ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.09.2020
Просмотров: 5503
Скачиваний: 9
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
60
Таблица 1
Валовой состав почвенного мелкозема и подстилающих пород
Горизонт
Гл у б и н а ,
см
SiO
2
Fe
2
O
3
Al
2
O
3
CaO
MgO
K
2
O
Na
2
O
Ржавозем на элювии долерита (разрез 11-Ж)
AY
6-8
55.42
15.12
17.79
3.99
1.31
0.95
2.64
AYB
8-20
55.29
14.92
18.66
3.24
1.29
0.92
3.18
BFM
20-30
54.21
13.28
18.89
6.04
1.54
0.82
2.99
С
40-50
55.39
12.56
19.19
5.21
1.54
0.83
2.47
Ржавозем на псевдоэлювии долерита (3 разреза)
AYB
68-76
4-9
11-14
0.5-2
0.7-1.7
1.6-2.4
0.4-0.9
BFM
66-75
4-9
11-16
0.6-2
1.1-1.4
1.6-2.5
0.2-0.9
С
68-77
5-8
10-16
0.7-1.4
1.3-1.8
1.5-2.5
0.2-1.0
Долерит
40-50
56.51
9.70
17.74
8.61
3.52
0.87
1.32
Подзол альфегумусовый на псевдоэлювии сланцев (разрез 21-Ж)
E
4-16
86.23
1.93
6.26
0.26
0.33
1.45
1.08
BHF
16-20
74.42
4.74
10.04
0.33
0.64
1.56
0.37
C
60-75
75.01
4.66
11.93
0.39
0.89
1.94
0.49
Алевро-литовый
сланец
60-70
69.11
6.27
16.07
0.24
1.26
2.81
не опр.
Карбо-литозем на псевдоэлювии известняка (2 разреза)
AY
7-20
70-77
5-6
10-11
2.5-5
1.2-1.4
1.5
0.23-2.5
BCca
20-35
43-45
3-4
5 - 6
29
12
0.6
0.1 - 0.8
Подведем общий итог: каждый из трех описанных типов поверхностных рыхлых образований
характеризуется своей спецификой. К ней относится: 1) формирование почвенных типов, свойственных
элювиям соответствующих пород: подзолы альфегумусовые – на метаморфических породах кислого состава;
ржавоземы – на магматических породах средне-основного состава; карбо-литоземы (перегнойно-карбонатные
почвы [2]) – на известняках; 2) присутствие в профиле только обломков своей подстилающей породы; 3)
индивидуальный (у каждого типа пород - свой) химический состав мелкозема. Эти признаки, нарядус
характерным распределением обломков породы, аналогичны элювиям соответствующих пород. Но элювиям
противоречат такие признаки, как 1) нахождение в отдельных разрезах гальки другой породы, 2) обнаружение
в почвенном мелкоземе чужих минералов или резко не свойственного подстилающей породе их количества,
3) противоречие основным закономерностям изменения химического состава пород в почвенном профиле.
Сочетание в одном природном образовании двух противоречивых групп признаков определило выделение
«псевдоэлювия» в особый тип почвообразующих пород.
Литература
1. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 341 с.
2. Программа почвенной карты СССР м-ба 1:2,5 млн. М.: Почв.ин-т им. В.В. Докучаева, 1972.
3. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: Наука, 1971.
268 с.
4. Белоусова Н.И. Оксалаторастворимые оксиды в бореальных почвах мерзлотных и немерзлотных
областей // Тезисы доклада на V международной Конференции по криопедологии «Почвы и
температурные режимы Центральной Бурятии и Восточного Прибайкалья». Улан-Удэ, 2009. С. 97.
УДК 502.1: 631.47
ТЕХНОГЕННЫЙ ГАЛОГЕНЕЗ ПРИ ОСВОЕНИИ ЗАЛЕЖЕЙ ИСКОПАЕМЫХ СОЛЕЙ В
ГУМИДНЫХ ЛАНДШАФТАХ
С.М. Блинов, Е.А. Ворончихина, Е.А. Меньшикова, Е.Н. Батурин
Пермский государственный национальный исследовательский университет Естественнонаучный
институт, Пермь, e-mail: ecogeo@psu.ru
В развитие теории техногенного галогенеза, принципиальные основы которой сформулированы
М.А.Глазовской [1], проведена оценка геохимических условий и процессов в таежных ландшафтах,
нарушенных добычей и переработкой ископаемых солей Верхнекамского месторождения.
Соленосная геологическая формация Верхнекамского бассейна сформировалась на востоке Русской
Доклады Всероссийской научной конференции
61
платформы в области ее периферийной зоны, занятой Предуральским прогибом, в раннепермский период –
286 млн лет назад. По запасам основного полезного ископаемого (калийно-магниевых солей) данный бассейн
относится к крупнейшим в мире. Его площадь в наземной проекции свыше 6,5 тыс. км
2
, глубина залегания
солей колеблется в пределах 70-500 м от поверхности, мощность продуктивных пластов достигает 600 м [2].
Надсолевая толща грунтов, сформировавшаяся на протяжении последующих периодов седиментации,
представлена рыхлыми, водонасыщенными отложениями, нижние горизонты которых естественным образом
активно взаимодействуют с соляными пластами. Данный процесс сопровождается повышением минерализации
подземных вод, формирующих соответствующие водопроявления на земной поверхности в местах их выхода.
До начала освоения месторождения водопроявления с высоким содержанием растворенных солей
в границах рассматриваемой территории являлись основной предпосылкой и фактором ландшафтного
галогенеза. В связи с естественными природными закономерностями осаждения солей из растворов при
их излиянии на поверхность, в ареалах водопроявлений формировались последовательно сменяющие друг
друга геохимически сопряженные зоны поверхностного соленакопления, в том числе: карбонатизации,
сульфатизации, хлоридизации.
Своеобразие химического состава ископаемых солей Верхнекамского месторождения, наибольшая
доля которых представлена хлоридами, обладающими высокой водорастворимостью и миграционной
активностью, предопределяло доминирующее распространение зоны хлоридизации. Однако хлоридное
засоление в рассматриваемых гумидных условиях, характеризующихся высоким коэффициентом увлажнения
и промывным режимом гипергенного слоя, наиболее неустойчиво среди прочих. Поэтому зоны хлоридизации
формировали небольшие территориальные ареалы и на протяжении короткого времени ренатурализовались
без последствий для биотических компонентов.
Из перечисленных выше самым устойчивым следствием галогенеза в рассматриваемых гумидных
условиях является карбонатизация (обызвесткование). Ее результатом, закрепившимся в ландшафтах на
протяжении длительной истории естественной галофитизации, является распространение на рассматриваемой
территории интразональных почв с нейтральной реакцией среды, не характерных для тайги. Данное следствие
в ряду прочих природных процессов не представляет реальной экологической угрозы для таежных экосистем,
поскольку изменения происходили в эволюционном режиме и биотические компоненты перестроились в
соответствии с изменившейся средой.
В 30-е годы прошлого века началось активное освоение солевых запасов Верхнекамского месторождения,
изменившего характер его взаимодействия с природной средой.
Добыча солей ведется подземным шахтным способом. Ежегодно производственными объектами
7 рудоуправлений, осваивающими солевые запасы, на поверхность извлекается свыше 80 млн т породы
с повышенным содержанием солей и малых элементов. По данным спектрального анализа, средний
статистический состав верхнекамских солей содержит свыше 5 кг/т микропримесей, из которых преобладают
(в г/т): Fe – 4000;
Br
– 680;
Mn
– 300;
Sr
– 50;
B
– 30;
Ti
– 20; Cu – 5;
Li
– 3; Rb – 2 [2]. Темпы добычи год от года
неуклонно нарастают и сопровождаются закономерным увеличением нагрузки на природные экосистемы,
являясь предпосылкой формирования в границах ареала воздействия техногенной геохимической аномалии.
Инженерно-экологические изыскания, выполненные в рамках проектных заданий по оценке состояния
природной среды на территории действующих и проектируемых производственных объектов по освоению
Верхнекамского месторождения, показали, что основную техногенную нагрузку в настоящее время
испытывают водные и околоводные экосистемы.
Геохимическое своеобразие экологической обстановки обусловлено техногенным засолением,
химические характеристики которого производны от природного состава солевой толщи. Несмотря на
современные технологии переработки, значительная часть солей и микропримесей остается в отходах,
накапливается в отвалах и шламонакопителях, со сточными водами и под влиянием эрозии поступает в
поверхностные водотоки, концентрируясь в донных отложениях и на участках антропогенного заболачивания.
Концентрации водорастворимых солей в почвах и донных отложениях поверхностных водотоков
превышают допустимый уровень. Тип засоления хлоридно-сульфатный. Наибольшие отклонения по
компонентному составу относительно фона характерны для донных отложений речных водотоков, дренирующих
техногенные участки. Минерализация водной вытяжки выше фоновой в 7,5-8 раз, гидрокарбонатный состав
фациального фона сменился на хлоридный и хлоридно-сульфатный. Под влиянием рассеивания солевых
ингредиентов происходит изменение реакции почвенной среды в сторону подщелачивания, рН на участках
засоления 7,4-8,9.
Солевой стресс сопровождается выпадением из состава ценозов типичных таежных видов растений,
однако стимулирует захват освобождающихся экотопов
c
олеустойчивыми ассоциациями с высоким
потенциалом фитопродуктивности, создающей видимость экологического благополучия.
Изменения характерны не только для макро-, но и микроэлементного состава природных компонентов.
Так, в почвенном покрове долинно-приречных экотопов концентрации элементов-примесей из состава
солевой массы – Rb и
Sr
– превысили фоновый уровень до трех раз (К
К
1,2-3). Данный факт свидетельствует
о формировании специфической биогеохимической аномалии, развивающейся под влиянием двух факторов:
повышенной концентрации Rb в промышленном шламе и подщелачивания почвенной среды, вызывающей его
осаждение. Из почв Rb легко поглощается растительность. Его физиологическая роль в растениях обусловлена
способностью замещать К в растительных клетках. Однако Rb не способен осуществлять метаболические
функции К, поэтому пагубно влияет на фитопродукционный процесс, снижая устойчивость типичных
растительных ассоциаций к техногенной нагрузке.
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
62
Таким образом, техногенный галогенез, развивающийся в ландшафтах гумидного типа, является
активным биогеохимическим фактором, изменяющим не только физико-химические, но и биотические
характеристики природных экосистем.
Литература
1. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа. 1988.
324 с.
2. Кудряшов А.И. Калийные соли // Минерально-сырьевые ресурсы Пермского края. Пермь: ИПК
«Звезда», 2006. С.191-198.
УДК 631.47
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ КАК ОДИН ИЗ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНЕЗИСА
ОРТШТЕЙНОВ В ПОЧВАХ ЮЖНОТАЕЖНЫХ ЛАНДШАФТОВ
Л.Г. Богатырев, Д.В. Ладонин, И.И. Антонова, А.В. Иванов, М.М. Карпухин
МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, Москва, e-mail: bogatyrev@ps.msu.ru
В фундаментальных работах М.А. Глазовской [1] проблема микроэлементов занимает особое место
- от вопросов, связанных с поиском рудных месторождений - до теоретических исследований поведения
микроэлементов в системе геохимических ландшафтов, включая различные аспекты загрязнения окружающей
среды. В ряду обширного арсенала, используемого в геохимии и почвоведении, геохимические спектры
элементов (ГСЭ) являются не только информативными [1,2,3,4], но и отражают специфическую «гармонию»
между ними. Однотипность ГСЭ или отражает единую минералогическую матрицу, или специфику
функционирования экосистем. О значимости соотношений между элементами при освещении аналитических
результатов в почвоведении писал еще П.С Коссович [5].
Система геохимических спектров элементов (ГСЭ) была использована при анализе содержания
микроэлементов в почвах и ортштейнах двух геохимических ландшафтов, сформированных в пределах
южнотаежной зоны и изученных в пределах территории УОПЦ Чашниково. Первый геохимический ландшафт был
исследован в пределах геоморфологического профиля, охватывающего водораздел, склон и приводораздельное
заболоченное понижение и отнесен к Н-ландашафту по типологии А.И.Перельмана. В пределах всего ландшафта
почвообразование происходит на покровных суглинках, подстилаемых мореной. Полугидроморфный режим,
складывающийся в условиях краевых участков приводораздельной депрессии, вероятно, сопровождаемый в
прошлом, а частично и в настоящий момент, временным весенним переувлажнением, обусловливает весьма
значительную сегрегацию железа в виде ортштейнов в пределах элювиальной толщи. Накопление ортштейнов
особенно отмечено для элювиального горизонта, что позволяет обозначать этот горизонт как конкреционный.
Заметная сегрегация обнаруживается и в более увлажненных условиях приводораздельной депрессии, на
фоне более легкого гранулометрического состава верхней толщи. Анализ ГСЭ болотно-подзолистой почвы,
формирующейся в краевых, относительно дренированных частях депрессии, показал, что здесь в почвах
происходит концентрирование марганца, кобальта, а также мышьяка. Несколько менее выражено накопление
свинца и ртути. Для ГСЭ ортштейнов характерен близкий рисунок. Отмечены пики для
Ag
,
Hg
и Pb, но явно
уступающие по масштабу концентрирования элементам семейства железа.
ГСЭ ортштейнов, отобранных из мощной цементированной зоны горизонта ЕВ, торфянисто-подзолисто-
глеевой почвы, развивающейся в условиях большего гидроморфизма, показали близкую картину.
Рис.1.Геохимические спектры элементов ортштейнов в профиле болотно-подзолистой почвы
приводораздельной депрессии (первый ландшафт).
Второй ландшафт, включающий в себя водораздел, склон и пойму реки Клязьма оказался более
контрастным в геохимическом отношении. Для водораздела и склона характерна принадлежность к
H
и
Н-Cа типу ландшафта, соответственно, тогда как сама пойма находится в условиях активного проявления
Доклады Всероссийской научной конференции
63
роли кальция. Подтверждением последнего является формирование на стыке склона водораздела и
притеррасной части поймы лугово-болотных почв, вскипающих с поверхности, с ярко выраженной вторичной
карбонатностью, включая карбонатные новообразования в сочетании с ожелезнением профиля, и образованием
типичной охры. В других почвах центральной поймы обнаружено сочетание нейтральной реакции почв с
характерными, обращающими на себя внимание, сегрегациями железа, не только в виде ортштейнов, но
и в виде роренштейнов, часто довольно обильных. Кроме того, в условиях заболоченных и частично уже
осушенных склонов обнаружены остатки мощных цементаций болотной руды.
Для почв водораздела и склона обнаружен близкий характер ГСЭ, для которых характерно
преимущественное рассеивание элементов семейства железа в сочетании с характерными пиками в области
таких элементов как Аs,
Ag
и
Hg
, тогда как для лугово-болотной окарбоначенной почвы отмечен лишь
один пик, характерный для As. Для дерново-луговой почвы центральной части поймы ГСЭ свойственны
существенные пики в области
Mn
,
Ag
и Sb, в значительно меньшей степени в области
Hg
. Для аллювиальной
окультуренной почвы, с характерным подстиланием на глубине торфами, обнаружено рассеивание элементов
семейства железа при явном концентрировании таких элементов как As, Cd и
Hg
, причем конфигурация
ГСЭ остается довольно однотипной, как для верхней минеральной толщи почв, так и для погребенных
сильно разложившихся торфов. При всем своеобразии ГСЭ, обусловленных спецификой генезиса почв и их
положением в системе сопряженных ландшафтов, обращает на себя внимание довольно активное, причем
инвариантное концентрирование халькофильных элементов.
Морфологическое исследование показало, что из всех пойменных почв дерново-луговая почва
центральной части поймы характеризуется высоким содержанием ортштейнов, причем с максимальной их
концентрацией в гумусово-аккумулятивной части профиля, при существенной доле магнитных фракций.
Особенности ГСЭ новообразований, отобранных из дерново-луговой почвы поймы реки Клязьмы, показаны
на рис.2.
Рис.2.Геохимические спектры элементов ортштейнов в гумусово-аккумулятивных горизонтах дерново-
луговой почвы центральной поймы р. Клязьма, второй ландшафт (магн-магнитные фракции ортштейнов).
Сравнение ГСЭ ортштейнов и вмещающей толщи показало, что для сегрегированных магнитных
стяжений характерно преимущественное концентрирование марганца по сравнению с относительным
накоплением
Ag
и Sb. В немагнитных конкрециях при близком характере спектров размах концентрирования
оказался несколько выше. Но в том и другом случае общая конфигурация ГСЭ для почвы и ортштейнов
оказалась однотипной. Для ГСЭ, полученных для болотной руды и крупных роренштейнов, установлено
концентрирование марганца и железа, а также сурьмы и ртути, но при несколько меньшем абсолютном
накоплении по сравнению с ортштейнами дерново-луговой почвы.
Последнее, очевидно, объясняется не только особенностями осаждения элементов при формировании
болотной руды и роренштейнов, но и более грубым гранулометрическим составом частиц, образующих
стяжения. ГСЭ свежевыпавших гелей железа («ржавца») в роднике, дающем начало ручью, и выклинивающемся
на стыке первой террасы и поймы реки Клязьмы, обнаруживают близкую конфигурацию в области элементов
семейства железа (рис. 3). Если для болотной руды и роренштейнов характерны пики для сурьмы, то для «ржавца»
прослеживается относительное концентрирование таких элементов, как серебро и ртуть. В этом отношении
роренштейны и болотная руда в характере концентрирования и рассеивания следуют за новообразованиями,
выделенными из дерново-луговой почвы. Представляется, что при высокой карбонатности в профиле почв,
например, в лугово-болотной почве, сегрегация и формирование плотных стяжений не столь очевидна, по
сравнению с условиями, при которых в почве господствует переменный окислительно-восстановительный
режим, и роль почвенно-грунтовых вод ясно диагностируется.
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
64
Рис.3. Геохимические спектры элементов болотной руды, крупных роренштейнов поймы, ржавца.
Таким образом, закономерности концентрирования и рассеивания элементов в почвах и сегрегированных
формах железа сравниваемых геохимических ландшафтов объясняются как генетическими особенностями
почв, так и их режимами, а определенное сходство новообразований водораздельных и пойменных ландшафтов
можно объяснить общностью геохимического фона всей исследованной территории.
Вероятно, следует подумать о создании единого атласа ГСЭ для важнейших почв и ландшафтов России.
Это было бы важным и, на наш взгляд, востребованным документом в системе современного мониторинга
окружающей среды и экологического нормирования.
Литература
1. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа. 1988.
324 с.
2. Авессаломова И.А. Геохимические показатели при изучении ландшафтов. М.: Изд-во Моск. ун-та.
1987. 138 с.
3. Перельман Н.С., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: «Астрея -200». 1999. 761 с.
4. Богатырев Л.Г., Ладонин Д.В., Семенюк О.В. Микроэлементный состав некоторых почв и
почвообразующих пород южной тайги Русской равнины // Почвоведение. 2003. № 5. С. 568–576.
5. Зонн С.В. «Более докучаевец, чем сами докучаевцы». Памяти Петра Самсоновича Коссовича (1862-
1915) // Почвоведение. 1997. №8. С.1021-1028.
УДК 911.2
ОПЫТ КРУПНОМАСШТАБНОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ОБЪЕКТОВ
ГЕОХИМИИ ЛАНДШАФТА
М.Д. Богданова, М. И. Герасимова, И.П. Гаврилова
Географический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, e-mail: md-bogdanova@yandex.ru
Основателями геохимии ландшафта предложены три понятия, формирующие концептуальную основу
этой науки: элементарные ландшафты, геохимические барьеры и ландшафтно-геохимические сопряжения –
катены [1, 2]. Все три понятия широко и успешно используются в геохимии ландшафтов и смежных областях –
почвоведении, ландшафтоведении и экологии. Однако опыт их картографирования значительно уступает опыту
применения в теоретических построениях и расчетах различных коэффициентов. Дальнейшая разработка
этих объектов имеет целью их более детальное подразделение и апробацию путем составления специальных
карт по отдельным параметрам миграционных процессов. Имеется небольшой опыт составления подобных
карт в мелком масштабе, отдельные показатели введены в содержание базовых почвенно- и ландшафтно-
геохимических карт. Для крупного масштаба такие работы практически отсутствуют.
Для получения пространственных характеристик базовых понятий геохимии ландшафтов была
составлена серия крупномасштабных карт (1:10 000) на территорию хорошо изученного модельного района,
обеспеченного картографической и атрибутивной информацией. Был выбран район учебно-научной станции
географического факультета МГУ Сатино, где детально изучены все компоненты ландшафта, составлены
разнообразные тематические крупномасштабные карты, разработана ГИС с базой данных [3].
Ключевой
участок расположен на полого-холмистой моренной равнине, пересеченной древними ложбинами стока
талых ледниковых вод и современными глубоко врезанными оврагами, привязанными к широкой долине р.
Протвы; на покровных суглинках мощностью от 0,5 до 3,5 м формируются дерново-подзолистые почвы под
вторичными смешанными лесами на месте широколиственно-хвойных лесов и под пашней.
Традиционно по условиям рельефа выделяются основные
элементарные ландшафты
: элювиальные,
трансэлювиальные, трансаккумулятивные, супераквальные. Детальный анализ форм рельефа по
крупномасштабной топографической карте позволил выделить дополнительные категории элементарных
ландшафтов и предложить соответствующие термины, что отражено на соответствующей карте.
На водораздельных поверхностях в пределах слабоволнистой равнины предлагается выделять