 |
|
|
ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТА |
Глава 17. ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОХИМИЯ СОВРЕМЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ РОССИИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ СТРАН
|
Смотрите также:
История атомов и география - Перельман
Биографии геологов, почвоведов
|
В отличие от палеогеохимии (гл. 16) в исторической геохимии главное внимание уделяется влиянию прошлых геохимических эпох на современные ландшафты, на характерные для них геохимические реликты.
Историко-геохимическая ландшафтная карта
На этих картах показываются территории с молодыми ландшафтами, простой историей, бедные геохимическими реликтами, и ландшафты, пережившие длительную и сложную историю в течение миллионов, десятков и даже сотен миллионов лет (17.1). Для таких территорий характерны многочисленные геохимические реликты, неоднократная смена климатических и тектонических условий. На детальных историко-геохимических ландшафтных картах можно показывать отдельные геохимические реликты — древние гипсовые и карбонатные горизонты в почвах, древнюю кору выветривания, реликтовые виды растений и животных с характерными для них ассоциациями элементов.
Примерно на половине территории, изображенной на 17.1, формирование современных ландшафтов началось в неоген-четвертичное время (А). Таковы многие горные страны (1), районы последнего оледенения, песчаные пустыни, где ветер, перевевая песок, создает все новые и новые поверхности (2,3), районы четвертичных морских трансгрессий, пойм и дельт рек (4 и 5). Это все относительно молодые ландшафты, бедные геохимическими реликтами.
Значительно сложнее история большинства ландшафтов европейской России, Казахстана, Урала, Сибири, Средней Азии (Б). Так, многие аридные низменности сложены четвертичными, преимущественно аллювиальными отложениями, в которых в прошлом близко залегали грунтовые воды, засолявшие почвы и грунты. Позднее, когда уровень грунтовых вод понизился, реки изменили свои русла, гипс, сульфаты, хлориды и другие солевые реликты в почвах сохранились (6). Сложна геохимическая история грандиозного пустынного плато Устюрт, которое освободилось от вод сарматского моря десятки миллионов лет назад. Здесь не было речных долин, но почвы имеют геохимический реликт — мощный гипсовый горизонт. Возможно, это след былого близкого стояния грунтовых вод (сейчас они залегают очень глубоко), или гипс и соли были привнесены ветром с Каспийского моря (7). Для других древних пустынных плато, например Заунгузских Каракумов, былое близкое залегание грунтовых вод доказано. В северной половине России формирование ландшафтов в четвертичном периоде протекало в гумидных условиях. В бассейнах Верхней Волги, Северной Двины, Печоры, Оби, Колымы в прошлом, как и на юге, близко от поверхности залегали грунтовые воды (8). Во многих районах они стоят близко и сейчас.
Грандиозная Среднесибирская возвышенность пережила длительную и сложную историю. Еще в палеозое здесь стали формироваться гумидные ландшафты, которые в дальнейшем неоднократно менялись, хотя некоторые общие черты оставались неизменными — теплый влажный климат, лесная растительность, болота, аккумуляция в почвах органического вещества, Fe, Мп, Р. В четвертичном периоде земная кора была проморожена на сотни метров, сформировались геологически быстрые изменения были в четвертичном периоде. Например, в эпохи оледенения север Западной Сибири был занят ледниковым покровом, южнее располагалась тундра, на месте современной степи — сосново-березовая лесостепь.
Еще сложнее история многих территорий Средней Азии, Южного Урала и Казахстана, где на протяжении сотен миллионов лет чередовался аридный и гумидный режим, менялись типы реликтов (9, 10, 12).
Историческая геохимия ландшафтов казахстанских степей и пустынь
С середины верхнего мела и до конца олигоцена на большей части Северного, Центрального, Восточного Казахстана и Южного Урала преобладал гумидный и семигумидный климат, который в неогене сменился семиаридным и аридным, господствовавшими в четвертичном периоде. Этот регион со сложной гумидно- аридной эволюцией ландшафтов представляет большой интерес для историко- геохимического анализа (17.2). В Южном Казахстане в кайнофите преобладали аридные и семиаридные ландшафты с менее сложной эволюцией, а в Западном Казахстане — особый ее вариант, т.к. территория освободилась от моря только в конце палеогена — начале неогена, а частично и в четвертичном периоде. С этого времени ландшафты здесь также развиваются в аридных условиях.
На протяжении верхнего мела и палеогена по соотношению климата и тектоники для территории севернее широты современного озера Балхаш выделяются четыре этапа геохимической эволюции ландшафтов: два со спокойным тектоническим режимом (конец верхнего мела — начало среднего эоцена, ранний олигоцен) и два с активными положительными движениями (средний и поздний эоцен, средний и поздний олигоцен). До начала олигоцена преобладала субтропическая полтавская флора, сменившаяся листопадной мезофильной — тургайской.
Геохимическими реликтами денудационных равнин и возвышенностей этого времени являются древние коры выветривания, а низменных аккумулятивных равнин — континентальные отложения гематит-каолиновой формации с многочисленными ископаемыми почвами — педолитами (17.3). Напомним, что при тропическом корообразовании по силикатным породам наиболее интенсивно выносятся катионогенные микроэлементы, подвижные в кислой среде: Mn, Zn, Pb, Ва, Sr и др., a Si, Al, Ti, Zr, Cr, редкие земли и др. анионогенные элементы и элементы-гидролизаты выносятся значительно слабее. Кислое и кислое глеевое выщелачивание катионогенных элементов из автоморфных почв и кор выветривания, их переотложение в осадках или дальнейший вынос в моря составляют одну из основных черт геохимии влажных тропиков и субтропиков (гл. 7). Исследование геохимии каолинитовых горизонтов древней коры выветривания гранитоидов и алевролитов Северного Казахстана подтвердило эту закономерность и позволило использовать ее для реконструкций геохимических ландшафтов денудационных равнин. Парагенезис активных мигрантов указывает на широкое развитие на этих равнинах ландшафтов кислого глеевого класса.
На аккумулятивных равнинах в это время отлагались пролювиальные, аллювиальные и озерные осадки пестроцветной гематит-каолиновой формации (джаргасская и сарысуйская свиты в Джезказганском районе, коскакольская в Тенизской впадине, аркалыкская и акжарская в Амангельдинском и Аркалыкском районах, северозайсанская в Зайсанской впадине, карачумская в Горном Алтае). Анализ распределения элементов в северозайсанской, аркалыкской и акжарской свитах позволил восстановить ландшафтно-геохимическую обстановку пролювиальных и пролювиально-аллювиальных равнин. Здесь протекали процессы кислого глеевого выщелачивания катионогенных элементов и остаточная аккумуляция анионогенных элементов и элементов-гидролизатов (Н.С. Касимов). Особенно хорошо эта тенденция выражена в ископаемых кислых и кислых глеевых почвах (табл. 17.1) и законченное выражение находит в бокситоносных породах. В пестроцветной гематит-каолиновой формации породы, измененные процессами почвообразования, составляют до 60—80% и более от их общего подъема (B.C. Ерофеев, Ю.Г. Цеховский). Таким образом, общей особенностью верхнемеловых-средне-эоценовых ландшафтов является близость миграции элементов на денудационных и аккумулятивных равнинах, где под влажными переменно-влажными тропическими и субтропическими лесами шло интенсивное кислое, местами кислое глеевое выщелачивание катионогенных элементов. Геохимическое своеобразие аккумулятивных равнин определялось поступлением из областей сноса рыхлого материала кварц-каолинитового состава, обедненного катиногенными элементами, его интенсивным вторичным кислым и кислым глеевым выщелачиванием в процессах син- и постседиментного почвообразования, локальной латеритизацией и окремнением.
Геохимические реликты средне-верхнеолигоценовых (тургайских) ландшафтов (этап тектонической активизации).
Геохимическим реликтом этого времени является углисто-сидерит-колчеданная формация (ашутасская свита Призайсанья, чаграйская (шидертинская) Приаралья, Тургая и Центрального Казахстана, кайдагульская Центрального Тургая, журавская, знаменская, чиликтинская и кутанбулакская свиты Западной Сибири, возможно, чиликтинская и кутанбулакская свиты Тургая, кашагачская свита Горного Алтая). В этих свитах установлены пестроцветные и лугово-болотные ископаемые почвы. На денудационных равнинах по-прежнему формировалась сиаллитная и феррсиаллитная кора выветривания, преобладали ландшафты кислого, местами кислого глеевого классов. Мел-палеогеновая кора выветривания местами подверглась дальнейшему выщелачиванию с образованием в ее верхней части довольно мощной (до 5—7 м) зоны вторичного выноса, в которой уменьшилось среднее содержание Mn, Sr, Со в 3 —10 раз, a Pb, Си, Zn и Ag в 2—5 раз (по сравнению с их содержаниями в коре выветривания в целом). Следовательно, площадные зоны приповерхностного выщелачивания — это новые коры выветривания или почвы, сформировавшиеся на более древней коре (Н.С. Касимов). Они лучше выражены на денудационных равнинах Северного Казахстана, где климат в олигоцене был гумиднее, чем в Центральном Казахстане.
На аккумулятивных равнинах в это время в пестроцветных поверхностно- глеево-элювиальных и грунтово-глеево-элювиальных почвах интенсивно мигрировали катионогенные элементы, а анионогенные элементы и гидролизаты слабо накапливались на сорбционных барьерах в железистых конкрециях. В результате длительного (в течение всего палеогена) кислого и кислого глеевого выщелачивания кор выветривания, почв и континентальных отложений многие олигоценовые почвы не только унаследовали от почвообразующих пород очень низкие содержания катиногенных элементов, но и еще более (в 1,5—2 раза) обеднились ими по сравнению с аналогичными почвами близкого механического состава в верхнемеловых — среднеэоценовых отложениях.
