Факультет

Студентам

Посетителям

Почвенно-геохимические спутники и антагонисты

Обзор геохимической подвижности важнейших продуктов выветривания и почвообразования при всей относительности описанных групп позволяет предвидеть и понимать поведение различных соединений в процессах формирования почв и почвенного покрова отдельных ландшафтов, континентов и их частей.

В природе редко достигается полное разделение продуктов почвообразования и выветривания. Обычно они растворяются, мигрируют и аккумулируются совместно в виде групп соединений-спутников. Это обусловливается сходством растворимости, путей образования или близостью биологического и почвенно-геохимического значения.

В первом приближении можно считать, что компоненты описанных выше пяти групп педогеохимической подвижности соединений и являются спутниками-мигрантами, спутниками-аккумулянтами. Многочисленные и вполне достоверные наблюдения свидетельствуют о том, что миграция и аккумуляция нитратов, хлоридов и сульфатов происходит совместно и часто сопровождается накоплением соединений брома, йода и бора. Это установлено для солончаковых пустынь Америки, Африки, Азии, юга Русской равнины, Кура-Араксинской низменности.

Общим правилом является совместная миграция и аккумуляция гипса, карбонатов и бикарбонатов кальция и магния и гуматов кальция. Гипс и углекислый кальций являются также постоянными геохимическими спутниками хлоридно-сульфатных аккумуляций. Карбонаты и бикарбонаты щелочей всегда сопровождаются мобильным кремнеземом, гуматами щелочей, нередко алюминатами щелочей в растворах, а в осадке — углекислым кальцием, монтмориллонитовыми глинами и палыгорскитом.

Совместно мигрируют и накапливаются фульваты и карбонаты железа, марганца, никеля, кобальта, меди. В остаточной коре выветривания образуются и совместно относительно накапливаются окислы и гидроокислы алюминия, железа, титана, кварц, коалинит.

Опаловидный и пылевидный кремнезем и кварц, углекислый кальций, коллоидный гумус, окислы железа и марганца и их фосфаты накапливаются совместно в сапропеле мелководных пресных озер, в торфяниках, глеевых горизонтах почв.

Компоненты каждой группы меньшей миграционной активности не только преимущественно задерживаются в элювиальных ландшафтах, но в виде спутников-примесей повсеместно в почвах и корах выветривания транзитных и аккумулятивных ландшафтов сопровождают компоненты ближайших групп возрастающей мобильности. Эту закономерность можно назвать «правилом сопровождения». Согласно этому правилу, например, аккумуляция в почвах нитратов, хлоридов, сульфатов должна или может сопровождаться аккумуляцией гипса, углекислого кальция, вторичного кварца, опала, полуторных окислов, глинных минералов.

В соответствии с этим же правилом аккумуляция фосфатов и карбонатов железа, алюминия, марганца должна сопровождаться ослабленной, но достаточно выраженной аккумуляцией компонентов IV и V групп, т. е. гидроокислов алюминия, железа, марганца, гуматов этих же металлов, кварца и глинных минералов. Подчиняясь этому правилу, компоненты I группы не сопровождают скопления II и особенно III и IV групп. И действительно, гипсовые и карбонатно-кальциевые аккумуляции, не содержащие скоплений нитратов, хлоридов и сульфатов щелочей, достаточно известны в природе (луговые мергели, коричневые почвы, некоторые черноземы). Общеизвестно также, что типичные аккумуляции компонентов IV и V групп (латериты, аллиты, ферраллиты, каолиниты) никогда не сопровождаются компонентами I и II групп, так как последние должны быть выщелочены ранее.

Отмечаются также еще более сложные явления, которые можно назвать почвенно-геохимической несовместимостью (антагонизмом). Геохимический антагонизм возникает между такими соединениями, которые, вступая в реакции между собой, полностью разрушаются и не аккумулируются, несмотря на приток. Весьма типичным примером педохимической несовместимости являются карбонаты (бикарбонаты) щелочей и гипс, сода и хлориды кальция, алюминаты натрия и гипс. Во всех этих сочетаниях щелочной компонент будет нейтрализоваться, а продукты реакции — превращаться в обычные пары геохимических спутников: карбонат кальция и сульфаты натрия, карбонаты кальция и хлориды натрия, окислы алюминия и сульфат натрия. При аэрации среды также несовместимы геохимически сульфиды железа и карбонаты кальция или сода. Окисление сульфидов сопровождается образованием серной кислоты, разрушением карбонатов и образованием гипса или сернокислого натрия на бескарбонатном фоне, обогащенном окислами железа. Гипсовые аккумуляции, окрашенные окислами железа и марганца, могут быть свидетелями подобного процесса образования и разрушения сульфидов в прошлом.

По тем же причинам геохимически несовместимы квасцы и углекислый кальций (приморские кислые солончаки). Несовместимы нитраты и сульфиды, так как нитраты не могут образоваться и удержаться в анаэробной обстановке, где формируются сульфиды. В сильнокислой почве (насыщенной обменными водородом и алюминием) невозможна аккумуляция карбонатов кальция, магния, натрия: эти соединения неизменно должны вступать в реакцию с кислой почвой и разрушаться.

Маловозможно в растворах совместное нахождение соединений SiO2, Al2O3, Fe(OH)3. Они неизбежно реагируют друг с другом, образуя осадки аморфных и окристаллизованных глин.

Явление почвенно-геохимической несовместимости соединений лежит в основе многих приемов химических и механических мелиораций (гипсование и кислование щелочных почв, плантаж и аэрация почв, известкование кислых почв). Как в природных почвенных процессах, так и в практике мелиораций накопление в растворе или в осадке одного из пары геохимических антагонистов может быть устойчивым лишь при полной ликвидации другого антагониста при условии постоянного притока первого компонента с грунтовыми водами, с поливными водами, в виде специальных препаратов или удобрений. Это правило особенно важно в практике известкования кислых и нейтрализации содовых почв и поддержания их плодородия.

Некоторые компоненты являются наиболее универсальными и повсеместными педохимическими спутниками любого почвообразовательного процесса. Это органический углерод, азот, кремнезем (аморфный или вторичный кварц), полуторные окислы и глинные минералы. Первичный почвообразовательный процесс (бактериальный, лишайниковый) или высокоразвитый черноземный почвообразовательный процесс, подводное почвообразование всегда дают продукты, обогащенные органическим углеродом и азотом, глинными минералами и вторичными соединениями кремния, образующими почвенный мелкозем. Эрозия и повторная седиментация, обособление, поднятие и расчленение аккумулятивных ландшафтов (террас, дельт) могут вызвать противоречивые процессы. Задача исследователя заключается в историческом анализе путем вычленения признаков реликтовых процессов и установления коррелирующих признаков новейших процессов, наложенных на реликты.

Судьба продуктов выветривания и почвообразования зависит от продолжительности соответствующего процесса, условий увлажнения местности, миграции, аккумуляции и суммарного баланса этих продуктов в почвах и их отдельных горизонтах.

Легкорастворимые соли в условиях элювиальных ландшафтов типичных пустынь сохраняются неопределенно длительное время в почвах и коре выветривания, не поддаваясь выщелачиванию. Напротив, в условиях влажных тропиков даже глинозем подвержен миграции и выносу. Выщелачивание гипса и углекислого кальция на ранних стадиях элювиального процесса (особенно в засушливом климате) отстает от выщелачивания хлоридов и сульфатов натрия и магния, поэтому гипс и углекислый кальций могут задерживаться надолго в элювиальных ландшафтах, как бы обнаруживая «относительное накопление».

Соединения кремния, железа, марганца, алюминия в этом отношении также проявляются двойственно. Кремнезем довольно интенсивно выносится из элювиальной коры выветривания. Однако, выпадая в осадок в форме диатомовых, а также при высыхании растворов и их замерзании, аморфный кремнезем отстает в выносе от солей и относительное накопление его обнаруживается в коре выветривания и почвах. Обычно наблюдается и остаточное «относительное» накопление кварца, но и он при большой длительности тропического элювиального выветривания постепенно выносится из коры выветривания.

Наименее подвижными компонентами считаются окислы железа и особенно алюминия. Их соединения — типичные остаточные компоненты в элювиальной и окислительной коре выветривания. Однако в специфических случаях и они отличаются значительной педохимической активностью: образуют иллювиальные горизонты, конкреции, хардпены, рудные аккумуляции не только на суше, но даже в лагунах и на шельфах континентов.

Таким образом, понятие о мобильности или пассивности соединений в процессах почвообразования относительно. В зависимости от продолжительности и стадийности процесса и конкретных условий среды поведение продуктов почвообразования может быть совершенно противоположным. Задача исследователя — разобраться в истории и в сочетании этих сложных процессов в регионах исследований и сооружений крупных оросительных или осушительных систем.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: