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

Климат, геологическое строение и рельеф — это основные независимые факторы формирования и размещения природных геохимических ландшафтов.

Климат

Роль климата в первую очередь определяется его влиянием на биологический круговорот атомов: чем теплее и влажнее климат, тем больше накапливается живого вещества, тем энергичнее минерализация органических веществ, больше неравновесность и самоорганизация ландшафтов. Климат определяет размещение типов, отделов, семейств и частично классов геохимических ландшафтов. Неоднократно предпринимались попытки установить количественные зависимости между климатом и типами ландшафтов, почв, растительности: между осадками, температурой, радиационным индексом сухости и другими характеристиками климата, с одной стороны, типами почв и растительного покрова — с другой. Однако ни одна из предложенных формул не позволила рассчитывать по климатическим показателям границы почв или растительности, так как конкретные границы ландшафтов часто определяются рельефом, геологией и не совпадают с климатическими показателями.

Благодаря самоорганизации и саморегулированию изменение макроклимата может вызвать перестройку внутри ландшафта, не затрагивающую его систематического положения. Это прежде всего относится к лесным ландшафтам, где создается особый микроклимат. Поэтому не всякое изменение макроклиматических условий вызывает автоматическое изменение типа, семейства и класса ландшафтов. Последние обладают относительной самостоятельностью, способностью "сопротивляться" изменению внешних условий, сохранять свою структуру. Относительная самостоятельность ландшафта и определяет в ряде случаев несовпадение климатических и ландшафтных границ.

Близость морей и океанов, крупных внутренних водоемов влияет на специфические особенности миграции. Океаны и моря служат источником "морских" (талассофильных) элементов, которые из морской воды поступают в атмосферу и с атмосферными осадками переносятся на континенты. Ландшафты побережий, особенно в районах преобладания морских ветров, относительно обогащены CI, Na, J, В и другими талассофильными элементами. Влияние океана местами сказывается на расстоянии сотен и даже тысяч километров.

Геологическое строение

Изучая его влияние на формирование ландшафта, необходимо учитывать не только валовое содержание тех или иных элементов в горных породах, но и формы их соединений. Особенно важны подвижные компоненты, которые наиболее легко мигрируют и, следовательно, оказывают наибольшее влияние на ландшафт. К ним относятся органические соединения, растворимые соли, обменные катионы, некоторые минеральные коллоиды.

Важным фактором миграции является тектоника, в первую очередь степень трещиноватости, крутизна падения пластов и разломы. Особенно важна геохимия ландшафтов зон разломов, которая привлекала значительное внимание. Такие ландшафты обычно резко отличаются от прилегающих территорий, их изучение очень важно для разработки геохимических методов поисков рудных месторождений, решения экологических задач. Так, на территории Ленинградской области В.А. Рудником и другими показано, что некоторые разломы представляют собой "геопатогенные зоны", с которыми связана заболеваемость, обусловленная миграцией к поверхности радиоактивных и других токсичных элементов.

Анализируя причины геохимического своеобразия ландшафтов, необходимо учитывать также особенности областей сноса, с размывом которых связана аккумуляция осадков на данной территории. Например, четвертичные отложения на северо-западе европейской России в значительной степени являются дериватами кислых пород Балтийского щита. В связи с этим морены, флювиогляциальные отложения, покровные суглинки и другие генетические типы отложений имеют ряд общих геохимических особенностей: бедность Са и Mg, низкое содержание Мп и т.д. На северо-востоке европейской России ледниковые отложения являются дериватами палеозойских осадочных и метаморфических пород Тимана, Новой Земли и Урала. Иной состав пород области сноса отразился на химическом составе ледниковых отложений, а следовательно, и на геохимических особенностях приуроченных к ним ландшафтов. Подобный анализ полезен при выяснении причин различного естественного плодородия почв и многих других практических задач. Так, распространение в области сноса горных пород, богатых К или Р, повышает плодородие почв, интенсифицирует бик.

При вулканических извержениях ландшафты обогащаются пеплом, лавой, газами, термальными водами. На свежих вулканических лавах и пеплах образуются "андосоли" — плодородные темные почвы, богатые аморфными минеральными веществами. В связи с этим многие регионы активного вулканизма отмечены высокой плотностью населения, древней культурой, интенсивным земледелием (Япония, Индонезия и др.).

Обширна информация по геохимии отдельных типов осадочных пород. Для регионов России установлены статистически достоверные сведения о распределении в них многих элементов. В частности, весьма разнообразна геохимическая специализация осадочного чехла молодых платформ. Например, морские битуминозные глины поздней юры (берриаса) обогащены Мо, V, Си, Р и другими элементами; морские битуминозные глины и мергели эоцена — миоцена с костями рыб — Мо, V, РЗЭ, Р; морские фосфоритоносные песчано-глинистые отложения мела — палеогена — РЗЭ, Sr, Zr, аллювиальные пески и песчаники неогена с костями позвоночных — РЗЭ, Р, Th.

Ландшафты, в образовании которых участвует комплекс горных пород, близких в литологическом отношении, именуются монолитными. При этом речь идет о такой степени однородности, при которой различия не изменяют характер взаимодействия пород с другими частями ландшафта. К монолитным относятся ландшафты на гранитах, лессах, известняках и т.д. Гетеролитными называются ландшафты на различных горных породах, причем эти различия изменяют взаимодействие между горными породами и другими частями ландшафта. Таковы ландшафты на гранитах с сульфидными жилами, на морене, подстилаемой известняками, на песках, подстилаемых суглинком. Изучение региона желательно начинать с монолитных ландшафтов, так как это позволит установить основные закономерности.

Большинство геохимических ландшафтов сформировалось на различных породах, поэтому в основу выделения видов ландшафтов часто кладут не отдельные типы горных пород, а геологические формации, т.е. комплексы пород, образовавшиеся в определенных структурно-фациальных зонах. Примером служат флиш и красноцветы, которые состоят из чередующихся слоев песчаников, алевролитов, мергелей и других пород. Понятно, что ландшафт не может образоваться только на песчаниках или алевролитах, он развит на флише или красноцветах в целом.

Информация по геохимии формаций России велика. Так, углеродистые сланцы позднего протерозоя, кембрия, ордовика и девона обогащены Си, Pb, Zn, Р, V, Ni и другими элементами, фосфоритоносные породы кембрия, ордовика, юры, мела — РЗЭ, F, Sr, Nb и другими элементами, красноцветы и пестроцветы позднего протерозоя, кембрия, перми — Си, Zn. Геохимически специализированы и однотипные формации разных регионов. Так, для флиша Алтае-Саянской области характерны халькофильные и сидерофильные ассоциации элементов (Си, Pb, Ni, Со и др.), для флиша Верхоянья — W, Sn. По A.M. Данилевич и др., в осадочном чехле Туранской плиты терригенно-карбонатная формация неогена содержит в среднем 1,2.10"^% Мо, та же формация палеогенового возраста — уже 2,6.10"^%, юрская терригенная, угленосная и карбонатная формации — 8.10"^%. Не менее контрастны данные и по другим микроэлементам.

При геохимическом анализе формаций, как и при анализе пород, главное внимание уделяется окислительно- восстановительным и щелочно-кислотным условиям их образования. Так, B.C. Ерофеев и Ю.Г. Цеховский ассоциации континентальных отложений разделяют на сидерофильные (гумидные) и кальциефильные (аридные). Геохимическое изучение формаций включает выделение парагенных и запрещенных ассоциаций элементов, классов геохимических барьеров и связанных с ними концентраций элементов. Геохимия осадочных формаций зависит от многих причин, в первую очередь от условий осадкообразования, особенностей области сноса, последующих эпигенетических изменений, обязанных подземным водам.

Геохимические особенности платформ, щитов, складчатых областей имеют самое прямое отношение к химическому составу почв, осадков, вод, к развитию организмов, поэтому геохимию каждого ландшафта необходимо рассматривать в связи с общими тектоническими и металлогеническими закономерностями территории.

Пестроту элементарных ландшафтов, связанную с различием горных пород в условиях одного элемента мезорельефа (плоский водораздел, склон и т.д.), мы именуем литологической комплексностью.

Рельеф

Рельеф влияет на расположение элементарных ландшафтов, на соотношение механической и химической денудации, на водообмен и окислительно- восстановительные процессы, на степень гетеролитности ландшафта.

От высоты над уровнем моря, как известно, зависит вертикальная поясность климата и ландшафтов: с увеличением высоты уменьшается количество свободного кислорода, дефицит которого в первую очередь отражается на людях и животных (горная болезнь). Рост космического излучения и радиоактивности атмосферы с высотой также имеет геохимическое значение.

Высокие горные хребты препятствуют поступлению в ландшафт редких талассофильных элементов. Это доказано для йода, количество которого во многих горных ландшафтах понижено, что способствует развитию эндемического зоба.

На размещение элементарных ландшафтов большое влияние оказывает мезо- и микрорельеф. Перераспределяя атмосферные осадки, он создает часто гидрологическую комплексность элементарных ландшафтов, особенно характерную для Западно-Сибирской, Прикаспийской и других слабодренированных и недренированных низменностей. По С.С. Неуструеву, исключительно широко развиты гидрологические комплексы на плоских аккумулятивных равнинах. Только последующее эрозионное расчленение приводит к большему однообразию ландшафтов, соответствующих данным климатическим условиям. Комплексность элементарных ландшафтов в пределах одного мезорельефа может быть обусловлена также деятельностью ветра {дефляционная комплексность) и текучей воды {эрозионная комплексность). Все виды комплексности относятся к информационным характеристикам.

Комплексность почвенного покрова детально рассмотрена В.М. Фридландом, который выделил элементарный почвенный ареал (почва элементарного ландшафта) и его сочетания — почвенные комбинации. К ним относятся почвенные комплексы, пятнистости, сочетания, вариации, мозаики, ташеты и т.д. Эти построения важны и для геохимии ландшафта. В высоких горах на одном склоне местами распространены нивальные, горно-луговые, лесные и степные элементарные ландшафты. Все эти ландшафты мы относим к одному типу геохимического ландшафта, так как их связывает между собой водная миграция — сток. Отметим, что и на равнинах в один тип геохимического ландшафта входят элементарные ландшафты различных типов (сухая степь на каштановых почвах — солончак, хвойная тайга на подзолах — верховое болото и т.д.). Однако в горах различные типы элементарных ландшафтов характерны и для склонов, что на равнинах встречается редко. Следовательно, горный рельеф сильно усложняет строение геохимического ландшафта, увеличивает площадь его выявления и степень разнообразия.

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