Глава 9. СТЕПНЫЕ И ЛУГОВЫЕ ЛАНДШАФТЫ. Элювиальные почвы, коры выветривания, континентальные отложения

Смотрите также:

История атомов и география - Перельман

Геохимия - химия земли

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

 Биографии геологов, почвоведов

Эволюция

Элювиальные почвы

В автономных ландшафтах бореальных степей формируются черноземные и каштановые почвы, которые М.А. Глазовская объединила в семейство кальций-гумусовых степных почв. Биогенная аккумуляция в них, как правило, сильнее, чем в лесах, а выщелачивание слабее, что объясняется щелочной средой, менее благоприятной для миграции большинства металлов (кислое выщелачивание отсутствует), а также слабым промачиванием в условиях сухого климата. Здесь, следовательно, резко выражен механизм отрицательной обратной биокосной связи, стабилизирующий состав почв.

Характерная особенность степных почв — накопление гумуса, количество которого постепенно убывает с глубиной. В верхней части горизонта А в связи с энергичным разложением органических остатков почвенный воздух содержит много 2НС03-.

В нижней части гумусового горизонта СО, меньше и там на геохимическом барьере НЗ из раствора осаждается СаС03, образуя иллювиальный карбонатный горизонт

Определенную роль в осаждении СаС03 играют и другие причины, например, испарение растворов. По М.А. Глазовской, в этом процессе, вероятно, участвуют и микроорганизмы, которые получают энергию за счет данной реакции. Следовательно, иллювиальный карбонатный горизонт является продуктом бика, он не менее биогенен, чем гумусовый горизонт. Поэтому основные горизонты степных почв — гумусовые и карбонатные порождены одной причиной — биологическим круговоротом атомов. От интенсивности бика, мощности гумусового горизонта зависит и глубина залегания карбонатного горизонта.

В зависимости от климатических условий и характера материнской породы карбонаты кальция залегают на разной глубине: иногда в виде тонких белых нитей, пятен, землистых масс они пропитывают почву с 20—30 см, иногда фиксируются с глубины 0,5 м, 1 м и более 1 м (у сильно промытых черноземных почв). При формировании степной почвы на породах, содержащих карбонаты (например, лессах), из верхней части выщелачивается СаС03. Так как скорость этого процесса различна, встречаются и остаточно- карбонатные почвы, вскипающие от НС1 с поверхности. Это обеспечивает гидрокарбонатно-кальциевый состав почвенных растворов. Аг Mg меньше, чем у Са, вынос его также слабее. Бик и выщелачивание определяют миграцию в почве некоторого количества К и Na, однако их много меньше, чем Са, поэтому Са занимает господствующее положение в поглощающем комплексе.

Итак, для черноземных и каштановых почв характерны два основных радиальных геохимических барьера: 1) биогеохимический в верхней части гумусового горизонта, где за счет биогенной аккумуляции накапливаются Р, S, К, Са, местами Mg, Na, Sr, Mn, Cu, Zn, Mo, Co, As, Ag, Ba, Pb и другие микроэлементы; 2) щелочной D3 (реже D4) и термодинамический НЗ барьеры в нижней части гумусового горизонта и верхней части карбонатного, где накапливается СаС03 (9.3).

В элювиальных почвах преобладают окислительные условия, на что указывает неподвижность Fe, отсутствие оглеения. Вероятно, в черноземах в связи с их лучшим увлажнением периодически создается слабоокислительная среда с подвижным Мп и на короткий срок — слабовосстановительная. Возможно, этим объясняется формирование гумуса черного цвета и местами передвижение Мп. В каштановых почвах среда более окислительная, чем в черноземах, и поэтому предположительно гумус в них коричневый, Мп менее подвижен.

Карбонатная кора выветривания

В степях и пустынях, сформировавшихся на скальных породах, под гумусовым горизонтом располагается обломочный горизонт с корками кальцита на поверхности обломков. Нередко кальцита так много, что весь щебень покрыт белой коркой. В обрывах плато, в искусственных выемках карбонатный горизонт прослеживается в виде белой полосы, параллельной земной поверхности. Его нижняя часть находится вне сферы почвенных процессов и должна быть отнесена к коре выветривания. Такую кору Б.Б. Полынов назвал обломочной обызвесткованной. Особенно характерна она для степных базальтовых плато. В Армении мощность такой коры достигает 1 —1,5 м. По Г.К. Габриеляну, в образовании известковой коры решающее значение принадлежит атмосферной миграции, так как 1 км2 базальтового плато в предгорьях Армении ежегодно получает 15 —18 т бикарбоната кальция с атмосферными осадками. Последний быстро преобразуется микроорганизмами в кальцит. Важным источником Са служит также атмосферная пыль.

Атмосферный принос Са вероятен и в других субаридных районах, например, в Южной Австралии (М.А. Глазовская). Чем древнее ландшафт, тем больше роль этого фактора в формировании иллювиального горизонта степных почв и карбонатной коры выветривания. Вместе с тем атмосферный принос — не единственный источник Са карбонатных горизонтов. В большинстве степей, особенно в молодых ландшафтах, вероятно, ведущее значение имело выветривание и последующее перераспределение Са с участием бика. Эти процессы играли определенную роль и при образовании карбонатной коры выветривания базальтов. Последующий смыв и сдув почв мог вывести карбонатную кору на поверхность и создать впечатление отсутствия выветривания базальтов. Постоянная эрозия верхних горизонтов почв обусловливает постепенное "въедание" коры в толщу породы. Наконец, некоторые карбонатные горизонты являются реликтом луговой стадии развития ландшафтов, когда накопление кальцита происходило из грунтовых вод. Особенно характерны такие горизонты для террас и плоских равнин. В нижней части былых супераквальных горизонтов наблюдаются следы оглеения, вместе с карбонатами иногда аккумулировались железо и марганец.

В плейстоцене карбонатные коры формировались на всех материках. В Америке их называют "каличе", "калькреты", в Передней Азии и Северной Африке — "нари". Часть из них, несомненно, имеет супераквальное происхождение.

Лессы и лессовидные породы многие авторы относят к коре выветривания, которая формировалась в четвертичном периоде в условиях сухого климата — холодного (Украина, Сибирь) или теплого (Средняя Азия). В европейской России, Белоруссии и Украине лессы отлагались в ледниковые эпохи в перигляциальных областях. Возможно, некоторые лессы образовались в результате мерзлотных процессов — попеременного промерзания и протаивания. С этим связывают формирование пористости, призматических отдельностей. А.И. Попов отнес некоторые виды лессов к криопелитам — конечным продуктам криогенного выветривания. А.П. Спиридонов считает, что эоловый лессовидный материал первоначально закреплялся на сырой поверхности снежников. Об этом говорят и наблюдения И.Н. Степанова в Тянь-Шане и на Кавказе.

Л.С. Берг ввел понятие о процессе "облессования", необходимым условием которого является мелкоземистость и карбонатность исходной породы. По его представлениям, материнская порода лесса может образоваться водным (аллювий, делювий, пролювий), эоловым и другим путем, но характерные особенности лесса она приобретает только в результате выветривания. Согласно К.К. Маркову, эта геохимическая теория является основной теорией образования лессовых пород. По О.П. Добродееву, лессы европейской России всегда несут следы почвенных процессов, в форме следов корней и стеблей, гумуса, по составу, близкому к гумусу современных пустынных почв (в среднем около 0,3%), агрегированности. Аккумуляция мелкозема происходила в основном из атмосферы со скоростью 0,1 — 1 мм в год. В условиях сухого и холодного перигляциального климата этот осадок сразу же преобразовывался почвенными процессами пустынного типа. С этих позиций лесс не только эоловое отложение, но и ископаемая почва ледниковых эпох, причем почвообразование происходило одновременно с осадкообразованием.

Мелкоземистость и карбонатность сами по себе обеспечивают лессовидные черты, особенно если порода отложилась в сухом климате. Поэтому, не отрицая теории Берга и его последователей и признавая, что лесс может быть особой корой выветривания, ряд авторов не исключают возможности формирования лессов и лессовидных пород непосредственно в ходе осадкообразования. Согласно этим представлениям в результате выветривания и почвообразования создается лессовый материал в виде пылеватой карбонатной фракции, весьма характерный для районов аридного климата. При переотложении водой или ветром данного материала образуется плащ лессов и лессовидных пород.

В геохимическом отношении лессы и лессовидные породы аналогичны обызвесткованной коре выветривания: все карбонатные коры выветривания и континентальные отложения относятся к кальциевому классу.

Степные ландшафты относятся ко многим типам, мы рассмотрим характерную для Евразии термосерию: черноземные степи — сухие каштановые степи — субтропические степи. Первые два типа образуют также гидросерию. Каждый тип состоит из нескольких отделов, а последние из северного, среднего и южного семейств.

К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов