ОЦЕНКА МИГРАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ В ГОРНО-ЛЕСНЫХ БУРЫХ ПОЧВАХ (ЮЖНЫЙ СКЛОН Б. КАВКАЗА)

1

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова

zadeh A.I. Исаев С.А. Бабаев Ф.М. Выявлены особенности распределения элементов в системе породы-почвы в результате почвообразовательного процесса в горно-лесных бурых почвах. Статья в формате PDF 252 KB почвыпочвообразующие породыэлементымиграцииаккумуляция

Почвенно-геохимические процессы являются фактором, способствующим преобразованию минерального субстрата почвообразующих пород. Цель работы заключалась в том, чтобы на основании сопряженного сравнения содержаний элементов в системе породы-почвы оценить хаpaктер миграционно-аккумулятивных процессов перераспределения элементов в результате процессов буроземообразования и степень выраженности этого процесса. Объектом исследования являются горно-лесные бурые почвы (гор.А) на среднеюрских (J2A, Jbj, J2bt), верхнеюрских (J3t), нижнемеловых (K1v, K1h), верхнемеловых (K2cm) отложениях. В породах и почвах определено содержание Cu, Pb, Co, Ni, V, Cr, Ti, Mn (спектральный анализ) и вычислены коэффициенты аккумуляции (отношение содержания элемента в почве к содержанию в породе) (табл. 1).

Таблица 1

Содержание элементов в породах и почвах (n⋅10-3 %) и коэффициенты аккумуляции (Ка)

	Cu			Pb			Co
	Породы	Почвы	Ка	Породы	Почвы	Ка	Породы	Почвы	Ка
J2a J2a J2bi J2bt J3t K1v K1v K1v K1h K1h K2cm K2cm K2cm	2,9 5,3 4,4 3,8 2,0 3,5 2,2 4,8 3,8 3,8 4,4 1,7 4,3	1,4 3,3 1,2 1,6 1,0 2,8 1,9 3,7 2,3 4,9 2,8 1,6 6,1	0,5 0,6 0,3 0,4 0,5 0,8 0,9 0,8 0,6 1,3 0,6 0,9 1,4	0,9 1,5 1,1 2,2 1,5 1,0 0,8 1,1 0,7 1,0 1,3 0,7 0,6	0,8 3,8 0,7 0,6 0,8 1,2 0,9 1,1 1,0 1,2 0,9 0,8 1,4	0,9 2,5 0,7 0,3 0,5 1,2 1,1 1,0 1,4 1,2 0,7 1,1 2,1	1,3 1,6 1,8 1,7 1,0 1,5 1,6 1,8 1,4 1,4 1,6 1,0 1,7	1,4 1,5 1,3 1,2 1,5 1,8 1,2 2,5 1,4 1,8 1,7 1,0 2,6	1,1 0,9 0,7 0,7 1,5 1,2 0,8 1,4 1,0 1,2 1,1 1,0 1,5

На основе коэффициента Стьюдента установлено, что при нормальном распределении элементов в почвах и породах различия между средними являются достоверными при следующих отношениях средних содержаний:  

Cu	Pb	Zn	Co	Ni	V	Cr	Ti	Mn
1,3	1,3	1,2	1,3	1,3	1,25	1,3	1,6	1,25

В среднем значимыми можно считать различия, начиная с отношения Х₁:Х₂ = 1,3 или Х₂:Х₁ = 0,7.

Анализ содержаний элементов в системе юрские породы-почвы, меловые породы-почвы показывает, что на породах разного минералогического состава процессы перераспределения элементов имеют свои особенности.

На основе коэффициента аккумуляции выделены два типа распределения Cu, Pb, Co, Ni, V, Cr в горно-лесных бурых почвах: элювиальный в почвах на юрских отложениях в пределах Ка 0,3-0,9 (в среднем 0,5) и преимущественно слабо дифференцированный в почвах на меловых отложениях в пределах Ка 0,8-1,3 (в среднем 1,2). Отклонения, которые наблюдаются в отношении Pb (J₂a, Ka-2,5) связаны с тем, что пробы отобраны в районах, в которых присутствуют металлогенические зоны.

Итогом почвообразования на среднеюрских отложениях является дифференцированный профиль, в гумусовом горизонте которого содержание Cu, Pb, Co, Ni, V, Cr в 1,3-3 раза ниже по сравнению с породой. Согласно критерию Стьюдента, процесс миграции этих элементов можно считать достоверным, то есть вынос элементов из гумусового горизонта в почвах на юрских отложениях определяется факторами генетическими.

В почвах на верхнеюрских отложениях титона, представленных органогенными известняками и доломитами, наблюдается миграция из гумусового горизонта Cu, Pb, Ni, Cr и аккумуляция Co и V.

Таблица 1 (продолжение)

Содержание элементов в породах и почвах (n⋅10-3 %) и коэффициенты аккумуляции (Ка)

	Ni			V			Cr
	Породы	Почвы	Ка	Породы	Почвы	Ка	Породы	Почвы	Ка
J2a J2a J2bi J2bt J3t K1v K1v K1v K1h K1h K2cm K2cm K2cm	5,3 6,0 6,7 6,7 4,2 3,8 2,7 4,4 4,1 7,2 5,9 1,9 2,8	2,2 4,8 2,6 2,0 2,1 6,5 4,6 3,4 3,2 5,7 5,3 2,3 5,1	0,4 0,8 0,4 0,3 0,5 1,7 1,7 0,8 0,8 0,8 0,9 1,2 1,8	16,2 15,3 16,1 15,7 5,5 10,4 3,9 18,8 6,5 13,1 11,7 7,5 9,7	7,6 8,9 9,2 7,0 7,9 12,3 10,7 21,2 6,4 15,6 10,1 6,4 7,8	0,5 0,6 0,6 0,4 1,5 1,2 2,7 1,1 1,0 1,2 0,9 0,9 0,8	6,3 6,4 5,9 5,3 4,3 4,4 2,0 5,7 4,7 6,4 5,7 3,6 3,1	3,9 5,2 3,8 2,9 2,9 5,3 6,9 3,9 4,0 5,5 4,1 3,7 4,8	0,6 0,8 0,6 0,5 0,7 1,2 3,4 0,7 0,8 0,9 0,7 1,0 1,5

В почвах на меловых отложениях распределение Cu относится к слабо элювиальному типу, проявляясь в тенденции миграции Cu в пределах Ка 0,6-0,9. Содержание Pb, Co, Ni, V, Cr в гумусовом горизонте почв варьирует на уровне, близком к содержанию в породах.

В почвах на меловых отложениях выделяется группа элементов Ti-V-Cr, для которых возможен аккумулятивный тип распределения (Ка = 1,2-3,4). На основе кластерного анализа выявляется, что эти элементы в меловых породах образуют ассоциацию, существенную на 1 % уровне значимости, что свидетельствует о том, что они входят в одну минеральную компоненту. В процессе почвообразования содержание ее или остается на уровне содержания в породе, или имеет место ее накопление.

Таблица 1 (продолжение)

Содержание элементов в породах и почвах (n⋅10-3 %) и коэффициенты аккумуляции (Ка)

	Ti			Mn
	Породы	Почвы	Ка	Породы	Почвы	Ка
J2a J2a J2bi J2bt J3t K1v K1v K1v K1h K1h K2cm K2cm K2cm	160 193 162 100 66 86 50 125 76 140 132 168 149	235 204 338 189 217 192 369 122 97 293 135 323 333	1,5 1,1 2,1 1,9 3,3 2,2 7,3 1,0 1,3 2,1 1,0 1,9 2,2	31 41 37 32 85 52 57 16 75 33 46 47 58	48 182 61 58 39 71 45 67 28 43 60 21 55	1,5 4,4 1,7 1,6 0,3 1,4 0,8 4,3 0,6 1,3 1,3 0,4 0,9

К элементам, которые имеют тенденцию накапливаться в гумусовом горизонте почв как на юрских, так и на меловых породах, то есть независимо от типа пород, относится Ti, степень накопления которого определяется значениями Ка 1,0-3,3. Можно полагать, что аккумуляция Ti связана с тем, что Ti находится в устойчивых к химическому выветриванию минералах. Фактором аккумуляции является и органическое вещество почв, корреляционная зависимость между которым и Ti является положительной, до уровня значимости [2].

Сопряженный анализ содержаний Mn в системе породы-почвы показывает, что в почвах на среднеюрских породах происходит аккумуляция Mn (Ка = 1,5-1,7), а в почвах на меловых отложениях устойчивой тенденции распределения Mn не выявляется (Ка = 0,4-1,4). Связано это с тем, что в меловых породах и в отложениях титона выделяются две формы Mn: Mn в рассеянном состоянии в минералах и Mn в марганцевых конкрециях, окислах и гидратах окисей, определяя содержание аномальных концентраций (0,2-1-6 %). И именно содержание аномальных форм Mn снижается в почвах: в породах они составляют 7-17 % от объема выборки, а в почвах - около 2 %. Можно полагать, что в гумусовом горизонте почв происходит растворение марганцевых конкреций.

Миграционный механизм элементов в профиле почв определяется физико-химическими процессами, в частности карбонатным равновесием. Тот факт, что миграция Pb, Co, Ni, V, Cr наблюдается в почвах на юрских отложениях и не наблюдается в почвах на меловых отложениях, дает основание полагать, что одним из факторов геохимической подвижности этих элементов в почвах на юрских отложениях является более низкая карбонатность юрских отложений, представленных песчано-глинистой фацией, и, соответственно, низкая величина рН: величина рН в ааленских и байосских отложениях 7,0-7,5, в почвах на продуктах выветривания глинистых сланцев и песчаников 4,8-6,5, то есть является слабокислой-нейтральной. Величина рН в меловых отложениях и в отложениях титона, представленных известковистыми песчаниками и глинами, 7,9-8,9, в почвах на этих породах - 6,7-8,0, то есть является нейтральной-слабощелочной.

Для горно-лесных бурых почв Азербайджана хаpaктерен процесс лессиважа, процесс выноса из верхней части профиля илисто-коллоидной фpaкции. Степень выраженности этого процесса, интенсивность коллоидной миграции тесно связаны с хаpaктером почвообразующих пород: способствует подвижности этих частиц слабокислая, ближе к нейтральной реакция среды, наличие глинистых минералов, обедненность почв основаниями [1]. Именно с этими условиями, по-видимому, связаны особенности миграции Cu, Pb, Co, Ni, V, Cr, Ti, Mn в горно-лесных бурых почвах южного склона Б.Кавказа на юрских и меловых породах.

Гипергенная миграция элементов в горно-лесных бурых почвах Карпат [3] близка к хаpaктеру внутрипочвенной дифференциации элементов в почвах южного склона Б. Кавказа. Для широколиственных ландшафтов Карпат с горно-лесными бурыми почвами кислой коры выветривания хаpaктерны умеренно промывной режим, интенсивный биологический круговорот, преобладание окислительных условий, повышенное содержание коллоидов и наличие адсорбционно активных вторичных минералов. Коэффициент аккумуляции для Cu, Ni, Co, V, Cr, Zn, Mn колeблется в пределах 0,5-0,9-1,1, для Ti и Zr - 1,4-1,8. Условия гипергенной миграции в горно-лесных бурых почвах переходных к карбонатной коре выветривания определяются насыщенностью коллоидного комплекса обменными основаниями, тяжелым механическим составом. Большинство металлов образует в этих условиях устойчивые ореолы рассеяния: Ка для Cu, Ni, Co, V, Cr, Ti, Zn составляет 1,1-2,0.

Таким образом, почвообразовательный процесс, проявляясь в миграционно-аккумулятивных процессах, на уровне существенности изменяет геохимическую обстановку. Если содержание элементов в юрских и меловых породах варьирует в близких пределах, то в гумусовом горизонте почв на юрских отложениях содержание Cu, Pb, Co, Ni, V, Cr существенно (в 1,3-2 раза) ниже по сравнению с почвами на меловых отложениях.

Список литературы

1. Гасанов Б.И. Буроземообразование в лесных почвах Азербайджана. - Баку: Элм, 1983. - 137 с.
2. Исаев С.А., Рагим-заде А.И., Бабаев Ф.М. Корреляционные связи гумус-элементы в почвах (южный, юго-восточный склоны Б. Кавказа) // Современные наукоемкие технологии. - 2009. - №11. - С. 17-20.
3. Сущик Ю.Я. Геохимия зоны гипергенеза Украинских Карпат. - Киев: Наук. думка, 1988. - 120 с.

---