, заключает в себе запас некоторого количества потенциальной энергии. И как сорвавшийся камень и упавший на дно пропасти приходит в относительно покойное состояние, так и сера, расточив энергию во время своих превращений, переходит в наиболее инертное и наименее активное соединение. Мы имеем основание полагать, что приведенный пример характеризует вообще тот ряд превращений, которому подвергается материал ювенильного происхождения, когда он попадает на земную поверхность или в пределы коры выветривания. В результате таких экзотермических превращений выделяемая тепловая энергия должна отчасти переходить во внешние оболочки: гидросферу и литосферу, а отчасти рассеиваться в мировом пространстве и принимать участие уже в процессах космического порядка, а в коре выветривания должны накопляться наиболее инертные и малоподвижные состояния материи. И это отчасти подтверждается большим распространением на земной поверхности и в пределах коры выветривания кислородных, водных, карбонатных и других солеобразных соединений, которые, являясь результатом взаимодействия элементов литосферы с кислородом, водой и углекислотой атмосферы, действительно представляют собой мало активные соединения, соединения, если и способные вступать в реакции, то преимущественно лишь при условии притока энергии извне.
Эти соединения, погружаясь в течение последующих веков вместе с пластами заключающих их осадочных породв более глубокие оболочки земной коры опять изменяя свои формы состояния и подвергаясь, перегруппировке элементов, принимают новые запасы энергии и снова расточают и рассеивают ее при возвращении в кору выветривания.
Таким образом, как будто выходит, что как раздробление горных пород, приводящее их в более активное состояние, так и совокупность экзотермических реакций, охватывающих появляющиеся в коре выветривания ювенильные соединения — все это направлено к выделению энергии, которая, проявляя себя в пределах коры выветривания в разнообразных формах движений и взаимодействий, в конце концов, в большей или меньшей степени рассеивается в мировом пространстве.
3.2 Процессы образования обогащенных энергией активных эндотермических соединений и систем.
Было бы, однако, большим заблуждением характеризовать кору выветривания как только область рассеяния энергии и образования инертных соединений. В этом случае кора выветривания обратилась бы, в конце концов, в хранилище обесцененной косной неподвижной материи—в оболочку, самую возможность существования которой мы не так давно отрицали. И действительно, в этой же коре выветривания, как мы покажем это дальше, в громадном количестве и многообразии протекают и диаметрально противоположные процессы — процессы поглощения и накопления энергии — процессы образования обогащенных энергией активных эндотермических соединений и систем.
Тот, кому приходилось когда-либо спускаться на пароходе от гор Сретенска вниз по Шилке, по всей вероятности помнит так называемые «Цагаянские дымящиеся горы». Он помнит, понятно, что это, прежде всего не горы, а лишь высокий, крутой обрыв левого берега Шилки, сложенный в этом месте мощной толщей слоистых песков и песчаников. Днем верхняя часть некоторой полосы этого берега выделяет клубы дыма, особенно обильные и густые после дождя, когда они низко стелются над рекой и окутывают пароход, затрудняя дыхание у находящихся на палубе пассажиров. Ночью место выделения дыма обозначается причудливой формы подвижными светящимися пятнами, которые время от времени рассыпаются и огненными змейками сбегают вниз по откосу берега.
Некоторое время это явление считалось загадочным, и высказывалось даже мнение, что здесь имеет место вулканический процесс, но после выяснилось, что в цагаянских песчаниках встречаются пласты лигнита и при постепенном разрушении вышележащего песчаника, когда над лигнитом остается сравнительно небольшой слой рыхлого песка, происходит его самовозгорание, что и является причиной появления дыма. Само собой разумеется, что и в этом случае горение (окисление) сопровождается расходом некоторого количества (тепловой) энергии, но на этот раз расходуется не ювенильрая энергия материи, пришедшей из глубин земной коры, а энергия космическая, предварительно собранная и накопленная особой формой материи — живым веществом.
В самом деле, нам известно, что необходимым условием жизни и развития зеленых растений является не только определенное количество тепла, но и света. Солнечное тепло и свет небесных тел — эти формы космической лучистой энергии, которую получает наша планета, поглощаются зелеными растениями в процессе их питания и служат для образования (синтеза) из поступающих в организм растения углекислоты, воды и минеральных элементов почвы новых богатых энергией (эндотермических) соединений: крахмала, клетчатки, сахара, белков и пр. Зеленые растения передают эти соединения другим растительным организмам (паразитам и сапрофитам) и травоядным животным, эти последние плотоядным, а все организмы вообще многочисленным микроорганизмам тления и гниения и таким путем конденсированная космическая энергия распространяется на нашей планете в особой форме «живого вещества».
Размножение и распространение организмов является, следовательно, фактором умножения и распределения на земле поглощенной космической энергии. В связи с теми многообразными превращениями, которые испытывает живое вещество и образуемые им органические соединения, эта энергия принимает различные формы: кинетической, тепловой, химической и др. и вовлекает, как мы увидим дальше, во взаимодействия различные элементы и литосферы, и гидросферы, и атмосферы. Лигнит, обогащенный углеродом, продукт превращения растительных остатков, является лишь одной из многочисленных форм накопления космической энергии. Его горение, так же, как дыхание живых организмов и как тление их трупов и остатков, сопровождается выделением тепла и, следовательно, некоторым рассеянием энергии. Но не следует забывать, что одновременно мириады крупных и мелких организмов, населяющих землю и воду, неизменно поглощают космическую энергию и приобщают ее к процессам, совершающимся на земле.
3.3 Геологическая роль биосферы и живого вещества в земной коре.
Область, населяемая «живым веществом», носит название биосферы. Биосфера охватывает всю гидросферу,3 нижние слои атмосферы и верхнюю оболочку литосферы. Эта охватываемая биосферой оболочка литосферы, простираясь на глубину, до которой проникают корни растений и распространяются микроорганизмы, составляет, очевидно, часть коры выветривания. Кора выветривания, таким образом, не совпадает вполне с биосферой, но, во всяком случае, та ее часть, которая входит в состав биосферы, отмечается всеми свойственными живому веществу процессами. Здесь происходит и зарождение, и развитие, и распространение организмов, причем громадное количество их проводит в коре выветривания все стадии своего развития, вырабатывая специфические, приспособленные к существованию в земле, формы (например, земляные черви, низшие грибы и микроорганизмы почвы). В коре же выветривания протекают как разложение трупов и органических остатков, так и другие формы их превращения, которые оставляют скопления углерода в форме лигнита, антрацита, каменного угля, шунгита, углеводородов в форме нефти, озокерита, битуминозных сланцев и т. п. образований. И необходимо отметить, что эти последние формы скопления космической энергии уже выходят из пределов активной биосферы и являются, таким образом, средством проникновения запасов космической энергии в нижние части коры выветривания, а затем и более глубокие оболочки земной коры.