Во впадинах и на самых низких уровнях аккумулятивных равнин в это время шло угленакопление и были развиты ландшафты кислого глеевого, нейтрального глеевого и сульфидного классов. Исследования С.Н. Селякова в Кулунде, Н.М. Великого в Приаралье и Н.С. Касимова в различных районах Казахстана свидетельствуют о широком распространении в угленосных отложениях болотных и лугово-болотных почв, позволяющих реконструировать геохимию этих ландшафтов. В современных аридных ландшафтах осадки и педолиты угленосных формаций существенно переработаны процессами окисления сульфидов, содержащихся в угленосных отложениях и болотных почвах (сернокислое выщелачивание, ожелезнение, огипсование и засоление). Это следует учитывать при палеогеохимических и палеоландшафтных реконструкциях.
Причины накопления сульфидов в угленосных осадках не ясны, т.к. влажный климат не благоприятствовал этому процессу (в связи с низким содержанием SO42" в пресных водах). Остается предположить, что тектонические поднятия того времени привели к вскрытию пород и руд, содержащих сульфиды, окисление которых обогащало воды сульфатами, восстановление которых в болотах приводило к образованию вторичных сульфидов.
Геохимические реликты ранне-среднемиоценовых (аральских) ландшафтов
В миоцене начался новый крупный этап развития ландшафтов, связанный с аридизацией климата и вступлением рельефа большей части территории Казахстана в аккумулятивную фазу. На равнинах исчезли лесные ландшафты, появились саванны и степи. Изменились миграция элементов, типы геохимических барьеров, парагенные ассоциации элементов. В автоморфных почвах обстановка стала нейтральной и щелочной окислительной, в гидроморфных почвах и илах щелочной восстановительной. В этих условиях начали мигрировать элементы, образующие растворимые анионные и карбонатные комплексные соединения.
Реликтом субтропических саванн и степей являются гидрослюдисто- смектитовые зеленовато-серые озерные и озерно-пролювиальные гипсоносные глины и алевролиты аральской свиты, широко распространенные в Казахстане и на юге Западной Сибири. Их микроэлементный состав указывает на ландшафтно- геохимическую обстановку пролювиальных равнин и озерных впадин. В Северном и Центральном Казахстане глинистые озерно-пролювиальные осадки аральской свиты по сравнению с отложениями верхнего олигоцена и кларками литосферы слабо обогащены (1,5—2 КК) аниногенными элементами и комплексообразователями (Мо, Сг, V, Y, Sc, Zr, Си, Ag), на фоне НИЗКИХ содержаний (0,3—0,4 КК) катионогенных элементов (Sr, Мп, Ва). В осадках разных районов содержание большинства элементов близко, что отражает ведущую роль ландшафтно-геохимических условий и меньшее влияние состава горных пород областей сноса. Бассейновые фации по сравнению с пролювиальными обогащены в 2 раза Be и в 1,5 раза Sc, Мо и Zn, что связано с влиянием органического вещества и ожелезненностью пород. Распределение других элементов и корреляционная структура пролювиальных и бассейновых отложений в различных районах Казахстана сходны из-за господства щелочных условий миграции и одинаковых геохимических барьеров (глеевых, сорбционных и испарительных).
Ископаемые почвы в миоценовых отложениях Казахстана систематически стали изучаться с начала 80-х годов (Н.С. Касимов и др.). В аральской свите преобладают луговые, лугово-солончаковые и солончаковые почвы (17.4). По высокому содержанию илистой фракции, наличию карбонатных журавчиков на бескарбонатном фоне или слабой рассеянной карбонатизации, темно-серой и оливковой окраске, монтмориллонитовому составу глин, низкому содержанию гумуса в гумусовом горизонте, значительной доле Mg^+ и даже его преобладанию над Са2+ в поглощающем комплексе при слабой засоленности, отсутствию гипса, характеру педотурбаций луговые почвы отнесены нами к слитоземам (вертисолям) тропических, субтропических и умеренно-теплых областей.
Широко распространены и ископаемые солончаки. От вмещающих пород они отличаются отсутствием слоистости, обилием гипсовых конкреций и прожилков, интенсивным омарганцеванием, реже ожелезнением, закономерной солевой зональностью. Отсутствие гумусовых горизонтов свидетельствует об их шоровом происхождении. Для прибрежно-озерных фаций характерны лугово-солончаковые почвы тяжелого механического состава с повышенной гумусированностью, местами засоленностью и загипсованностью. Гумусовые горизонты этих почв обогащены Be, Ag, Y, Си, Sc, Мо и другими элементами, способными мигрировать в щелочной среде автоморфных ландшафтов и накапливаться, как и в современных степях, на кислых, глеевых и сорбционных геохимических барьерах (гл. 8 и 9).
На пролювиальных равнинах раннего и среднего миоцена почвообразование, таким образом, носило галогенный, а во впадинах органогенно-галогенный характер. Общая черта — широкое развитие слитоземов и солончаков среди гидроморфных и полугидроморфных почв и отсутствие солонцов. Это связано с нисходящими тектоническими движениями и все более усиливающимся галогенезом на опускающихся солончаковых равнинах, высокой сульфатностью солончаков (солонцы типичнее для периодов тектонической активизации). Ископаемые автономные почвы этого этапа не обнаружены.
|
|
|
|
К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов
|
Последние добавления:
Шаубергер Виктор – Энергия воды
Агрохимик и биохимик Д.Н. Прянишников
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы