Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Генезис и география почв на красноцветных породах европейской территории России

ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Генезис и география почв на красноцветных породах европейской территории России"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СОФЬЯ НИКОЛАЕВНА ЛЕСОВАЯ

ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ НА КРАСНОЦВЕ ГНЫХ ПОРОДАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ

специальность 25.00.23 физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации на соискание ученой с тепени доктора географических наук

Санкт-Петербург -2006-

Работа выполнена на кафедре почвоведения и экологии почв биолого-почвенного факультета Санкт-Петербургского государственного университета

Официальные оппоненты:

Доктор географических наук

Всеволод Всеволодович Добровольский

Доктор сельскохозяйственных наук Валентин Дмитриевич Тонконогов

Ведущая организация: Институт биологии Коми НЦРАН

Защита диссертации состоится «14» февраля 2006 г в 15 часов на заседании Диссертационного Совета Д 212. 232. 20 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу:

199179, Санкт-Петербург, 10-я линия В.О., д.ЗЗ, аудитория 74.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. A.M. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская набережная, д.7/9.

Автореферат разослан " 4 " января 2006 г

Доктор географических наук Кирилл Валентинович Чистяков

Ученый секретарь диссертационного совета к. г. н.

В. В. Ятманова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из наиболее актуальных проблем географии почв является выявление соотношения биоклиматогенных и литогенных закономерностей формирования современного почвенного покрова Земли. Ее решение требует как глубоких знаний о почвообразующих породах, так и анализа взаимосвязи литологического фактора и почвообразования в различных биоклиматических условиях. Наиболее перспективны в этом плане почвы с ярко выраженными литогенными признаками, примером которых являются почвы на красноцветных почвообразующих породах. За геологическую историю зона распространения красноцветных отложений сокращалась (Геологические формации, 1981). В настоящее время основные ареалы почвообразующих пород, имеющих красную окраску, расположены в тропических и субтропических регионах, а на дневную поверхность умеренного пояса красноцветные породы различного возраста и состава выходят небольшими разобщенными ареалами, что и обусловило незначительное участие почв на красноцветных породах в почвенном покрове. Тем не менее, изучение этих почв очень важно для понимания глобальных закономерностей почвообразования, в связи с чем почвы на красноцветных породах европейской территории России (ЕТР) в довольно широком географическом диапазоне исследовались, начинал с прошлого века (Гордяпш, 1889; Глинка, 1903; Ризположенский, 1909; Красюк, 1925; и др.). Несмотря на длительную историю изучения в ряде случаев остаются весьма противоречивыми представления о закономерностях их географического распространения и генезиса. Истинная картина почвообразования затушевывается локальностью распространения красноцветных пород, постепенным характером переходов к почвам на четвертичных отложениях, а также часто случайным характером их изучения. В результате не было • сделано процессно-генетического анализа этих почв, не выявлены закономерности географической изменчивости в связи с биоклиматическим и литогенным факторами. Не изучены в достаточной мере минералогический состав, степень его устойчивости к внешним факторам. Остается открытым вопрос о роли (гидро)оксидов железа, их взаимодействия с глинистыми "минералами. Не выявлены механизмы устойчивости слабодифференцирован-ных почв на красноцветных породах к процессам текстурной и А1-Ре-гумусовой дифференциации. Неизвестно влияние красноцветных пород на характер гумусообразования и экосистемная роль почв на красноцветных породах. Не проводилось сравнения характера почвообразования на красноцветных породах в условиях умеренного и тропического пояса. Не решен вопрос классификационной принадлежности почв с ярко выраженной литогенной спецификой, что стало особенно актуально в связи с выходом в свет новой Классификации и диагностики почв России (2004). Целью работы является выявление основных закономерностей географического распространения почв на красноцветных породах ЕТР, а также специфики почвообразования в связи с минералогическим составом

тонких фракций, трансформациями слоистых силикатов и (гидро)оксидов железа. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи.

1. Выявить и типизировать ареалы красноцветиых почвообразующих пород по их минералогическому и гранулометрическому составам.

2. Изучить основные закономерности географического распространения почв на красноцветиых породах ЕТР, рассмотреть их биокшгматогенные и литогенные ряды.

3. Изучить морфологические, аналитические свойства, а также состав (гидр)оксидов железа и глинистых минералов в наиболее представительных профилях почв на красноцветиых отложениях ЕТР, развитых в широком географическом диапазоне таежной зоны и лесостепи. На основагош исследования специфики распределения отдельных групп глинистых минералов и (гидро)оксидов железа, их трансформаций и взаимовлияния определить комплекс наиболее значимых минералогических признаков: (а) литогенно обусловленных и (б) сформированных под воздействием современного педогенеза.

4. Выявить наборы элементарных почвообразовательных процессов (ЭПП) и причины сходства/ различия генезиса почв на красноцветиых породах и на некрасноцветных четвертичных отложениях ЕТР на основании морфохимического исследования и детального изучения (гидро)оксндов железа и глинистых минералов.

5. Определить классификационную принадлежность почв на красноцветиых породах, апробировать новую классификационную систему почв России для этих специфических почв и, в случае необходимости, предложить пути ее усовершенствования

Объекты исследования. Решение поставленных задач проведено в широком географическом диапазоне от северной тайги до лесостепи - в Архангельской, Пермской, Ленинградской, Белгородской областях. Исследовались почвы, распространение которых приурочено к выходам красноцветиых дочетвертичных пород. Почвообразующими породами выступают элюво-делювий и дериваты красноцветиых отложений различного возраста, минералогического и гранулометрического составов, в которых по аналитическим и минералогическим данным минимальна примесь четвертичного материала. В анализ также включены почвы на красноцветиых отложениях, исследованные в других регионах ЕТР (Татария, Чувашия, Кировская область) и описанные в литературе. Защищаемые положения.

1. Красноцвет1ше лочвообразующие породы ЕТР не являются единой общностью из-за различия в генезисе, литологии и составе глинистых минералов. В силу существующих различий они по-разному предопределяют протекающее на них почвообразование. В связи с этим почвы на красноцветиых отложениях ЕТР не относятся к единой генетической группе, что обусловлено различиями в минералогическом и гранулометрическом составах их материнских пород.

2. Закономерности географического распределения и генезиса почв на красноцветных отложениях ЕТР определены биоюшматогенными и лжогенньми факторами. В биоклиматогемном ряду почв на красноцветных породах наиболее сенсорными (чувствительными) к изменению условий среды являются почвы на бескарбонатных суглинистых породах, наименее -на карбонатных породах независимо от их гранулометрического состава.

3. Красноцветные почвообразутощие породы ЕТР предопределяют развитие преимущественно метаморфического направления почвообразования в отличие от элювиально-иллювиального и альфегумусового в почвах на некрасноцветных четвертичных субстратах. Состав глинистых минералов не имеет существенной роли при почвообразовании на красноцветных карбонатных и тяжелосуглинисто — глинистых бескарбонатных породах и является определяющим на супесчано — суглинистых. В последнем случае наиболее ярко развивается педогенно обусловленная трансформация унаследованных (гидро)оксидов железа.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые проведено комплексное систематическое исследование почв на красноцветных почвообразующих породах ЕТР от северной тайги до лесостепи. В результате:

1. Выявлены закономерности географического распространения и генезиса почв на красноцветных породах в зависимости от минералогического и гранулометрического составов пород. Охарактеризованы биоклиматогенные и лигогенные ряды почв на красноцветных отложениях в пределах ЕТР: выявлены черты сходства и различия почвообразования на красноцветных породах в пределах северной, южной тайги и лесостепи, а также между природными зонами.

2. Определен набор элементарных почвообразовательных процессов; показано, что общими, ведущими ЭПП, во всех автоморфных почвах таежных и лесных экосистем выступают процессы брюиификации и оструктуривания, в то время как набор и интенсивность проявления остальных ЭПП изменяются. Оценен вклад каждого из них в формировании биоклиматогенного и литогенного рядов почв на красноцветных отложениях ЕТР. Обнаружено, что красноцветные породы обусловливают смещение почвообразования от «зонального» элювиально-иллювиального к метаморфическому.

3. Выявлены специфика и географические закономерности трансформационных трендов глинистых минералов и (гидро)оксидов железа, а также комплексы литогенных и педогенных характеристик минералогического состава почв на красноцветных породах ЕТР. К литогенным относятся унаследованный фазовый состав (а) глинистых минералов (преимущественно слюдистый на севере и северо-западе ЕТР, смектитовый па востоке, слюда-смектитовый на юге и частично на севере) и (б) термодинамически стабильных (гидро)оксидов железа (гематит, гетит). Педогенными являются термодинамически нестабильные минералы железа (фероксигиг, ферригидрит) и неупорядоченные смешаннослойные фазы

слоистых силикатов, возникшие в результате деградации глинистых минералов при почвообразовании.

4. Определено классификационное положение почв -на красноцветных отложениях ЕТР. Показано, что, несмотря на широкий диапазон биоклиматических условий «северная тайга — лесостепь» и разнообразие красноцветных пород, в исследованных почвах отсутствует текстурный (глинисто-иллювиальный) горизонт ВТ, характерный дня «зональных» подзолистых, дерново-подзолистых и серых почв. В них диагностируется метаморфический горизонт ВМ (BFM).

5. Показано, что, несмотря на существенные различия в биоклиматических условиях, возрасте и составе глинистых минералов, почвообразование на красноцветных породах умеренного пояса в основных чертах сходно с педогенным преобразованием красных субстратов в субтропических и тропических областях с гумидным и семигумидным климатом. Практическая значимость. Проведенные исследования показали возможность использования классификации и диагностики почв России (2004) для классифицирования редких и специфичных почв на красноцветных отложениях. При выполнении работы разработан ряд предложений по диагностике некоторых горизонтов и расширению списка типов и подтипов почв для новой национальной классификационной системы. Проведенные исследования внесли вклад в инвентаризацию почвенных ресурсов Пинежского заповедника, и на основе работы подготовлены материалы для Красной книги почв России. Данные об экосистемной роли почв на красноцветных отложениях необходимы для программ по изучению и сохранению биоразнообразия России. Результаты работы использованы при чтении курсов на биолого-почвенном факультете Санкт-Петербургского государственного университета: "Экосистемы России", "Минералогия почв", «Почвоведение с основами географии почв».

Апробация работы. Основные положения доложены на Международных конференциях: 17 Конгрессе почвоведов (Бангкок, 2002), "Eurosoil" (Фрейбург, 2004), "Interclay" (Байя-Бланка, 2001), "Euroclay" (Краков, 1999, Модема, 2003), XIY и XY совещаниях, по рентгенографии минералов (Санкт-Петербург, 1999, 2003). Результаты работы были представлены также на объединенном заседании YII (минералогия почв), V (генезис и география почв) комиссий и подкомиссии по микроморфологии почв ДОП в Почвенном институте им. В.В. Докучаева (Москва, 2003). ■.

Структура работы. Диссертация изложена на 315 стр. текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, и приложений, содержит 31 таблицу, 41 рисунок в основном тексте, список литературы состоит из 246 источников. Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность за помощь на различных этапах выполнения работы проф., д.с.х.н. Н.П. Чижиковой л д.с.х.н. Ю.Н. Водяницкому (Почвенный ин-т), к.г.н. C.B. Горячкину (ИГРАН), проф. Е. Касбому (гос. университет г. Грейфсвальд, Германия),

* Далее по тексту классификация (2004)

проф., д.г.м.н. Э.А. Гойло (СПбГУ). Автор признательна научному консультанту, проф. Б.Ф. Апарину за постоянную многолетнюю поддержку, а также директору БНИИ СПбГУ проф. Д.В. Оснпову и коллегам — сотрудникам кафедры почвоведения: проф. H.H. Матинян, доц. Г.А. Касаткиной и H.H. Федоровой, а также проф., д.г.н. A.C. Федорову (СПбГУ). Значительная часть работы была выполнена при финансовой поддержке фондов РФФИ (№ 00-04-48269, 01-04-48815), RSS (№ 841/2000), DAAD (№325/2002). СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Состав, генезис, распространение красиоцветных пород ЕТР и почвообразование на них: современные представления.

Происхождение красиоцветных отложений. Красноцветные толщи отлагались в различное время, они относятся к континентальным образованиям (пролювиальные, делювиально-пролювиальные, аллювиальные, озерные, дельтовые, эоловые), реже - прибрежных частей морей к характеризуются литологическнм разнообразием (Рухни, 1948; Перельман, 1954; Страхов, 1962; Сочава, 1968; Верзилин, 1970; Цехов-ский, 1987). Их формирование возможно как в гумидном, так и аридном климате. Необходимым условием красной окраски считается преобладание трехвалентного железа над двухвалентным: Fe +/ Fe.2^>3 (Страхов и др., 1959; Гипергенные окислы... 1975). Общим свойством всех красиоцветных пород независимо от генезиса и состава является окраска. Носителем красного цвета считается, как высокодисперсное глинистое вещество, в котором аккумул1фуются. оксиды железа, не имеющие кристаллического строения (Добровольский, 198J; Черняховский, 1991), так и непосредственно оксид железа -.гематит (аРегОз), который найден во всех красиоцветных породах (Bigham, et. al., 1978 и др.).

В . настоящее время нет единого мнения относительно механизма формирования красящего пигмента. Описаны как автохтонные, так н алдохтонные варианты. Среди автохтонных выделяются гипергенные и ггтогенные условия преобразования субстрата. Гипергенное формирование красноцветного -пигмента возможно при (а) окислении железобактериями сульфидов, железа,-. находящихся в карбонатных породах (Глазовская, Парфенова, 1974); _ (б) выветривании железообогащенных силикатов, являющихся источником, железа (Глинка, 1903; Полынов, 1941; Гинзбург, 1963; Черняховский, 1991). Гиттогенное формирование красноцветного ■ пигмента связано с гидротермальным метасоматозом (Соколов, 1997). Считается возможным сочетание гипергенного преобразования и пшогенной проработки субстрата (Разумова, 1977). Аллпхтонные. (1). Красноцветный материал поступает в области осаждения (а) с коллоидными растворами (Рухин,,.1948; Верзилин, 1970 и др.); (б) в смеси с глинистыми частицами (Krynine, 1948; Анатольева, 19-71). ^ (2). Перемещение некрасноцвегного раствора бикарбоната железа Fef HCOi):- Далее, автохтонно, форм1груется сначала ферригидрит (Fe5H0g*4H20), затем в результате его дегидратации гематит (Гцпергенные окислы... 1975). В дальнейшем было показано, что в

почвах формирование красной окраски происходит в результате трансформации ферригидрита в гематит (М1сЬа1е1 е1 а1, 1993).

Красноцветные отложения рассматриваются как горизонт коры выветривания (Гинзбург, 1963), так и самостоятельное пшергенное образование (Добровольский, Урушадзе, 1990). Считается, что выветривание и переотложение пород может происходить в климатической обстановке, отличной от той, в которой они сформировались (Перельман, 1954). География красноцвстпых почвообразующих пород ЕТР. Красноцветные отложения различного возраста и состава выходят на дневную поверхность на севере, востоке, северо-западе и юге ЕТР. На севере ЕТР описаны красноцветные почвообразующие породы: (а) терские (девонские) песчаники южного побережья Кольского полуострова (Никонов, 1987); (б) пермские алевритовые, глинистые отложения различной степени карбонатиости в восточной части Беломорско-Кулойского плато, а также в придолинных частях водораздельных пространств бассейнов рек Мезень, Пинега и Северная Двина (Красюк, 1925). На северо-западе ЕТР в бассейне реки Луга красноцветные почвообразующие породы представлены бескарбонатной и карбонатной локальными моренами супесчаного либо глинистого состава, обогащенными девонским материалом (Гагарина и др., 1995). На востоке ЕТР пермские красноцветные карбонатные отложения либо их переотложенные карбонатные и бескарбонатные дериваты выступают в качестве почвообразующих пород на обширных территориях Среднего Поволжья и Заволжья (бассейн Камы и ее притоков Вятки и Белой) (Почвы Татарии, 1962; Коротаев 1962; Тюлин, 1976; Газизуллин 1995; Добровольский и др. 1992; и др.). На юге ЕТР красно-бурые неогеновые глины являются почвообразующими в придолинных частях водоразделов бассейнов рек среднего и нижнего Днепра (Ворскла, Сейм и др.), среднего Дона (Тихая Сосна и др.) (Счастная, 1965 и др., 1995), нижнего Дона.

Почвообразование па краспоцветных породах ЕТР. Несмотря на длительную историю изучения в отечественной литературе нет единого мнения относительно специфики почвообразования на краспоцветных отложениях. Напротив, получены довольно противоречивые данные. "В северотаежной подзоне ЕТР на красноцветном суглинистом субстрате описаны почвы (а) с недифференцированным профилем (Красюк, 1925; Горячкин, 1987; Горячкин, Макеев, 1991); (б) со слабодифференцированнъщ профилем (Понагайбо, 1929; Рубцов, 1964; Гагарина и др., 1965; Паршевников, 1966); а также (в) почвы текстурио-дифференцировапчые'по. подзолистому типу' (Кащенко, Яшин, 1983). В северо-западных районах южной тайги на красноцветных локальных моренах, обогащенных девонским материалом, выделяют дерново-подзолистые почвы, с ослабленной дифференциацией профиля по сравнению с почвами на основной морене. (Гагарина и др., 1995). Показано, что в явтоморфных позициях на карбонатных красноцветных породах военных районов южной тайги при

' курсивом даны авторские названия

близком залегании карбонатного материала (до 50 см) развиваются дерново-карбонатные почвы, к глубококарбонатным красноцветным породам приурочены коричнево-бурые почвы, со слабодифференцированным профилем при отсутствии элювиального горизонта. На бескарбонатных глинах в автоморфных позициях развиваются дериово-слабоподзолистые почвы (Коротаев, 1962; Тюлин, 1973; Светлова, 1985; Светлова, Градусов, 1985; Морозов и др., 1987; Добровольский и др., 1992). В лесостепной зоне восточных районов ЕТР (Среднее Поволжье) почвы на красноцветных отложениях характеризуются слабодифференцированным профилем. Они классифицируются как — коричнево-бурые и относятся к бурым лесным литогенным (Газизуллин, 1995; Газизуллин, Сабиров, 1997; Захаров, 2004). В южных районах лесостепи (долины Ворсклы, Тихсй Сосны) на красноцветных породах тяжелого гранулометрического состава описаны серые лесные почвы, отличающиеся меньшей днфференцпрованностью профиля, большей гумусированностью по сравнению с преобладающими серыми лесными на лессовидных суглинках (Всеволодова-Перель и др., 1995; Градусов и др., 1974).

Таким образом, несмотря на широкий разброс мнений, относительно классификационной принадлежности почв на красноцветных породах ЕТР, практически все авторы, за исключением некоторых, изучавших северные варианты, указывают на ослабление «зональных» элювиальных процессов при почвообразовании на красноцветных отложениях. Основными причинами, определяющими специфику почв на красноцветных отложениях ЕТР, называют наличие железистых пленок, препятствующих отбеливанию минералов, богатство минералогического состава крупных фракций красноцветных пород легко выветривающимися минералами. Однако следует отметать, что изучение почвообразования на красноцветных породах не было систематическим, а имело узко региональный, а иногда и случайный нецеленаправленный характер, когда красноцветные почвы рассматривались вместе с почвами на других субстратах. Разобщенность исследований в пространстве и во времени привело к тому, что почвы на красноцветных породах ЕТР изучены на основе различных методов и подходов, часто не охватывающих важнейшего в этих случаях анализа глинистых минералов и (гидро)оксидов железа, а также 1« взаимодействия. Это, на наш взгляд, и явилось причтшой отсутствия общей концепщш, объясняющей формирование почв на красноцветных породах в их основных ареалах в пределах ЕТР, а также возникновения многих противоречащих друг другу данных и генетико-классификационных представлений.

Глава 2. Принципы отбора объектов и методы их исследования.

Проведенный анализ литературы показал, что наибольшее число противоречий в понимании генезиса и географии почв на красноцветных породах существует для почв северной тайги из-за их метшей изученности. Почвы южной тайги и лесостепи, особенно в восточной части ЕТР, исследованы значительно лучше и полнее. Существует немало почвенно-генетических работ, в том числе и с привлечением данных по минералогии

слоистых силикатов и (гидро)оксидов железа по этим регионам. Стратегия отбора собственных объектов основывалась в первую очередь на оценке разнообразия северо-таежных почв различных красноцветных

почвообразующих пород в разных условиях рельефа. В других природных зонах объекты выбирались по принципу дополнения наименее изученных вариантов. В связи с этим в систематический анализ почвообразования на красноцветных отложениях включены как наши собственные, так и данные других авторов (Градусов и др, 1974; Светлова, Градусов, 1985; Добровольский и др, 1992; Газизуллин, 1995; Газизуллин, Сабиров, 1997 и др.). Дня выбора собственных объектов анализировались геологические, картографические материалы и космоснимкп, после чего проводились полевые маршруты и закладывались ключевые участки под естественной растительностью. Опорные разрезы выбирались на основе рандомизированного опробования почвенного покрова десятками разрезов и полуям. Критериями отбора объектов являлись, с одной стороны, представительность среди почв на красноцветном материале в почвенном покрове, а, с другой, наименьшая примесь четвертичного материала. Переходы к почвам на гетерогенных породах, с примесью красноцветного материала, в пространстве постепенны, что часто затушевывает истинную картину почвообразования на дериватах красноцветных пород. Поэтому при выборе реперных разрезов особое внимание уделялось однородности (а) гранулометрического состава (равномерности распределения пылеватых и песчаных фракций), (б) минералогического состава тонких фракций и специфике (гидро)оксидов железа.

Для характеристики цвета образцов применена шкала Манселла. Использовался комплекс физических и химических методов. Общая характеристика свойств проведена по общепринятым методикам (Аринушкина, 1970). Илистые и тонкопылеватые фракции выделены по методу Горбунова (1963). Качественный фазовый состав оксидов железа, слоистых силикатов, направления их трансформаций изучены с помощью методов мессбауэровской спектроскопии, дискретного термомагнитного анализа, рентген-дифрактометрии, сканирующей электронной микроскопии, трансмиссионной электронной микроскопии с локальным химическим анализом. Приведены диагностические параметры: (1) состояния железа в глинистых минералах по результатам мессбауэровской спектроскопии (Johnston, Cardile, 1987; Luca, 1991 и др.); в основе расчетов лежит модель Ципурского и Дрица (Tsiporsky, Drits, 1984); (2) глинистых минералов по данным трансмиссионной электронной микроскопии с локальным химическим анализом (Kasbohm et. al., 2002), в основе - модель Костера (Köster, 1977). В соответствии с номенклатурой слюд, принятой Международной минералогической ассоциацией (IMA, 1998), вместо термина «гидрослюда» используется термин «слюда с дефицитом катионов». Глава 3. Условия почвообразования на красноцветных породах ЕТР. Общая характеристика условий формирования почв - объектов исследования, развивающихся в автоморфных позициях, приведена в таблице (табл.1).

Таблица 1. Условия формирования почв

- объектов исследования

Биоклимшич. зона / регион

Всораст, генезис, кар оонатность пород

Рельеф, локализация

Растительность

Почвы

Северная

Архангельская оба:

¡ого- восток Белсморско-Кулойского плато

бескарбонатный озерно-леднико-вый суглинистый дериват

рево-бережье р. 1езень ■

карбонатный суглинок в коренном залегании

пластово-денудаци-онная равнина прибровочная часть водораздата

бескарбонатный аллювиальный супесчаный дериват с карбо натным подсти-ланием _

ельник бруснично-зеленомошный с разнотравьем

органо-бурозем грубогумусиро-занный остаточ-ио карбонатный

пластово-денудационная равнина, русловой ват на речной террасе_

ельник бруснич-но-разнотравно-зеленомошный

ржавозем оподзоленный

глубококарбонатный суглинистый ледни ковый дериват

пластово-денудационная равнина, вы-положенная часть придолинного склона

берез о-ельник

мелкотравный

чернично-

зеленомошно-

долгомотный

бескарбонатный ледниковый глинистый дериват_

полого-волнистая равнина, вершина лимно-кама в долине р. Пинега

березо-ельник черни чно-зелено-мошный с мелкотравьем

элювиально-метаморфические глинисто-иллю-виированные

пластово-денудационная равнина, вершина гряды

ельник

зеленомошный мелкотравный

Зурозем грубогу-мусированный, глинисто-иллю-виированный

Южная тайга Пенинграляяя бл., Девонская низина

рмскаяобл. правобережье ¡р. Обва (бассейн р. Камы)

бескарбонатная суглинистая локальная морена

абрадированная моренная равнина, вершина останцо-вого холма

березо-ельник разнотравный

бурозем оподзо ленный, глинис-

ТО-ИЛЛЮВИ-

ированный_

эескарбонатный глинистый дериват с глубоко-карб. глинистым подстиланием

сильнорасчлененная возвышенность, вершина плоскогс водораздела

елово-пихтарник

зеленомошно

мелкотравный

бурозем глинис-

то-иллювииро-

ванный

Iеахтспь Бел |городская обг правый берег . Ворсклы

левобережье . Гостинки |(бассейн р. Зорсклы)

бескарбонатная глина

выровненные участки сильно-расчлененной равнины_

клено-дубняк снытиевый

серая метамор фическая глини гто-иллювииро-ванная

прибалочная часть сильнорасчленен-ной равнины

злаково-разнотравная луговая степь

чернозем глинисто-иллювиальный

10.о

Исследованные красно цветные почвообразующие породы распространены в широком биоклиматическом спектре от таежной зоны до лесостепи, они приурочены к выходам красноцветных дочетвертичных пород различного, преимущественно пермского, возраста - север и восток ЕТР, девонского — северо-запад ЕТР и неогенового - юг ЕТР. Цитологически они неоднородны — их гранулометрический состав изменяется от супесей до тяжелых глин - и являются в основном четвертичными дериватами дочетвертичных отложений.

К почвам на красноцветных почвообразующих породах приурочены типичные для каждой природной зоны растительные сообщества. Изученные почвообразующие породы богаты слоистыми силикатами, обеспечивающими потенциальное богатство пород питательными элементами: калием, в случае высокого содержания слюд с дефицитом катионов (северо-запад и север ЕТР), магнием, при богатстве пород индивидуальным смектитом (восток ЕТР), либо калием и магнием, как это имеет место для отложений лесостепной зоны ЕТР, в которых преобладают слюды с дефицитом катионов и смешаннослойное неупорядоченное слюда-смектитовое образование с различным содержанием смектитовых пакетов (рис. 1). Слоистые силикаты содержатся не только в илистой, но и пылеватых фракциях. Полуколичественное содержание слоистых силикатов в илистой фракции, рассчитанное по методу Дьяконова, 1984, приведено в таблице (табл. 2). Рис. 1. Дифракгограммы илистых фракций из образцов красноцветных почвообразующих пород ЕТР: I-пермские карбонатные суглинки (северная тайга); II- бескарбонатная суглинистая локальная мореная (южная тайга, северо-запад); III -пермские карбонатные глины (южная тайга, восток ЕТР); IV- неогеновые бескарбонатные глины (лесостепь); а-образец в воздушно-сухом состоянии; б- после насыщения этиленгликолем. Таблица 2. Полуколичественный минералогический состав и свойства

Биоклиматическая зола ЕТР № образца на рис. 1 Минерал, % РНшо % Фракция <0.01 мм % Fe203s % Ре20зд %

аиодас дефицитом капюнов смекти-говая фазе (-17Ä) каолинит ^лорш

Северная тайга I 85 11 1 3 8.7 38.0 4.15 2.55

Южная тайга ссасро-за>пс) 11 69 0 21 10 5.0 52.6 6.70 3.00

восток 111 17 73 4 6 8.0 70.0 7.86 3.50

Лесостепь IV 39 31 19 11 5.5 55.5 5.45 4.18

Примечание: Fc^Oi» - валовое железо, Ге:Озд — дитионитрастворимое железо

Общим свойством пород является относительно высокое содержание гематита (аГеоОз), различной дисперсности и окристаллнзованности, о которых можно судить по дифракции рефлексов hk. Более окристаллизованные частицы дают точечную дифракцию (рис. 2Ь), в то время как менее окристаллизованные — точки и кольца (рис. 2а).

Рис.2, Электронно-микроскопические изображения и электонограммы гематита из почвообразующих пород: (а) суглинок, северная тайга (х65000); (б) глина, лесостепь (хбОООО).

Характерной чертой красноцветных пород ЕТР по сравнению с широко распространенными красноцветными корами влажных тропиков является отсутствие гиббсита и относительно невысокое содержание минералов группы каолинита среди глинистых минералов.

1'лава 4. Морфологические и аналитические свойства почв на красноцветных породах ЕТР.

Изучение морфологических свойств почв на красноцветных породах ЕТР, выявление специфики генезиса, определение классификационной принадлежности с использованием совремегпгой национальной классификации (2004) обусловило необходимость уточнить диагностику цветового метаморфизма. В связи с чем при описании почв введен субстратный признак red, отражающий унаследованную от породы красноцветность. В ряде случаев отмечается «побурение» верхних горизонтов, связанное с преобразованием унаследованных от породы (гидро)оксидов железа. При этом «побурение» окраски характеризует не появление более насыщенных тонов, по сравнению с породой, как это предусмотрено в классификации (2004) для железисто- и структурно-метаморфических почв, а ослабление красного цвета. В связи с чем предлагается уточнить диагностику «цветового метаморфизма», и ввести процессный индекс fm, отражающий трансформацию литогенных (гидро)оксидов железа при почвообразовании.

Общие свойства почв реперных разрезов даны в таблице (табл. 3). Сёверо-таежная подзона ЕТР. Описаны почвы (а) со слабовыраженной текстурной дифференциацией (слабодифференцированным профилем) и (б) с выраженной текстурной дифференциацией (сильнодифференцированным профилем). Слабодифференцированные почвы автоморфных позиций формируются на породах, значительно различающихся по минералогическому и гранулометрическому составам, в то время как дифференцированные почвы приурочены к породам, не проявляющих существенных различий по свойствам.

Почвы со слабодиффереицированным профилем.

I. Кислые почвы на пермских красноцветных бескарбонатных глинах и тяжелых суглинках. Для mix характерно накопление грубогумусового материала в горизонтах AYBM, BMfm, отмечается «побурение» окраски по

сравнению с нижележащим. В структурно-метаморфическом горизонте ВМ диагностируется иллювиирование тонкодисперсного материала, однако недостаточное для его выделения как текстурного. Последовательность горизонтов выглядит следующим образом: AYao-(AYBIV1)-BMfm-BMt rcd-D. Почвы классифицируются как буроземы грубогумус1фованные. глиннсто-иллювиироваш1ые. по своим свойствам они проявляют значительное сходство с глинистыми почвами со слабодифференцированным профилем (Гагарина и др., 1965; Паршевников, 1966).

II. Грубогумусовые, кислые в верхней части профиля почвы на красноцветных карбонатных-пермских суглинках, значения pH в профиле изменяются резко. Горизонт ВМ наиболее оструктурен в результате i гедогенной организации материала. Верхние горизонты выделяются буроватой окраской. Профиль почв выглядит следующим образом: О-Оао-BMrm-BMrcíl-BCm са red-BCca red-Dea. Почвы с таким профилем не предусмотрены в классификации (2004). Однако на основании серии диагностических горизонтов и внутренней логики классификации (2004) предлагается ввести тип органо-буроземо в. В этом случае такие почвы классифицируются как органо-буроземы. подтипы грубогумусированные и остаточно-карбонатные. Эти почвы соответствуют описанным ранее (Красюк, 1925; Горячкин, 1987; Горячкин, Макеев, 1991) недифференцированным почвам — красноцветным репдзипам и парарендзипам брюнифицированным. Ш. Почвы на красноцветных бескарбонатных пермских супесях при близком подстилании карбонатными некрасноцветными породами. Признаки оподзоливания проявляются в вцде отбеленных минеральных зерен в серогумусовом и нижележащем железисто-метаморфическом горизонте. Цвет горизонта более тусклый, бурый, по сравнению с горизонтом ВС. Почвы классифицируются как ржавоземы грубогумусированные. оподзоленные: О-AYao-AYe-BFMe-BCred-Dca. Почвы со слабодифференцированным профилем, приуроченные к породам легкого гранулометрического состава (супесям) (Рубцов, 1964), сопоставимы с исследованными нами ржавоземамн. Па бескарбонатных песчаных породах описаны слабодифференцированные, маломощные почвы с близким залеганием красноцветных пород, классифицируемые как подзолистые Al-Fe — гумусовые почвы (Никонов, 1987). Они могут быть классифицированы как псаммоземы оподзоленные иллювиальио-ожелезненные с профилем O-Ce-Cf-C.

IV. Недифференцированные нейтральные почвы на красноцветных бескарбонатных пермских суглинках, развитые в специфических условиях проточного увлажнения днищ ложбин: TE-H-Hmr-BCered -BCmred-BCred-Cred. Они классифищфуются как перегнойные. Почвы с силыюдифферсш/ированиым профилем.

I. На красноцветных суглинистых бескарбонатных/ глубококарбонатных (более 1 м) породах развиваются кислые грубогумусовые почвы с выраженной текстурной дифференциацией профиля. Кислотность этих почв ниже, чем в буроземах грубогумусированных.

Таблица 3. Свойства почв реперных разрезов

Горизонт, глубина Цвет рНн20 рНка. Сгк:Сфк/ НО" С орг, % *Хобмсн.кат ГК <0.001 <0.01 Ре203в РеА» резСЬц/

ч-экв/100г ПОЧВЫ %, мм %

Бурозем грубогумусированный глинисто-иллювиированный (Л-01/12), северо-таежная подзона ЕТР

АУао 0-6 5УЮ/2 4.3 3.1 0.8/64.4 16.59 14.63 60.93 - 4.69 - - 15.1

АУВМ 6-10 5УЫ/4 4.4 3.5 - 3.77 8.25 23.16 34.8 52.9 5.35 2.23 24.9 15.3

ВМйп 10-25 2.5УЯЗ/4 4.9 3.6 - 1.26 10.80 25.01 58.4 68.7 7.70 2.52 14.8 11.0

ВМиет 25-41 2.5УЮ/4 5.3 3.7 - 0.40 15.07 19.70 69.1 79.6 8.18 2.53 4.0 10.4

ВМг геаг 41-58 2.5та.З/4 5.2 3.6 - 0.35 13.30 18.91 61.9 76.7 7.52 2.27 6.6 11.7

й 58-140 5УЯ5/6 5.7 4.0 - 0.08 2.93 2.35 7.8 10.6 1.38 0.49 16.3 74.9

Органо-бурозем г! »убогумусированный остаточно-карбонатнын (21/99), северо-таежная подзона ЕГР

Оао 2-7 - 5.6 3.8 0.7/50.8 5.22 - - - - - . - -

ВМйп 7-16 2.5УЯ4/8 5.7 3.6 0.5/52.0 0.88 16.09 7.64 23.0 35.4 3,63 1.87 9.7 20,0

ВМге<3 16-24 10Я4/6 8.7 - - 0.39 - - 25.5 43.2 5,58 3.25 5.7 14,2

ВСтсагес124-34 5УЯ5/6 8.8 - - 0.40 - 14.8 32.2 2,87 1.17 3.8 18,5

ВСсагсс! 34-42 10Я4/6 8.9 - - 0.21 - - 16.0 37.0 4,28 2.40 2.3 16,1

Оса 42-62 5УЯ5/6 9.0 - - 0.32 - - 8.2 23.7 1,60 0.75 5.8 41,0

Элювиально-метаморфическая глинисто-иллювиировапная (ПИ-003/5), северо-таежная подзона ЕТР

О 0-4 - 6.2 5.3 - 84.69' - - - - - - -

Оао 4-7 5У1*5/1 5.9 5.2 0.8/53.6 42.62' - - - - - - -

ЕЬ 7-21 5УЯ8/1 4.8 3.5 - 0.33 1.60 1.38 3.2 8.8 0.31 0.06 33.3 58.9

ВМе6п21-32 5У116/6 5.2 4.3 - 0.56 2.04 5.93 9.9 21.5 2.77 1.36 35.3 23.4

ВМ: геШ 32-49 5У115/8 5.1 4.0 -- 0.21 6.80 4.06 19.9 26.0 4.45 1.50 12.9 16.9

В1УИ ге<Е 49-90 5УК4/8 5.4 4.1 - 0.14 10.41 3.88 24.0 34.3 3.61 2.04 7.5 20.8

ВСгес! 90-130 5УЯ4/8 5.8 4.3 - 0.11 9.82 2.44 17.7 28.7 5.07 1.89 5.4 16.4

Примечание: НО' - негидролизуемый остаток (по методу Коновой-Бельчиковой) *-Са "г, Mg К+, К'а+;ГК - гидролитическая кислотность, 1 -11111), %; «-» не определялось, РегОзв-ватовоежатезо^еД^-дтютлрааворюгежйт^

Таблица 3 Свойства почв реперных разрезов (продолжение)

Горизонт, глубина Цвет рНто рНксх Сгк:Сфк/ НО' С орг, % ♦V - ГК <0.001 <0.01 Ре203в, РеАд Ре203<У %\Ог!

м-экв/ЮОг почвы мм,% %

Бурозем оподзолепвый глинисто-иллювиированный (0-001/5), севе ро-запад южнотаежной подзоны ЕТР

Подстилка 0-2 - 5.6 4.3 - 89.43' 63.04 - - - - - - -

оо (-V £ 5УИ4/6 5.0 3.5 0.7/47.2 1.38 4.71 8.90 15.3 38.1 4.78 1.74 19.9 15.0

ВМе йп 8-20 5УК5/8 4.9 3.5 - 0.75 1.80 6.70 13.6 36.4 4.70 1.73 20.3 14.8

рИгес! 20^10 2.5УКЗ/6 5.1 3.5 - 0.36 4.52 7.26 25.9 50.2 6.50 2.90 5.7 11.8

ВСге<) 40-59 2.5УЮ/6 5.1 3.7 - 0.50 4.49 7.19 20.7 39.5 5.51 2.69 5.7 14.5

Ьгей 59-88 2.5УК4/8 5.1 ОО ел - 0.10 1.96 3.53 11.9 15.2 2.81 1.80 4.9 28.73

Ну розем глинисто-иллювиированпый (П-001/3). восток южнотаежной подзоны ЕТР

АУао 2-7 7.5УИ2/3 4.7 4.0 1.3/36.8 24.89 51.06 - - - - - -

АУ 7-12 2.5УКЗ/3 5.6 4.1 0.8/71.1 2.19 26.20 7.97 34.6 69.1 6.82 3.46 19.3 13.3

АУБ ра 12-19 25УИЗУЗ-3/4 5.7 4.1 0.7/71.4 1.50 25.42 7.92 35.6 68.3 6.98 3.43 18.8 12.8

ВМЬесЛ 19-36 25УЮ/4-3/6 5.9 4.0 - 0.7! 36.98 5.62 48.7 76.3 8.39 4.18 6.1 10.6

ВМЬса2 36-56 25УКЗ/4-3'6 6.3 4.3 - 0.29 39.17 5.12 40.3 70.4 8.52 4.81 2.9 10.3

ВШгеаЗ 56-80 5УКЗ/6 6.7 4.8 - 0.19 40.03 2.28 41.0 ^ 79.0 8.62 4.69 2.2 10.3

ИВСсагеа 80-114 ЮЯ4/6 8.7 - - - - - 35.1 70.5 7.60 3.18 2.0 10.2

11Ссаге<1114-170 10113/4-4/6 8.4 - - - - - 29.8 68.1 8.44 4.26 0.9 10.7

Серая метаморфическая глинисто-иллювиврованная (ВТ-98/5), лесостепная зона ЕТР

АУ 2-19 5УЯЗ/1 5.4 - 0.7/36.2 3.65 22.46 - 24.0 39.1 3.80 1.49 14.4 25.5

АЕЬ 19-39 5У112/4 5.5 - 0.8/ 40.4 1.51 25.41 - 31.6 48.2 4.08 1.58 11.4 23.4

ВМ0-еа1 39-50 5УЯ6/6 6.0 - 0.7/ 39.0 0.90 33.39 - 42.7 59.2 5.93 2.04 9.2 14.9

ВМи-есЙ 50-88 5УЯ6/6 6.5 - - 0.26 32.66 - 39.9 54.8 5.89 1.92 9.8 15.0

ВСге<1 88-100 2.5У115/6 5.7 - - 0.29 30.45 - 40.1 52.3 6.03 1.90 7.1 14.7

ВСгсё 100-120 2.5У115/6 5.7 - - 0.23 29.76 - 40.1 53.4 - 1.83 4.9 -

Прослеживается следующая закономерность в последовательности горизонтов на всех элементах рельефа: ЕЬ - белесый, облегченный горизонт; ВМейп — бурый, желтоватый, резко отличается по цвету от нижележащих; ВМ1 — красноцветный горизонт, с повышенным содержанием ила, слабовыраженными кутанами иллювиирования, мелкокомковатыми структурными отдельностями. Почвы дифференцированы по химическому составу. Последовательность горизонтов: О-Оао-ЕЬ-ВМе йп-ВМ! ге<1-ВС(са)ге(1. По диагностическим горизонтам эти почвы наиболее близки' к типу элювиально-метаморфических, подтипу гл инисто-илл ювпированпых расширяют представление об этом типе.

II. Почвы на моренных отложениях, подстилаемых красноцветным пермским субстратом, и красноцветных двучленных породах. Такие почвы описаны ранее, они отличаются от элювиально-метаморфических: (а) выраженной литогенной неоднородностью (Кащенко, Яшин, 1983), (б) явной примесью моренного материала (Гагарина и др., 1965).

Таким образом, противоречивость и неоднозначность данных о почвообразовании на красноцветных отложениях в северной тайге объясняется различием пород по гранулометрическому составу, карбонатности и примеси моренного материала.

Южно-таежная подзона ЕТР. В южной тайге почвы на красноцветных отложениях на северо-западе и востоке ЕТР характеризуются слабодифференцированным профилем.

На северо-западе ЕТР на красноцветных девонских бескарбонатных тяжелосуглинистых породах формируются кислые почвы, с развитым, в отличие от буроземов грубогумусированных северной тайги, серогумусовым горизонтом АУ. В верхней части профиля отмечается побурение окраски по сравнению с породой. Проявление иллювиирования тонких фракций в средней части профиля недостаточно для выделения горизонта ВТ. Почвы характеризуются высоким (~5%) содержанием валового калия. Профиль почв имеет следующую последовательность горизонтов АУ -ВМе 1т-ВМ1 гес1-ВСгесЮге<1 и классифицируется как бурозем оподзоленный глинисто-иллювиированный.

Эти почвы аналогичны описанным в том же районе слабодифференцированным дерново-подзолистым почвам на красноцветных локальных моренах (Лесовая, 1993; Гагарина и др., 1996).

На востоке ЕТР на пермских красноцветных глубококарбонатных (80100 см) глинах формируются слабо дифференцированные кислые в верхней части, с постепенным уменьшением кислотности вниз по профилю, почвы. В них формируется серогумусовый горизонт. В отличие от северо-запада ЕТР почвы обеднены валовым калием и обогащены магнием, в них значительно выше содержание валового и дитионитрастворимого железа. При этом профильное распределение железа аналогично таковому в почвах северо-запада (табл. 3). Побурение материала в верхних горизонтах, свойственное почвам севера и северо-запада ЕТР, практически не просматривается. Иллювиирование глинистого материала диагностируется по кутанам, часто

довольно мощным в хорошо оструктуренном горизонте BMt. Почвы классифицируются как буроземы гштнисто-нллювиированные: O-AYao-AY-AYBpa red-BMt red-IIBCca red-lICca red. Исследованные буроземы проявляют значительное сходство с описанными ранее дерново-бурыми почвами (Коротаев, 1962; Светлова, Градусов, 1985) и отличаются от хорошо изученных на примере Тулвинской возвышенности дерново-слабоподзолистых почв на бескарбонатных глинах (Добровольский и др., 1992). В отличие от дерново-слабоподзолистых почв буроземы (1) развиваются на менее опесчаненной глине, что проявляется в меньшем содержании фракции мелкого песка, (2) имеют элювиальное, а не элювиально-иллювиальное распределение валового железа и более высокую долю дитиошгграстворимого железа; (3) характеризуются менее «растянутым» кислым профилем. Дерново-карбонатные выщелоченные и оподзолениые почвы, развитые на более легком субстрате при близком залегании карбонатов (Градусов, Урусевская, 1974; Светлова, Градусов, 1985 и др.) в соответствии с современными представлениями могут быть также отнесены к метаморфическим почвам.

Лесостепная зона ЕТР. В лесостепной зоне ЕТР, как было показано выше, выделяется два ареала почв на красно цветных породах: (1) восточные районы, где почвообразуюшими породами, как и в южной тайге, служат пермские породы и (2) южные районы, где почвообразование идет на неогеновых глинах. В зависимости от выраженности дифференцированное™ профиля почвы на пермских отложениях востока лесостепи классифицируются как коричнево-бурые (Газизуллин, 1995) и коричнево-бурые лессивированные (Газизуллин, Сабиров, 1997). Коричнево-бурые почвы по диагностическим признакам могут быть отнесены к буроземам темным, для которых характерны насыщенный, темногумусовый, с отношением Сгк/Сфк>1 горизонт и следующая последовательность горизонтов AU-BMred-ВСса red (Классификация, 2004). Коричнево-бурые лессивированные почвы (AY-AEL-BMred-Cca red) - к серым метаморфическим.

Проведенные исследования на юге лесостепи показали, что «чистые варианты» почвообразования на красно-бурых бескарбонатных глинах являются редкостью. В большинстве случаев почвы характеризуются «облессованностью» верхней либо средней части профиля, что проявляется в увеличении фракции крупной пыли в гранулометрическом составе почв. Диагностируются горизонты AY, с содержанием органического углерода (34%), Сгк/Сфк ~ 0.8, п AEL, окрашенный в буровато-серый цвет, с ореховатой структурой, наличием скелетал на поверхности педов. Далее залегает структурно-метаморфический горизонт с крупноореховатой структурой, при этом структурные отдельности в отличие от ВТ горизонта серых почв на лессовидных суглинках, имеют только слабовыраженные кутаны иллювшгрования. Почвы (AY -AEL-BMt red-BCred-Cred) классифицируются как серые метаморфические глинисто-иллювиированные (табл. 3). К серым метаморфическим почвам в соответствии с современными представлениями следует относить и изученные ранее в этих же регионах

серые лесные почвы на красно-бурых глинах (Счастная, 1967). Почвы на красно-бурых глинах степных участков кислые, характеризуются морфологически недифференцированным профилем, мощность гумусово-аккумулятивного горизонта достигает 40-50 см. В соответствии с диагностическими горизонтами А11-АиВ1-В1ге<1-ВСге(1 они относятся к черноземам глинисто-иллювиальным.

Несмотря на широкий диапазон биоклиматических условий «северная тайга — лесостепь» и разнообразие свойств красноцветных пород, в исследованных почвах отсутствует текстурный горизонт ВТ, характерный для подзолистых, дерново-подзолистых и серых почв. В почвах на красноцветных породах диагностируется метаморфический горизонт ВМ (ВРМ). Таким образом, в лесных экосистемах тайги и лесостепной зоны выходы красноцветных пород обусловливают смещение почвообразования от элювиально-иллювиального к метаморфическому. Специфика почвообразования на красноцветных породах не проявляется в составе и строении растительных сообществ, формирующихся по зональному типу. Ранее для растительных сообществ северной тайги (Паршевников, 1966) и лесостепи (Газизуллин, 1997) отмечался повышенный бонитет леса. Как показал проведенный нами анализ, увеличение разнообразия флористического состава и повышение бонитета леса происходит только в случае карбонатности красноцветных почв.

Глава 5. Минералы железа в почвах на красноцветных породах БТР.

К настоящему времени показано, что источником железа для педогенных (гидро)оксидов железа могут служить как литогенные (гидро)оксиды железа, так и слоистые силикаты (Соколова, Шостак, 1969; Алексеев, 1992; Водяницкий, 2003; 8сЬ\уег1тапп, 1988; е1. а1., 1991; и др.). В

исследованных почвах на красноцветных отложениях диагностируются унаследованные от породы гематит и гетит. Доля гематита в них значительно выше, чем в почвах на четвертичных породах. В дерново-подзолистых почвах на красноцветных отложениях востока ЕТР на гематит приходится до 30-37% от валового железа (Добровольский и др., 1992; Морозов и др., 1987). Проведенные нами ранее исследования почв на красноцветных локальных моренах северо-запада ЕТР (Водяницкий и др., 1994) выявили, что доля гематита составляет до 40% от валового железа в почвообразующей тяжелосуглинистой породе, уменьшаясь в верхней части профиля. В дерново-подзолистых почвах на озерно-ледниковой карбонатной глине и выщелоченном моренном суглинке содержание гематита не превышает 6% от валового железа (Белозерский и др., 1978). Наибольшим разнообразием (гидро)оксидов железа характеризуются почвы северной тайги. Содержание и параметры гематита приведены в таблице (табл. 4). Доля гематита от валового железа остается либо стабильной, либо увеличивается в результате остаточного накопления. В верхних горизонтах органо-бурозема и бурозема глинисто-иллювиированного относительно накапливаются частицы более устойчивого ^-содержащего гематита. В ржавоземе (4/99) педогенные минералы железа представлены фероксигитом (бРсООН), аморфной Бе-фазой

(протоферригидрит) и Ре-протовернадитом (Мп ~ Ре) в виде «оболочечных» пленок бактериального происхождения, а также реитгеноаморфными марганцевыми фазами - протовернадитом и Бе- протовернадитом) (рис 3). Таблица. 4.Содержание и параметры гематита по данным мессбауэровской спектроскопии.

Горизонт Гематит1, Нэф.кЭ ИС КР

глубина % мм/с

Органо-бурозем (21/99), <0.001мм

ВМйп 42/0.2* 496 0.37 0.21

ПМгсс! 36/ 0.3* 496 0.36 0.21

Ржавозем (4/99), <0.001мм

ВРМе 21 500 0.38 0.19

ВСгес) 10 511 0.38 0.13

Бурозем грубогумусированный (Л-01/12), <1мм

АУВМ 16/0.9 497 0.42 -0.05

В\И гсс12 18/1.4 490 0.42 -0.05

Элювиально-метаморфическая (ПИ-001/11), <1мм

В]Ш ге<1 22/0.9 497 0.40 -0.10

Примечание: Нэф- эффекшвное магнитное пне; ИС- изомерный сдвиг, КР - квадрупольное расщепление; (температура измерения 20°С); 1 -числитель - % от валового содержания железа (ТегО)), знаменатель - % от массы почвы, * - с учетом содержания илистой фракции.

В элювиально-метаморфических почвах в ВМейп диагностируются в основном педогенные минералы: фероксигит, Мп-фероксигит, протофероксигит и из минералов марганца Ре-вериадит. Зафиксирован переход педогениого фероксигита в термодинамически стабильный гетит. Педогенные (гидро)оксиды железа в почвах южной тайги в северо-западном регионе представлены легшдокрокитом (уБеООН), в лесостепи - Бе-протофазой с признаками фероксигита. На востоке ЕТР состав (гидро)оксидов железа в буроземе (П-001/3) не изменяется и характеризуется высоким содержанием гематита по всему профилю. Рис. 3.

Электронно-микроскопические изображения (а) и химический состав (Ь) иротоферигидрита (хЗОООО) (I) и Рс-вернадита (хЗОООО) (П) из ржавозема.

Х4 ^ 5 ел «г

Основные изменения фазового качественного состава (гидро)оксидов железа в почвах на красноцветных породах ЕТР в основном затрагивают верхнюю часть профиля и на морфологическом уровне проявляются в изменении цветовых характеристик. Закономерности изменения (гидро)оксидов железа в почвах представлены на схеме (рис.4).

Устойчивость литогенных (гидро)оксидов железа исследована на примере илистой фракции из горизонта ВМ1гес12 бурозема грубогумусированного (Л-01/12). Показано, что после обработки реактивом Мера-Джексона, традиционно используемого для оценки несиликатного железа, содержание валового железа (Ре20^) уменьшилось с 11,96 до 4.48%. Реактив не удалил

полностью не только гематит, но и гидрогетит (колломорфная разновидность гетита).

Рис.4. Изменение фазового состава (гид-ро)оксидов железа при почвообразовании. Примечание: пунктрная линия отражает слабо-выраженное проявление процесса

Глава 6. Минералогический состав почв на красноцветных породах ЕТР (глинистые минералы).

В почвах с текстурной дифференциацией в тайге и лесостепи ЕТР профильное распределение слоистых силикатов определяется в основном соотношением процессов их выноса, разрушения к поступления из более крупных фракций. Специфика фазового качественного состава почв обусловлена стадийными трансформациями минералов (Градусов 1973, 1976;Таргульян и др. 1974; Соколова, 1985; Тонконогов 1999; Урусевская и др. 1987; Чижикова 1992; Симонов, 1993; Чижикова и др. 2000; Соколова и др. 2005 и др.).

В исследованных нами почвах на красноцветных отложениях ЕТР наиболее значительные изменения в профильном распределении глинистых

минералов имеют место только в элювиально-метаморфических почвах северной тайги (рис. 5). Рис.5.

Днфрактограммы илистых фракций из элювиально-метаморфической почвы (ПИ-003/5). а - образец в воздушно-сухом состоянии, б - после насыщения этиленгликолем, в - после прокаливания при 55СЮС; 1- ЕЬ, 2-ВМсйп, 3, -ВККгаЛ, 4-ВМ1гаП,5-ВСпх1

В горизонте ЕЬ элювиально-метаморфических почв происходит разрушение глинистых минералов и, как следствие, относительное накопление кварца. В результате деградации слюд с дефицитом катионов и хлорита в верхней части профиля появляется отсутствующая в породе новая вермикулптовая фаза. При этом хлорит полностью исчезает. Изменение минералогического состава тонких фракций верхних горизонтов органо-бурозема, бурозема грубогумусированного, ржавозема северной тайги определяется

преимущественно трансформациями слюд с дефицитом катионов в смектиговую фазу, усиливающуюся в ряду органо-бурозем — бурозем грубогумусированный — ржавозем. Характерной особенностью буроземов северо-запада южной тайги является доминирование в тонких фракциях слюд с дефицитом катионов, преимущественно триоктаэдрических, с довольно стабильным фазовым качественным составом по профилю. В верхних горизонтах почвенного профиля в илистой фракции увеличивается доля хлорита. Деградация слюд с дефицитом катионов выражена слабо.

В тонких фракциях бурозема востока южной тайги (П-001/3) преобладают индивидуальные смектиты. Расчет крнсталлохимических параметров показал, что встречаются минералы, близкие как к монтмориллониту — смектиту, с локализацией заряда в октаэдрическом слое, так и бейделлиту -смектиту, с локализацией заряда в тетраэдрическом слое. Среди последних выделяются частицы с относительно высоким содержанием железа в октаэдрическом слое (0.3< Ре3+ <1.0 е.ф.), классифицированные как «железистый» бейделлнт. Частицы монтмориллонита и бейделлита, дают

- > различные микродифракционные 5 картины: только диффузные кольца , рефлексов Ыс для монтмориллонита и - § преимущественно точечная гексаго-| нальная микродифракция для бейдел-'' - . . Ч лита и «железистого» бейделлита (рис. 6).

Рис. 6. Электронные дифракции монтмориллонита (а) и бейделлита (б).

Таблица 5. Соотношение катионов (А1, Ре31, в

октаэдрическом слое минералов смектитовой фазы по данным трансмиссионной электронной микроскопии.

При увеличении дисперсности частиц бейделлита на микродифракционных картинах появляются кольца, однако кольца не являются диффузными, что их отличает от таковых монтморил-

лонита. По сравнению с литературными данными (Reviews... 1988) все

частицы беделлита имеют более высокое содержание железа в октаэдрическом слое (табл. 5).

Изучение крнсталлохимических параметров минералов в каждом горизонте не выявило значительных профильных различий. Верхняя часть профиля этой почвы обеднена смектитовой фазой. Постепенное сжатие межплоскостного расстояния рефлекса 001 на дифрактограммах, образцов, насыщенных калием, указывает на увеличение заряда пакета смектита вверх по профилю (рис. 7).

Минерал/ катион А1 FeJ+ Mg

смектиг -вермикулит 71.0 18.9 9.4 9.6

монтмориллонит 69.1 16.0 14.4 5.8

бейделлнт 83.1 11.9 4.8 19.8

«железистый» бейделлнт 67.8 22.4 9.05 10.0

Iв

.140 a, 6 \ 10.Ü c Рнс- 7- Дифракто-

y fj Igi \'~"гчА граммы илистых

>фДо.О 3'3f Г— 1 ¡5-5 U7 .'-Л—* ,14П фракций из бурозема

\4Ьд4 3*1 ЛАшогн: чЧМ * 01-001/3): 1- AY, 2 -

Л, ЧЛш1 \JC~~ BMtredl, 3 BMtrcd3, 4-\ Д^ЧЛМЗ lIBCcared, 5-IICcared.;

\ j \ '•---•.—\J — Л-3 \WVJ образец насыщен

V I ' \ \ А ч A v 'V 4 калием.

Ранее Э.А. Кориблюм с соавторами (1972) раскрыли механизм увеличения заряда пакета смектита за счет «частичной потери кремнезема тетраэдрическими сетками низкозарядного монтмориллонитового минерала». Для выявления возможного участия железа в" увеличении заряда пакета нами было изучено профильное изменение состояния и расположения железа в силикатах илистых фракциях (табл. 6). Таблица 6.

Параметры и состояние железа илистых фракций после обработки реактивом Мера-Джексона из бурозема (П-001/3) по данным мессбауэровской спектроскопии___

Горизонт, глубина Вичтра п iiiíí jjiáier 1 (сюшдр еюКХ »уга/е-окпвдр Вишлшй^бпег2 (октаэдр, слон) г;*хн<ппдр ДублетЗ (тетраэдр, слой)

% ИС КР % ИС КР % ИС КР

A Y 7-12 48,4 0,66 0,63 25,1 0,80 1,40 26,5 0,50 0,48

BMtred2 36-56 70,6 0,57 0,60 14,7 0,84 1,18 14,7 0,36 0,45

BMtred3 56-80 85,0 0,50 0,60 15,0 0,80 1,30 0 - -

Примечание: ИС - изомерный сдвиг, мм/с, КР - квадрупольное расщепление, мм/с

В соответствии с моделью Цнпурского и Дрица (Tsiporsky, Drits, 1984) в горизонте BMtred3 почти все железо (v'Fc3f) находится в позиции, дающей внутренний дублет," fie. в транс -ОН октаэдрах. При этом отсутствует железо в тетраэдрических слоях (lvFe3+). В горизонте BMtred2 диагностируется перераспределение железа - часть железа находится в тсфаэдрическом слое. В горизонте AY доля железа в тетраэдрическои слое еще больше увеличивается. Вместе с увеличением доли железа в тетраэдрических слоях увеличивается содержание железа в цис -ОН октаэдрах (v'Fe3+ внешнего дублета, с большим значением квадруполя). Полученные данные согласуются с литературными (Johnston, Cardile, 1987 и др.) об увеличение железа в ifuc -ОН октаэдрах монтмориллонита, что сопровождается возрастанием доли lvFe3+ в тетраэдрическом сдое и ростом заряда пакета. Несмотря на то, что в горизонте AY доля смектитовой фазы относительно уменьшается, нами было сделано допущение, что изменения состояния железа по горизонтам по данным мессбауэровской спектроскопии

отражает в большей степени состояние железа в структуре смектитовой фазы. Данное допущение базируются на том, что перераспределение железа начинается уже в горизонте В1Шгес12, в котором не происходит уменьшение смектитовой фазы. Таким образом, увеличение заряда пакета смектита объяснено перераспределением железа между слоями пакета.

Трансформация хлорита была изучена во фракции <0.002 мм. Наличие серии переходных по составу форм предполагает два пути трансформаций хлорита: смектиттацхы через фазу неупорядоченного смешаннослойного хлорит-смектитового образования. Происходит замена бруситового слоя на катионы в межслоевом промежутке, уменьшение заряда в тетраэдрическом слое и увеличение отношения А№\/^+Ре2+ в октаэдрическом слое. Второй путь - вермикулитизация через фазу неупорядоченного смешаннослойного хлорит-смектит-вермикулитового образования. При этом сохраняется высокий заряд в тетраэдрическом слое и выражена тенденция к уменьшению отношения в октаэдрическом слое.

Верхние горизонты серых метаморфических почв обеднены смектитовой фазой, представленной, как и во всем профиле, неупорядоченным смешаннослойным слюда-смектитовым образованием. По всему профилю диагностируются также слюда с дефицитом катионов, каолинит. Хлорит, присутствующий в тонкой пыле, в илистой фракции не просматривается. В илистых фракциях черноземов глинисто-иллювиальных диагностируются тот же набор глинистых минералов, что и в серых метаморфических почвах. Верхние горизонты несколько обеднены смектитовой фазой. Основные закономерности изменения слоистых силикатов в илистой фракции изученных почв на красноцветных отложениях ЕТР приведены на схеме (рис. 8).

Рис.8. Основные за-кономености профильного изменения слоистых силикатов в илистой фракции почв на красноцветных отложениях ЕТР.

Примечание: пунктирная линия отражает слабовыраженное проявление процесса.

Общей тенденцией для глинистых минералов в исследованных почвах на красноцветных отложениях является уменьшение в верхних горизонтах доли железа в октаэдрических слоях хлоритов и слюд с дефицитом катионов. Для слюд с дефицитом катионов показано, что доля железа в октаэдрических слоях возрастает с увеличением дисперсности гранулометрических фракций.

Глава 7. Географические закономерности распространении почв на красноцветных породах ЕТР

Элементарные почвообразовательные процессы (ЭПП). Морфохимическое изучение почв (гл. 4), а также детальное исследование (гидро)оксцдов железа (гл. 5) и глинистых минералов (гл.6) в них послужили основой для анализа набора и степени выраженности ЭПП в почвах на красноцветных отложениях ЕТР (табл. 7). Для сравнения в таблице показаны также «ЭПП-портреты» наиболее типичных для исследованных природных зон суглинистых почв. Ведущими общими ЭПП во всех исследованных почвах таежных и лесных экосистем выступают процессы брюннфикации и оструктуриванпя. Специфика брюнификации в исследованных почвах проявляется в «цветовой» трансформации профиля - побурении, потускнении окраски почвенных горизонтов, по сравнению с породой, что связано с преобразованием литогенных (гидро)оксидов железа. Коагуляцнонное оструктуривание, обусловленное высвобождением железа силикатов, в почвах на красноцветных отложениях не имеет широкого распространения, поскольку лигогенные (гидро)оксиды железа присутствуют в них исходно, а не через стадию предварительного разрушения силикатов. Наличие л!ггогенных, хорошо окристаллизованных (гпдро)оксидов железа определяет специфику морфогенетических свойств почв на красноцветных отложениях ЕТР и изменяет сложившиеся представления о закономерностях профильного распределения несиликатного железа.

Остальные ЭПП как по их набору, так и по интенсивности проявления меняются из-за биоклиматогенных и литогенных различии. В результате метаморфизма органического вещества происходит формирование грубого гумуса в почвах северной тайги и мягкого - в почвах южной и лесостепи. При изменении бпоклиматнческих у слонин от северной тайги к лесостепи в почвах на красноцветных породах ЕТР, как и на многих других суглинистых породах, пз ведущих ЭПП усиливаются гумификация н минерализация органического вещества, биогенное оструктуривание. ЭПП компреспонно-гидротермнческого оструктуриванпя, брюнификации и процессы миграции вещества ослабевают.

ЭПП разрушения слоистых силикатов и выноса его продуктов из верхних горизонтов, и, отчасти, лессиважа, являющиеся ведущими для текстурно-дифференцированных почв, в почвах на красноцветных породах ярко выражены только в наиболее дифференцированных элювиально-метаморфических почвах северной тайги. Растворение слоистых силикатов в результате кислотного гидролиза и наиболее продвинутые трансформации слюд с дефицитом катионов и хлоритов происходят после последовательного разрушения и элювинрования унаследованных (гидро)оксндов железа.

Железо литогенных (гидро)оксидов, высвобождающееся при растворении, является материалом, из которого формируются педогепные минералы, препятствуя дальнейшему развитию элювиального процесса. Еще одним аспектом действия литогенных (гидро)оксидов железа является их защитная роль по отношению к слоистым силикатам: насыщая почвенный раствор

(гидро)оксиды выступают своеобразным буфером, препятствующим разрушешпо (Bigham сМ. а1. 1991). В результате растворения (гидро)оксидов железа высвобождаются хорошо окристаллтованные, практически неизмененные при почвообразовании силикаты.

Таким образом, литогенная красноцветность обусловливает специфику трансформаций (гидро)оксидов железа в профиле и ослабление преобразований глинистых минералов, что, в свою очередь, определяет развитие преимущественно метаморфического направления почвообразования.

В биоклиматических условиях северной тайги в почвах автоморфных позиций профильная дифференциация усиливается в ряду органо-бурозем грубогумусированный остаточно-карбонатный —» бурозем грубогумуси-рованный глинисто-иллювиированный —► ржавозем оподзоленный —► элювиально-метаморфическая глииисто-иллювшфованная почва. В этом же направлении усиливается деградация слюд с дефицитом катионов, ухудшается кристаллическая структура слоистых силикатов. Указанные процессы являются «подготовленными» спецификой самих почвообразующих пород, в которых более продвинутые трансформации отмечаются при отсутствии карбонатов и меньшем содержании илистой фракции. В южной тайге, несмотря на различный минералогический состав пород (преобладание индивидуальных смектитов на востоке и триоктаэдрических слюд с дефицитом катионов на северо-западе) на красноцветных отложениях тяжелосуглинистого — глинистого гранулометрического состава выделяется единый тип почв - буроземы с одинаковым набором ЭПП. В лесостепной зоне выраженность дифференциации профиля, формирование буроземов темных и серых метаморфических почв, обусловлена глубиной цодстилания карбонатными породами.

Проведенные исследования показали, что по набору элементарных почвообразовательных процессов, интенсивности их проявления, почвы на красноцветных отложениях не только отличаются от «зональных», но и в силу различий минералогического, гранулометрического составов не являются единой генетической группой (табл.7).

Биоклиматогенные и литогенные закономерности распространения почв на красноцветных отложениях и их ареалы на территории ЕТР.

Исследование как собственных объектов, так и литературного материала позволили выявить биоклиматогенные и литогенные ряды почв, которые представлены в таблице (табл. 8). Почвы в ней сгруппированы таким образом, что сверху вниз наблюдается смепа почв на одшк и тех же (или близких по составу) породах, связанная с климатом и биотой (биоклиматогенные ряды почв), а слева направо — смена сходных по климату почв, связанная с особенностями субстрата (литогенные ряды почв).

Таблица 7. Элементарные почвообразовательные процессы в почвах на красноцветных породах ЕТР

\ Группы ЭПП N. ЭПП ПОЧВЫ N. Метаморфизм органического вещества Метаморфизм минерального вещества Оструктури-вание Педо-турба-ции Миграция вещества Огле-ение Прииноаунос вацэсга

Поступление транеформац. орга-нич. остатков £ = Й 1 г > и Минерализация Гумусовая миграция Дезинтеграция •л м Е> Й « Й о 1* 8" Д 1 Н г, Разрушение силикатов Брюнификация о о о я & Й о и, Биогенное Компрессионно-гидротермическ. Биогенные/ абиогенные Кальциевая § ее О о и и- < Глеевая Лессиваж Десиликация Пятнистое Заиливание

Элювиалыю-метаморфич. и О О О О т В + + а +/+ - О + • • + -

Подзолистые типичные** □ О О О + О □ 4- О о + а + О а +

дериово-подзолистые** □ а О о + О □ - 0 О о 0/+ + о + а □ - -

Перепюйиая □ о У + + - - - - О + 0/+ •

Органо-бурозем □ о О о + О + □* + О □ О /+ • + - о + - -

Бурозем грубогумусированный □ □ □ о + о О О* + О ■ о/+ + о о +

Ржавозсм □ О О + О О О О О + +/+ - о - + о - -

Бурозем, северо-запад ЕТР □ □ □ о + о о + + а С/+ - + - О + - -

Бурозем, восток ЕТР □ □ и о + о о а* + О ■ о/+ - - - О + - -

Буроземы кислые** □ а и О □ о о и о • + +/+ о - + о - -

Серая метаморфическая ■ ■ О + О о О □* + □ п о/+ - + - о + - -

Чернозем глинисто-иллювиальный И ■ а + + О + + ■ о + -г

Серые лесные** ■ ■ о + + О □ - О • о о/+ + + 4- а о - -

Примечапие: - ведущие ЭПП, 900 - сопряженные ЭПП с сильной, средней и слабой степенью проявления,+ ЭППчасто встречается,+ ЭПП иногда встречается, - ЭПП отсутствует, **- дано по «Элементарным почвообразовательным процессам» (1992). * - процесс, обусловлен метаморфизмом литогенных (гидро)оксидов железа

Литогенные ряды были охарактеризованы при изложении данных морфологического исследования. Остановимся подробнее на биоклиматогешшх рядах. Как видно из этой таблицы, на карбонатных породах в лесной зоне формируются почвы, биоклиматогенные различия которых обусловлены характером гумусовых горизонтов — органо-буроземы и буроземы остаточно карбонатные, соответственно, на севере и на юге. На легких красноцветных субстратах, которые были описаны только на севере лесной зоны, формируются ржавоземы или псаммоземы. Таблица 8.

Биоклиматогенные | и литогенные —* ряды почв на красноцветных отложениях ЕТР (автоморфные условия лесных экосистем)__

Природ ная зона Породы

Северная гайга Карбонатные суглинки, глины Супеси, пески глубококарб./ 5ескарбонатные Бескарбонатные Примесь четвертичного материала

легкие, средние суглинки "лины, тяжелые суглинки

Почвы

эргано-буро-!емы грубогу-чусированные остаточно-<арбонатные ржавоземы оподзоленные; псаммоземы эподзоленные элювиально-метаморфические глинисто-иллю-виированные буроземы грубо-гумусированные глинисто-иллю-виированные подзолистые

Южная гайга северо-запад восток оуроземы остаточно карбонатные нет данных эуроземы оподзоленные гли-иисто-иллюви-[грованные буроземы гли-иисто-иллюви-фованные дерново-подзолистые

нет данных

Лесостепь восток юг нет данных серые-мегамор-фические серые-метаморфические; буроземы темные серые

нет данных серые-метаморфические

Наибольшие биоклиматогенные различия проявились на легко- и среднесуглинистых субстратах: в северной тайге - элювиально-метаморфические почвы, в южной - буроземы оподзоленные глинисто-иллювшгрованные, в лесостепи - серые метаморфические. При еще большем утяжелении состава — на глинах и тяжелых суглинках межзональные различия уменьшаются: между почвами севера, юга лесной зоны и северной части лесостепи они заключаются в разном характере гумусового горизонта (от буроземов иллювиально-глинистых грубогумусированных на севере лесной зоны до буроземов темных в северо-восточной части лесостепи). При увеличении доли некрасноцветного четвертичного материала в субстрате почвообразование приобретает черты «зонального», а биоклиматогенная последовательность почв идентична последовательности почв на некрасноцветных суглинисто-глинистых субстратах (моренах, покровных суглинках) - подзолистые —» дерново-подзолистые —» серые.

Проведенные исследования и анализ литературы позволили составить картосхему, на которой весьма приблизительно показаны границы ареалов различных почв (и групп почв), сформированных на красноцветпых отложениях ЕТР, в пределах лесной зоны и лесостепи (Рис. 9). Эта схема подразумевает повсеместное распространение красноцветпых пород на территории ЕТР, что в природе не наблюдается (реальное распространение красноцветных пород и почв на них описано в гл. 1). Однако предназначение

этой схемы - дать генерализованное представление о биоклпматогенных закономерностях распространения почв на красноцветных породах, а также спрогнозировать характер почв в случае выявления ранее неизвестных выходов красноцветных пород. Рис. 9.

Картосхема ареалов почв на красноцветных почво-образующих породах ЕТР (в пределах лесной зоны и лесостепи). I - органо-буроземы грубо-гумусированные остагочно-карбонатные, буроземы грубогумуснрованные глинисто-иллювнировалные, ржавоземы и псаммоземы и элювиально-метаморфические почвы северной и средней тайги; II - буроземы глинисто-иллювинрованные, местами оподзоленные, буроземы остаточно-карбонатные южной тайги; III - буроземы темные, серые метаморфические почвы и черноземы глинисто-иллювиальные лесостепи.

Феномен почвообразования па красноцветпых породах в мире.

В условиях гумидного климата можно выделить два ареала почвообразования на красноцветных породах - умеренного пояса с небольшими выходами на дневную поверхность красноцветных пород, и субтропических и тропических областей, где красноцветные породы имеют очень широкое распространение. Наличие хорошо окрнсталлизованных литогенных (гидро)оксндов железа, прежде всего гематита и гетита, сближает почвы этих регионов. Особенностью профилей почв на красноцветпых породах в условиях влажных тропиков и субтропиков является побурение верхней части профиля, т.е. «потускнение» исходной красной литогенной окраски («оземление» по В. Кубиене). Морфохроматическис изменения в профилях отмечаются для почв разных регионов - Западной Грузни (Ромашкевич, 1974, Добровольский, Урушадзе, 1990), Средиземноморья (Дюшифур, 1970), северного Вьетнама (Фридланд, 1969), Лаоса и др. (Соколов, 1997). На примере Оксисолей Бразилии было показано, что среди унаследованных (гидро)оксидов железа преимущественно разрушается гематит по сравнению с гетитом (Macedo, Bryant, 1989). Аналогичные закономерности, связанные с потускнением литогенной окраски пород и изменением фазового состава минералов железа, были отмечены нами при

исследовании почв на красноцветных породах в ЕТР - почв, развитых в условиях умеренного климата (гл. 4, 5).

Специфика почвообразования на красноцветных породах гумидной зоны не зависит от состава силикатной матрицы. Проведенные исследования минералогического состава' пород и почв на красноцветных породах ЕТР выявили его неоднородность в пределах этого региона от преобладание слюд с дефицитом катионов в тонких фракциях до индивидуальных смектитов.

Таким образом, на основании анализа литературных данных по морфологическим (прежде всего, морфохроматическим) характеристикам почв субтропических и тропических областей мира и глубокого процессно-генетического анализа профиля на красноцветных породах ЕТР, можно говорить о сходстве почвообразования на единой красноцветной матрице в условиях гумцдного климата. Оно проявляется в преобразовании пород с различным составом глинистой компоненты, но богатых хорошо окристаллизованными (гидро)оксидами железа (преимущественно гематит и гетит), в том числе частично унаследованных от предыдущих эпох.

Выводы

1. Почвообразующие породы, традиционно относимые к красноцветным, не являются единой общностью из-за существенных различий в генезисе, литологии, составе глинистых минералов, что определяющим образом оказывает влияние на формировании почв. Общим свойством почвообразующих пород является устойчивая красноцветная окраска, обусловленная гематитом.

2. Красноцветные отложения локальными выходами окружают центральные районы ЕТР с севера, востока, и, частично, с запада и юга. Небольшие ареалы формирующихся на них почв прерывистым контуром охватывает северную, южную тайгу и лесостепь, окаймляя центральные регионы ЕТР и смещая направление почвообразование от «зонального» элювиально-иллювиального к метаморфическому.

3. Географические закономерности распространения почв на красноцветных отложениях ЕТР обусловлены биоклиматогенными и литогенными причинами. Выявлена следующая смена типов почв автоморфных позиций: (а) северная тайга - органо-буроземы грубогумусированные остаточио-карбонатные на карбонатных суглинках, буроземы грубогумусированные глинисто-иллювиированные на бескарбонатых тяжелосуглинистых -глинистых породах, ржавоземы оподзоленные и псаммоземы на супесях и песках, элювиально-метаморфические глйнисто-иллювиированные почвы на бескарбонатных суглинках; (б) южная тайга — буроземы глинисто-иллювиированные (оподзоленные)" на тяжелых суглинках и глинах и буроземы остаточ!го-карбонатные на карбонатных породах; (в) лесостепь -буроземы темные и серые метаморфические почвы на глубококарбонатных/ бескарбонатных суглинисто-глинистых породах в лесных экосистемах и черноземы глинисто-иллювиальные - в степных.

4. Примесь некрасноцветного четвертичного материала в красноцветном субстрате обусловливает развитие «зональных» элювиально-иллювиальных черт в почвах. Последовательность почв в биоклиматическом ряду идентична таковой на некрасноцветных суглинисто-глинистых субстратах (моренах, покровных суглинках): подзолистые —> дерново-подзолистые —► серые.

5. Ведущими общими ЭПП во всех исследованных почвах являются процессы оструктуривания и брюнифнкации, характерные для развития метаморфического направления почвообразования. Набор остальных ЭПП, интенсивность их проявления изменяется из-за лито- и бпоклиматогенных различий. От северной тайги к лесостепи: усиливаются гумификация и минерализация органического вещества, биогенное оструктуривание, ослабевают компресионно-гидротермическое оструктуривание, брюнификация и процессы миграции вещества. В пределах подзон северной и южной тайги и лесостепной зоны ослабление брюнифнкации и ЭПП миграции вещества обусловлено карбонатностью красно цветных пород и их тяжелым граиулометрггческим составом.

6. Минералогический состав тонких фракции (слюдистый на северо-западе и севере, смектитовый на востоке и слюда-смектиговый на юг е ЕТР) не влияет на развитие профильной дифференциации при почвообразовании на тяжелых по гранулометрическому составу породах. В случае суглинистого состава пород развитие профильной дифференциации «подготовлено» спецификой их минералогического состава: ухудшением кристаллической структуры слоистых силикатов и более продвинутыми стадиями трансформации по мере уменьшения содержания илистой фракции.

7. Специфика брюнифнкации в почвах на красноцветных породах проявляется в «цветовой» трансформации профиля и обусловлена преобразовагшем литогенных, хорошо окристаллнзованных (гидро)оксидов железа. Своеобразие минералогии (гидро)оксидов железа проявляется в: (а) относительном накоплении в профиле наиболее устойчивых минералов (гетит, гематит); (б) формировании в профиле термодинамически нестабильных минералов (фероксигит, феррпгидрит и Ре-протофаза) и стабильного педогенного гетита но ним. Наличие унаследованных от породы (гидро)оксидов железа в почвах на красноцветных породах препятствует развитию профильной дифференциации почв на морфологическом и минералогическом уровне и изменяет сложившиеся представления о закономерностях профильного распределения несиликатного железа.

8. Растворение в результате кислотного гидролиза слоистых силикатов, а также наиболее глубоко идущие трансформации слюд с дефицитом катионов и хлорита в неупорядоченную смешаннослойиую (вермикулитовую/ смектггтовую) фазу диагностируется только после последовательного разрушения и элювгшрования (гидро)оксидов железа. Профильное изменение слоистых силикатов в слабодифференцированных по минералогии (гидро)оксидов железа почвах определяется преимущественно неглубоко идущими стадийными трансформациями слоистых силикатов и/ или выносом смектитовой фазы из верхней части профиля.

9. Для слоистых силикатов (хлориты, слюды с дефицитом катионов) характерно увеличение доли железа в октаэдрических слоях при усилении красноцветности почвенных горизонтов. В верхних горизонтах исследованных почв доля силикатов с повышенным содержанием железа в октаэдрических слоях уменьшается.

10. Увеличение заряда пакета смектитов и формирование более устойчивых высокозарядных структур в буроземах востока южно-таежной подзоны ЕТР обусловлено перераспределением трехвалентного железа в тетраэдрическом, и октаэдрическом слоях. Происходит увеличение доли железа (Fe3+) в тетраэдрических слоях и цис -ОН октаэдрах при его уменьшении в транс -ОН октаэдрах.

11. Установлены два пути трансформаций хлорита: смектитизация через фазу неупорядоченного смешаннослойного хлорит-смектитового образования и вермикулитизация через фазу неупорядоченного смешаннослойного хлорит-смектит-вермикулитового образования. Наличие этих смешаннослойных образований в породе и почвенном профиле свидетельствует об их унаследованной природе.

12. Почвообразование на красноцветных породах ЕТР в силу исходных различий минералогического, гранулометрического составов пород не приводит к конвергенции почв, что не позволяет почвы на красноцветных породах ЕТР относить к единой генетической группе. Почвообразование на красноцветных породах отражает те же закономерности, что и не на красноцветных: наиболее сенсорными являются бескарбонатные красноцветные суглинистые породы по сравнению с карбонатными различного гранулометрического состава и глинистыми (тяжелосуглинистыми) бескарбонатными. Общим для почв на красноцветных породах различных природных зон является развитие по преимущественно метаморфическому направлению.

Предложения по классификации почв:

1. В существующем варианте (Классификация, 2004) железисто-метаморфический горизонт BFM отражает однонаправленный «цветовой метаморфизм», связанный с выходом железа из решетки силикатов и образованием красящих (гидро)оксидов железа. Такое толкование заранее не включает почвы на красноцветных отложениях, в которых «цветовой метаморфизм» связан в первую очередь с разрушением литогенных минералов. Предлагается ввести более широкое толкование горизонта, отражающее не только усиление окраски, но и потускнение, побурение профиля, что более полно отражает метаморфизм (гидро)оксидов железа.

2. Предлагается ввести (а) индекс fm, отражающий трансформацию литогенных (гидро)оксидов железа при почвообразовании, (б) индекс red для отражения литогенной, унаследованной красноцветности почв.

3. На основании полученных данных по почвообразованию на красноцветных отложениях ЕТР предлагается расширить представления о следующих типах почв: (а) элювиально-метаморфических, ареал которых на

бескарбонатных/ глубококарбонатных суглинках заходит на север; (б) перегнойных почв, формирующихся на суглинистых бескарбонатных отложениях в условиях дополнительного проточного увлажнения. 4. В отдел структурно-метаморфических почв ввести тип органо-буроземов с профилем: О-Оао-ВМ-ВСса

1 По материалам диссергаиии опубликованы следующие работы:

1. Э.И. Гагарина, С.Н. Лесовая К характеристике минералогического состава почв на локальных моренах// Вестник ЛГУ. 1991. сер. 3. вып. 1. с. 88-94.

2. Ю.Н. Водяницкий, Э.И. Гагарина, С.Н. Лесовая Железо в почвах на локальных моренах// Вестник СПбГУ. 1992. сер. 3. вып. 3. с. 83-94.

Ъ.ЭЛ. Гагарина, СМ. Лесовая Влияние коренных пород на распределение оксидов железа на примере красноцветных почв Северо-Запада//Вес-рник СПбГУ 1993.сер.3.вып. I.e. 101-104.

4. ЮЛ. Водяницкий, Э.И. Гагарина, СЛ. Лесовая Образование оксидов железа в почвах на локальных моренах// Почвоведение. 1994. N 2. с. 66-77.

5. С.Н. Лесовая, Э.И. Гагарина, HJI. Чижикова Специфика почвообразования па локальных моренах// Сб. Минералогия почв: генезис, география, значение в плодородии и экологии. Труды Почвенного института им. В.В.Докучаева. Москва. 1996. с. 210-220.

6. Э.И. Гагарина, С.Н. Лесовая Почвы и почвенный покров моренных равнин с близким залеганием девонских красноцветных осадочных пород// Сб. Эколого-генетические исследования почв в гумидных ландшафтах. Труды БНИИ СПбГУ. 1996. N 45. с. 90-124.

7. С.Н. Лесовая Трансформация глинистых минералов в почвах на красноцветных локальных моренах// Вестник СПбГУ. сер. 3. 1999. вып. 1(3). с. 130-133.

8. Э.И. Гагарина, С.Н. Лесовая Трансформация иллитов в почвах на моренах и ленточных глинах// Тезисы докладов 14 совещания по рентгенографии минералов. С.Петербург. 1999. с. 211-212.

9. S. Lessovaia Changes of mineralogical composition of Podzolic soils as a result of pedogenic processes// Abstract of international conference. Euroclay. 1999. Krakov. Poland, p. 107.

10. ЮН.ВодяншрзлХ ЭЛ. Гагарою, CH. Лесовая Отеадогенез железа в гкуюк на красноцветных локальных моренах// Тезисы докладов «Железо в почвах». Ярославль. 1999. с. 50.

11. ЮН. Водяшлрз/й, ЭЛ. Гагарина, СН. Лесовая Влияние оглеения на содержание железа в красноцветных породах (экспериментальное изучение)//Почвоведение. 2000. № 4. с. 427433.

12. Ю.Н. Водяницкий, С.Н. Лесовая, А. В. Сивцов Минералы железа в почвах на красноцветных породах// Почвоведение. N 7. 2001. с. 869 - 878.

13. S. Lessovaia Common and specific features in soils on loess and reddish clay of forest-steppe zone of European Russia//Te3ncbi "Ihterclay". Argentina. 2001. p. 72 .

14. С.Н. Лесовая. С.В. Горяч кии Специфика бореатьного почвообразования на красноцветных субстратах в различных условиях криогенеза// Тезисы докладов «Консервация и трансформация вещества и энергии в криосфере Земли». Пущино. 2001. с. 138-139.

15. С. Лесовая., А. Капичка, Э. Петровский Унаследованные железистые минералы и их роль в почвах на красноцветных субстратах Русской равнины// Тезисы международного симпозиума «Функции почв в биосферно-геоСферных системах». Москва. 2001. с. 243-245.

16. S.N."Lessovaia, L.E.Dmitricheva, S.V.Goiyachkin et al. Soil-ecology conditions of unique taiga landscapes// Internet Journal of Institute of soil scicnce at Moscow State University and Russian Academy of Sciences. Internet address - http://soilinst.msu.ru/cng/index.htm. 2001.

17. С.Н. Лесовая, C.B. Горячкин и др. Почвообразование и биоразнообразие таежных почв на красноцветных породах и плотных гипсах/Тезисы докладов «Биогеография почв». Сыктывкар. 2002. с. 27-28.

18. S. Lessovaia, E. Gagarina Behavior of inherited minerals and climate-induced soil change: red-colored soils of European-Russia//.'Transaction of the 17th World Congress of Soil Science CD-ROM. (Thailand. 2002). p. 317(1-10).

19. СМ. Лесовая, Э.А. Гойло, Н.И. Дяченко Трансформации глинистых минералов в почвах на пермских красноцветах// Тезисы 4 симпозиума по истории минералогии и минералогических музеев... С-Петербург. 2002. с. 186-187.

20. Ю. Н. Водяницкий, СМ. Лесовая, А.В. Сивцов Гидроксидогенез железа в лесных и степных почвах Русской равнины// Почвоведение. N 4. 2003. с. 465-475.

21. СЛ. Лесовая, ЭЛ Гойю, ЮЛ. ВоШащаш, ВВ. Коравуитт Методы изучения тонкодисперсной части почв// Рать почвы в формировании ландшафтов. Казань. 2003. с. 58-59.

22. СЛ. Лесовая, ЭАГойло, Е Касбам ТЕМ и XRD характеристики почв на красноцветных породах ЕТР// Материалы XV Совещания «Рентгенография и кристаллохимия минералов» С-Петербург. 2003. с. 171-173.

23. ЮЛ. ВодятарзМ, СВ. Горячит, СЛ. Лесовая Оксиды железа в буроземах на красноцветных отложениях Европейской России и цветовая дифференциация почв// Почвоведение. N 11. 2003. с. 427-433.

24. С Леа>еая, А КтичгпЕЛетроесшЪЕ Апарин Педогет1ые и унаследованные минеральные признаки чернозема на красноцветных породах// Почвоведение. N 12. 2003. с, 1482-1490.

25. СЛ. Лесовая, СВ. Горячкин Таежное почвообразование на красноцветных субстратах и криогенез// Материалы конференции «Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения». Пущино. 2003. с. 140-141.

26. S. Lessovaia, J. Kasbohm TEM-characterization of clay minerals of soil on red-colored substrate// Abstract of Euroclay Conference. Italy. 2003. p. 171.

27. S.N. Lessovaia, S. V. Goryachkin, Y.N. Vodyanitskiy Genesis and classification of red-colored soils of taiga zone in European Russia/ Gleba w srodowisku. Soil in Environment. Poland 2003. p.56.

28. СЛ. Лесовая Направления почвообразования на красноцветных отложениях таежной зоны ЕТР в связи со спецификой их минералогического состава// Тезисы IY съезда об-апочвоведов. 2004. т.2. с. 593.

29. Е.С. Яковлева, Е.В. Иванова, СМ. Лесовая Проблема определения минералогического состава тонких фракций в слабодифференцированных красноцветных почвах таежной зоны ЕТР// Тезисы IY съезда об-а почвоведов. 2004. т.2. с. 601.

30. S.Lessovaia Pedogenesis on red/reddish substrate in boreal forests of European Russia predetermined by mineral composition of parent substrate//Abstracts of «Eurosoil» 2004. p. 370.

31. ЮМ.Водяницкий, АЛ. Васильев, СЛ. Лесовая, и др. Формирование оксидов марганца в почвах// Почвоведение 2004. №6. с. 572-586.

32. СМ. Лесовая Изменение минералогического состава пород при оглеении// Межфазные взаимодействия в почвах лесной зонм. ТрудыЕНИИ СПбГУ. 2004. N49. с. 86-94.

33. СМ. Лесовая., Э.А Гойло, Н.П. Чижикоеа Минералогически ij состав красноцветных отложений и его влияние на направления почвообразования в северотаежной подзоне ЕТР// Почвоведение 2005. № 8. с. J 001 -1011

34. СЛ. Лесовая, ЕС. Яковлева, Е.В. Иванова Влияние реактива Мера-Джексона на

минералогический состав почв//Вестник СПбГУ. сер.З, 2005, вып. 1

35. Т. Tuyukina, S. Lessovaia ua.Jet al. Soils and perennial underground ice of glaciated and karst landscapes in northern European Russia/ Guidbook for the session of IV international craif. of cryopedology. Arkhangelsk, 2005, ed. S. Goryachkin, E. Pfeiffer. 57p.

Подписано в печать 03.10.2005. Формат бумаги 60 х 84 1/16. Бумага офсешая. Печать ршографнческшшя. Усл. неч. Л. 1,0. Тираж 100 эо. Заказ 3708. Отпечатано в отделе операшвной полиграфии ИИИХ СПбГУ. 195504, Санкг-Пс1срб\рг, Старый Петергоф, Университетский пр.2б

Содержание диссертации, доктора географических наук, Лесовая, Софья Николаевна

Введение

Глава

СОСТАВ, ГЕНЕЗИС, РАСПРОСТРАНЕНИЕ КРАСНОЦВЕТНЫХ ПОРОД ЕТР И ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ НА НИХ: СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ.

1.1. Происхождение красноцветных отложений

1.2. География красноцветных пород ЕТР

1.3. Почвообразование на красноцветных породах ЕТР

Глава

ПРИНЦИПЫ ОТБОРА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Принципы отбора

2.2. Методы исследования

Глава

УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА КРАСНОЦВЕТНЫХ ПОРОДАХ ЕТР.

3.1. Физико-географические условия

3.2. Почвенно-географическая характеристика объектов 79 исследования

Глава

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И АНАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ НА КРАСНОЦВЕТНЫХ ПОРОДАХ ЕТР.

4.1. Почвы северо-таежной подзоны ЕТР

4.2. Почвы южно-таежной подзоны ЕТР

4.3. Почвы лесостепной зоны ЕТР

Глава

МИНЕРАЛЫ ЖЕЛЕЗА В ПОЧВАХ НА КРАСНОЦВЕТНЫХ ПОРОДАХ ЕТР.

5.1. Фазовый состав минералов железа

5.2. Состояние минералов железа по данным химических вытяжек 179 (Мера-Джексона и Тамма)

5.3. Влияние реактива Мера - Джексона на минералогический 182 состав почв на красноцветных отложениях

Глава

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ НА КРАСНОЦВЕТНЫХ

ПОРОДАХ ЕТР (ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ).

6.1. Качественный фазовый состав и распределение глинистых 193 минералов в «зональных» почвах исследуемых регионов: современные представления

6.2. Качественный фазовый состав и распределение глинистых минералов в почвах на красноцветных породах ЕТР

6.2.1. Почвы северо-таежной подзоны ЕТР

6.2.2. Почвы южно-таежной подзоны ЕТР

6.2.3. Почвы лесостепной зоны ЕТР

6.3. Структурные особенности глинистых минералов почв на красноцветных породах

Глава

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЧВ НА КРАСНОЦВЕТНЫХ ПОРОДАХ ЕТР.

7.2. Биоклиматогенные и литогенные закономерности распространения почв 7.3 Феномен почвообразования на красноцветных породах в мире

7.1. Элементарные почвообразовательные процессы

Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Генезис и география почв на красноцветных породах европейской территории России"

Одной из наиболее актуальных проблем географии почв является выявление соотношения биоклиматогенных и литогенных закономерностей формирования современного почвенного покрова Земли. Ее решение требует как глубоких знаний о почвообразующих породах, так и анализа взаимосвязи литологического фактора и почвообразования в различных биоклиматических условиях. Наиболее перспективны в этом плане почвы с ярко выраженными литогенными признаками, примером которых являются почвы на красноцветных почвообразующих породах. За геологическую историю зона распространения красноцветных отложений сокращалась (Геологические формации, 1981). В настоящее время основные ареалы почвообразующих пород, имеющих красную окраску, расположены в тропических и субтропических регионах, а на дневную поверхность умеренного пояса красноцветные породы различного возраста и состава выходят небольшими разобщенными ареалами, что и обусловило незначительное участие почв на красноцветных породах в почвенном покрове. Тем не менее, изучение этих почв очень важно для понимания глобальных закономерностей почвообразования, в связи с чем почвы на красноцветных породах европейской территории России (ЕТР) в довольно широком географическом диапазоне исследовались, начиная с прошлого века (Гордягин, 1889; Глинка, 1903; Ризположенский, 1909; Красюк, 1925; и др.). Несмотря на длительную историю изучения в ряде случаев остаются весьма противоречивыми представления о закономерностях их географического распространения и генезиса. Истинная картина почвообразования затушевывается локальностью распространения красноцветных пород, постепенным характером переходов к почвам на четвертичных отложениях, а также часто случайным характером их изучения. В результате не было сделано процессно-генетического анализа этих почв, не выявлены закономерности географической изменчивости в связи с биоклиматическим и литогенным факторами. Не изучены в достаточной мере минералогический состав, степень его устойчивости к внешним факторам. Остается открытым вопрос о роли (гидро)оксидов железа, их взаимодействия с глинистыми минералами. Не выявлены механизмы устойчивости слабодифференцирован-ных почв на красноцветных породах к процессам текстурной и А1-Ре-гумусовой дифференциации. Неизвестно влияние красноцветных пород на характер гумусообразования и экосистемная роль почв на красноцветных породах. Не проводилось сравнения характера почвообразования на красноцветных породах в условиях умеренного и тропического пояса. Не решен вопрос классификационной принадлежности почв с ярко выраженной литогенной спецификой, что стало особенно актуально в связи с выходом в свет новой Классификации и диагностики почв России (2004).

Целью работы является выявление основных закономерностей географического распространения почв на красноцветных породах ЕТР, а также специфики почвообразования в связи с минералогическим составом тонких фракций, трансформациями слоистых силикатов и (гидро)оксидов железа. В соответствие с целью были поставлены следующие задачи.

1. Выявить и типизировать ареалы красноцветных почвообразующих пород по их минералогическому и гранулометрическому составам.

2. Изучить основные закономерности географического распространения почв на красноцветных породах ЕТР, рассмотреть их биоклиматогенные и литогенные ряды.

3. Изучить морфологические, аналитические свойства, а также состав (гидр)оксидов железа и глинистых минералов в наиболее представительных профилях почв на красноцветных отложениях ЕТР, развитых в широком географическом диапазоне таежной зоны и лесостепи. На основании Исследования специфики распределения отдельных групп глинистых минералов и (гидро)оксидов железа, их трансформаций и взаимовлияния определить комплекс наиболее значимых минералогических признаков: а) литогенно обусловленных и (б) сформированных под воздействием современного педогенеза.

4. Выявить наборы элементарных почвообразовательных процессов (ЭПП) и причины сходства/ различия генезиса почв на красноцветных породах и на некрасноцветных четвертичных отложениях ЕТР на основании морфохимического исследования и детального изучения (гидро)оксидов железа и глинистых минералов.

5. Определить классификационную принадлежность почв на красноцветных породах, апробировать новую классификационную систему почв России для этих специфических почв и, в случае необходимости, предложить пути ее усовершенствования.

Защищаемые положения:

1. Красноцветные почвообразующие породы ЕТР не являются единой общностью из-за различия в генезисе, литологии и составе глинистых минералов. В силу существующих различий они по-разному предопределяют протекающее на них почвообразование. В связи с этим почвы на красноцветных отложениях ЕТР не относятся к единой генетической группе, что обусловлено различиями в минералогическом и гранулометрическом составах их материнских пород.

2. Закономерности географического распределения и генезиса почв на красноцветных отложениях ЕТР определены биоклиматогенными и литогенными факторами. В биоклиматогенном ряду почв на красноцветных породах наиболее сенсорными (чувствительными) к изменению условий среды являются почвы на бескарбонатных суглинистых породах, наименее -на карбонатных породах независимо от их гранулометрического состава.

3. Красноцветные почвообразующие породы ЕТР предопределяют развитие преимущественно метаморфического направления почвообразования в отличие от элювиально-иллювиального и альфегумусового в почвах на некрасноцветных четвертичных субстратах. Состав глинистых минералов не имеет существенной роли при почвообразовании на красноцветных карбонатных и тяжел осу глин исто - глинистых бескарбонатных породах и является определяющим на супесчано - суглинистых. В последнем случае наиболее ярко развивается педогенно обусловленная трансформация унаследованных (гидро)оксидов железа.

Научная новизна.

В диссертационной работе впервые проведено комплексное систематическое исследование почв на красноцветных почвообразующих породах ЕТР от северной тайги до лесостепи. В результате:

1. Выявлены закономерности географического распространения и генезиса почв на красноцветных породах в зависимости от минералогического и гранулометрического составов пород. Охарактеризованы биоклиматогенные и литогенные ряды почв на красноцветных отложениях в пределах ЕТР: выявлены черты сходства и различия почвообразования на красноцветных породах в пределах северной, южной тайги и лесостепи, а также между природными зонами.

2. Определен набор элементарных почвообразовательных процессов (ЭПП); показано, что общими, ведущими ЭПП во всех автоморфных почвах таежных и лесных экосистем выступают процессы брюнификации и оструктуривания, в то время как набор и интенсивность проявления остальных ЭПП изменяются. Оценен вклад каждого из них в формировании биоклиматогенного и литогенного рядов почв на красноцветных отложениях ЕТР. Обнаружено, что красноцветные породы обусловливают смещение почвообразования от «зонального» элювиально-иллювиального к метаморфическому.

3. Выявлены специфика и географические закономерности трансформационных трендов глинистых минералов и (гидро)оксидов железа, а также комплексы литогенных и педогенных характеристик минералогического состава почв на красноцветных породах ЕТР. К литогенным относятся унаследованный фазовый состав (а) глинистых минералов (преимущественно слюдистый на севере и северо-западе ЕТР, смектитовый на востоке, слюда-смектитовый на юге и частично на севере) и (б) термодинамически стабильных (гидро)оксиды железа (гематит, гетит). Педогенными являются термодинамически нестабильные минералы железа (фероксигит, ферригидрит) и неупорядоченные смешаннослойные фазы слоистых силикатов, возникшие в результате деградации глинистых минералов при почвообразовании.

4. Определено классификационное положение почв на красноцветных отложениях ЕТР. Показано, что, несмотря на широкий диапазон биоклиматических условий «северная тайга - лесостепь» и разнообразие красноцветных пород, в исследованных почвах отсутствует текстурный (глинисто-иллювиальный) горизонт ВТ, характерный для «зональных» подзолистых, дерново-подзолистых и серых почв. В них диагностируется метаморфический горизонт ВМ (ВРМ).

5. Показано, что, несмотря на существенные различия в биоклиматических условиях, возрасте и составе глинистых минералов, почвообразование на красноцветных породах умеренного пояса в основных чертах сходно с педогенным преобразованием красных субстратов в субтропических и тропических областях с гумидным и семигумидным климатом.

Практическая значимость.

Проведенные исследования показали возможность использования классификации и диагностики почв России (2004)* для классифицирования редких и специфичных почв на красноцветных отложениях. При выполнении работы разработан ряд предложений по диагностике некоторых горизонтов и расширению списка типов и подтипов почв для новой национальной классификационной системы. Проведенные исследования внесли вклад в инвентаризацию почвенных ресурсов Пинежского заповедника, и на основе Далее по тексту классификация (2004) работы подготовлены материалы для Красной книги почв России. Данные об экосистемной роли почв на красноцветных отложениях необходимы для программ по изучению и сохранению биоразнообразия России. Результаты работы использованы при чтении курсов на биолого-почвенном факультете Санкт-Петербургского государственного университета: "Экосистемы России", "Минералогия почв", «Почвоведение с основами географии почв».

Благодарности.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь на различных этапах выполнения работы проф., д.с.х.н. Н.П. Чижиковой и д.с.х.н. Ю.Н. Водяницкому (Почвенный ин-т), к.г.н. C.B. Горячкину (ИГРАН), проф. Е. Касбому (гос. университет г. Грейфсвальд, Германия), проф. д.г.м.н. Э.А. Гойло (СПбГУ). Автор признательна научному консультанту, проф. Б.Ф. Апарину за постоянную многолетнюю поддержку, а также директору ВНИИ СПбГУ проф. Д.В. Осипову и коллегам - сотрудникам кафедры почвоведения: проф. H.H. Матинян, доц. Г.А. Касаткиной и H.H. Федоровой, а также проф. д.г.н. A.C. Федорову (СПбГУ). Значительная часть работы была выполнена при финансовой поддержке фондов РФФИ (№ 00-04-48269, 01-04-48815), RSS (№ 841/2000), DAAD (№325/2002). I

Заключение Диссертация по теме "Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов", Лесовая, Софья Николаевна

выводы

1. Почвообразующие породы, традиционно относимые к красноцветным, не являются единой общностью из-за существенных различий в генезисе, литологии, составе глинистых минералов, что определяющим образом оказывает влияние на формировании почв. Общим свойством почвообразующих пород является устойчивая красноцветная окраска, обусловленная гематитом.

2. Красноцветные отложения локальными выходами окружают центральные районы ЕТР с севера, востока, и, частично, с запада и юга. Небольшие ареалы формирующихся на них почв прерывистым контуром охватывает северную, южную тайгу и лесостепь, окаймляя центральные регионы ЕТР и смещая направление почвообразование от «зонального» элювиально-иллювиального к метаморфическому.

3. Географические закономерности распространения почв на красноцветных отложениях ЕТР обусловлена биоклиматогенными и литогенными причинами. Выявлена следующая смена типов почв автоморфных позиций: (а) северная тайга - органо-буроземы грубогумусированные остаточно-карбонатные на карбонатных суглинках, буроземы грубогумусированные глинисто-иллювиированные на бескарбонатых тяжелосуглинистых -глинистых породах, ржавоземы оподзоленные и псаммоземы на супесях и песках, элювиально-метаморфические глинисто-иллювиированные почвы на бескарбонатных суглинках; (б) южная тайга - буроземы глинисто-иллювиированные (оподзоленные) на тяжелых суглинках и глинах и буроземы остаточно-карбонатные на карбонатных породах; (в) лесостепь -буроземы темные и серые метаморфические почвы на глубококарбонатных/ бескарбонатных суглинисто-глинистых породах в лесных экосистемах и черноземы глинисто-иллювиальные - в степных.

4. Примесь некрасноцветного четвертичного материала в красноцветном субстрате обусловливает развитие «зональных» элювиально-иллювиальных черт в почвах. Последовательность почв в биоклиматическом ряду идентична таковой на некрасноцветных суглинисто-глинистых субстратах (моренах, покровных суглинках): подзолистые —»дерново-подзолистые серые.

5. Ведущими общими ЭПП во всех исследованных почвах являются процессы оструктуривания и брюнификации, характерные для развития метаморфического направления почвообразования. Набор остальных ЭПП, интенсивность их проявления изменяется из-за лито- и биоклиматогенных различий. От северной тайги к лесостепи: усиливаются гумификация и минерализация органического вещества, биогенное оструктуривание, ослабевают компресионно-гидротермическое оструктуривание, брюнификация и процессы миграции вещества. В пределах подзон северной и южной тайги и лесостепной зоны ослабление брюнификации и ЭПП миграции вещества обусловлено карбонатностью красноцветных пород и их тяжелым гранулометрическим составом.

6. Минералогический состав тонких фракций (слюдистый на северо-западе и севере, смектитовый на востоке и слюда-смектитовый на юге ЕТР) не влияет на развитие профильной дифференциации при почвообразовании на тяжелых по гранулометрическому составу породах. В случае суглинистого состава пород развитие профильной дифференциации «подготовлено» спецификой их минералогического состава: ухудшением кристаллической структуры слоистых силикатов и более продвинутыми стадиями трансформации по мере уменьшения содержания илистой фракции.

7. Специфика брюнификации в почвах на красноцветных породах проявляется в «цветовой» трансформации профиля и обусловлена преобразованием литогенных, хорошо окристаллизованных (гидро)оксидов железа. Своеобразие минералогии (гидро)оксидов железа проявляется в: (а) относительном накоплении в профиле наиболее устойчивых минералов (гетит, гематит); (б) формировании в профиле термодинамически нестабильных минералов (фероксигит, ферригидрит и Ре-протофаза) и стабильного педогенного гетита по ним. Наличие унаследованных от породы гидро)оксидов железа в почвах на красноцветных породах препятствует развитию профильной дифференциации почв на морфологическом и минералогическом уровне и изменяет сложившиеся представления о закономерностях профильного распределения несиликатного железа.

8. Растворение в результате кислотного гидролиза слоистых силикатов, а гакже наиболее глубоко идущие трансформации слюд с дефицитом катионов и хлорита в неупорядоченную смешаннослойную (вермикулитовую/ смектитовую) фазу диагностируется только после последовательного разрушения и элювиирования (гидро)оксидов железа. Профильное изменение слоистых силикатов в слабодифференцированных по минералогии (гидро)оксидов железа почвах определяется преимущественно неглубоко идущими стадийными трансформациями слоистых силикатов и/ или выносом смектитовой фазы из верхней части профиля.

9. Для слоистых силикатов (хлориты, слюды с дефицитом катионов) характерно увеличение доли железа в октаэдрических слоях при усилении красноцветности почвенных горизонтов. В верхних горизонтах исследованных почв доля силикатов с повышенным содержанием железа в октаэдрических слоях уменьшается.

10. Увеличение заряда пакета смектитов и формирование более устойчивых высокозарядных структур в буроземах востока южно-таежной подзоны ЕТР обусловлено перераспределением трехвалентного железа в тетраэдрическом и октаэдрическом слоях. Происходит увеличение доли железа (Ре3+) в тетраэдрических слоях и цис -ОН октаэдрах при его уменьшении в транс -ОН октаэдрах.

11. Установлены два пути трансформаций хлорита: смектитизация через фазу неупорядоченного смешаннослойного хлорит-смектитового образования и вермикулитизация через фазу неупорядоченного смешаннослойного хлорит-смектит-вермикулитового образования. Наличие этих смешаннослойных образований в породе и почвенном профиле свидетельствует об их унаследованной природе.

12.Почвообразование на красноцветных породах ЕТР в силу исходных различий минералогического, гранулометрического составов пород не приводит к конвергенции почв, что не позволяет почвы на красноцветных породах ЕТР относить к единой генетической группе. Почвообразование на красноцветных породах отражает те же закономерности, что и не на красноцветных: наиболее сенсорными являются бескарбонатные красноцветные суглинистые породы по сравнению с карбонатными различного гранулометрического состава и глинистыми (тяжелосуглинистыми) бескарбонатными. Общим для почв на красноцветных породах различных природных зон является развитие по преимущественно метаморфическому направлению.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Лесовая, Софья Николаевна, Санкт-Петербург

1. Агроклиматический справочник по Архангельской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 220 с.

2. Агроклиматический справочник по Ленинградской области Л: Гидрометеоиздат. 1959. 176 с. отв. ред. М.Ф. Бархатова.

3. Агроклиматический справочник по Белгородской области Л.: Гидрометеоиздат. 1959. 113 с. отв. ред. И.И. Портнягин.

4. Агроклиматические ресурсы Ленинградской области. Л 1971. 118 с.

5. Агроклиматические ресурсы Пермской области Л.: Гидрометеоиздат. 1979. отв. ред. Е.В. Григорчук. 155 с.

6. Алексеев А. О Соотношение соединений железа в почвах. Автореферат .к.б.н. М. 1992. 18 с.

7. Алексеев В.Е., Грати В.П., Моток В.Е., Синкевич З.А. Глинистые минералы в лесных почвах Молдавии/ Генезис и рациональное использование почв Молдавии. Кишинев.: Штиинца. 1977. с. 41-53

8. Алексеева Т.В., Алексеев А.О. Основы устойчивости структуры ряда почв Китая// Тезисы докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов. Суздаль 2000. Т.2. с. 332. Из-о.: Москва.

9. Андроников B.JI., Ярилова Е.А. Микроморфологические исследования почв сухостепного Заволжья в кн. Химия, генезис и картография почв/ М.: Наука, 1968 211

10. Ю.Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М. МГУ 1970. 488 с.

11. Атлас Ленинградской области. М. 1967. 160 с.

12. Ахтырцев Б.П., Щетинина A.C. Изменение серых лесных почв Среднерусской лесостепи в процессе сельскохозяйственного освоения Саранск. 1969.

13. Бабанин В.Ф., Иванов А.В, Морозов В.В., Шпипькина И.В. Сравнительный анализ состояния соединений железа по данныммессбауэровской спектроскопии и магнитных измерений. Почвоведение. 1998. № 8. с. 933-941.

14. А. Белозерский Г.Н., Казаков М.И., Гагарина Э.И., Хантулев A.A. Применение мессбауэровской спектроскопии к изучению форм железа в лесных почвах// Почвоведение. 1978. №. 9. с. 35-45.

15. БулахА.Г. Общая минералогия. С-Петербург: СПБГУ. 2002. 356 с.

16. Веденина A.A. Почвы на локальных моренах в западных районах Ленинградской области. Диссертация .к.б.н. Л. 1981. 180 с.

17. Веденина A.A., Гагарина Э. И. Почвы на локальных моренах в западных районах Ленинградской области// Вестник ЛГУ. 1979. сер. биология, вып. 2. №9. с. 98-105.

18. Верзилин H.H. Закономерности аридного литогенеза и методы их выявления (на примере меловых отложений Ферганы). Л.: ЛГУ. 1970. 139 с.

19. Водяницкий Ю.Н. Анализ кривых распределения соединений железа по профилю почв//Почвоведение. 1991. N 5. с. 29-36.

20. Водяницкий Ю.Н. Образование оксидов железа в почве. М.: «Россельхозакадемия» 1992. 272 с.

21. Водяницкий Ю.Н. О способах обобщения данных химического фракционирования соединений железа в почвах// Почвоведение. 1993. № 2. с. 29-35.

22. Водяницкий Ю.Н Изучение оксидов железа в почвах при помощи дискретного термомагнитного анализа// Почвоведение. 1996. № 7. с. 857-867.

23. Водяницкий Ю.Н. Растворимость оксидов железа почв лесной зоны реактивом Тамма.//Почвоведение. 1998. N 10. с 1199-1208.

24. Водяницкий Ю.Н. Действие дитионитсодержащих реактивов на минералы в почвах// Почвоведение. 2002. N 5. с. 552-563.

25. Водяницкий Ю.Н. Химия и минералогия почвенного железа М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева. 2003. 236 с.

26. Водяпицкий Ю.Н. Гагарина Э.И. Лесовая С.Н. Образование оксидов железа в почвах на локальных моренах// Почвоведение. 1994 N 2. с. 6677.

27. Водяницкий Ю.Н., Гагарина Э.И. Лесовая С.Н. Влияние оглеения на содержание железа в красноцветных породах (экспериментальное изучение)// Почвоведение. 2000. .№ 4. с. 427 433.

28. Водяницкий Ю.Н., Гэрячкин C.B., Лесовая С.Н., Пушкин А.И. Минералы железа и марганца в почвах лесных ландшафтов// Тезисы 1 международного симпозиума «Биокосные взаимодействия: жизнь и камень» С-Петербург. 2002. с. 57-60.

29. Водяницкий Ю.Н., Горячкин C.B., Лесовая С.Н. Оксиды железа в буроземах на красноцветных отложениях Европейской России и цветовая дифференциация почв// Почвоведение. N11 2003. с. 12851299.

30. Водяницкий Ю.Н., Добровольский В.В. Железистые минералы и тяжелые металлы в почвах. М. 1998. 216 с.

31. Водяницкий Ю.Н, Лесовая С.Н., Сивцов A.B. Минералы железа в почвах на красноцветных породах// Почвоведение. N 7. 2001. с. 869 -878.

32. Водяницкий Ю.Н., Роговнева Л.В. Оксиды железа в слитых солонцеватых черноземах Ставрополья// Почвоведение. 1993. N 6. с. 33-42.

33. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М: МГУ. 1998. 272 с.

34. Всеволодова-Перель Т.С, Кудрящева И.В., Грюнталь С.Ю., Надточий С.Э, Головач С.И., Матвеева А.А, Осипов В.В., Карпачевский Л.О., Растворова О.Г. Структура и функционирование почвенного населения дубрав Среднерусской лесостепи. М.: Наука. 1995. 152 с.

35. Гагарина Э.И., Лесовая С.Н Почвы и почвенный покров моренных равнин с близким залеганием девонских красноцветных осадочныхпород// Эколого-генетические исследования почв в гумидных ландшафтах. Труды ВНИИ СПбГУ 1996. N 45. с. 90-124.

36. Гагарина Э.И., Матинян М.М,, Счастная JI.C. Касаткана Г.А. Почвы и почвенный покров северо-запада России. С-Петербург.: СПбГУ. 1995. 234с.

37. Гагарина Э.И., Счастная JI.C., Хантулев A.A. К характеристике почв бассейна рек Пинеги и верхнего Кулоя// Сб. Антропогенные и геоботанические исследования северо-запада СССР. 1965 Д.: ЛГУ. с. 34 53.

38. Гагарина Э.И., Счастная Л.С., Хантулев A.A. К характеристике таежных почв области нижнего течения р. Северной Двины.// Вестн. ЛГУ. сер. биологическая. 1963. № 9. с. 132-142.

39. Газизуллин А.Х. Генезис почв, сформированных на красноцветных пермских отложениях Среднего Поволжья и Предуралья// Почвоведение. 1995. №9. с. 1071-1081.

40. Газизуллин А.Х, Сабиров А.Т. Коричнево-бурые лесные лессивированные и псевдоподзолистые почвы Среднего Поволжья: генезис и свойства//Почвоведение. 1997. №6. с. 735-742.

41. Газизуллин А.Х, Хасаншин Б.Д Бурые лесные почвы широколиственных и хвойно-широколиственных лесов Среднего Поволжья на двучленных наносах//Почвоведение. 1980. №11. с. 117130.

42. Газизуллин А.Х., Сабиров А.Т., Гилаев A.M. Экологические условия и генезис лесостепных черноземов Среднего Поволжья// Почвоведение, №2, 1998. с. 140-147.

43. Геологическая карта СССР. Лист О (-35); 36- Ленинград, M 1:1000000. Новая серия. 1983.

44. Геологическая карта СССР Карта дочетвертичных отложений M 1: 1000000. Лист 0-(35), 36 Ленинград 1983. Сопроводительная записка Л. 1989.211 с.

45. Геологическая карта СССР. Карта дочетвертичных отложений M 1: 1000 ООО. лист Q38,39. 1985.

46. Геологический словарь М.: Недра. 1978. т.2. 456 с.

47. Геологические формации осадочного чехла Русской платформы. JL: Недра, 1981. Всесоюзный научно-исследовательский геологический институт. Новая серия. Т. 296. 168 с. п/р. Н.С. Иголкиной.

48. Геология четвертичных отложений северо-запада Европейской части СССР. Л.: Недра. 1967. п/р. Н.И. Апухтина, И.И. Краснова.342 с.

49. Геоморфология и четвертичные отложения Северо-Запада Европейской части СССР. Л.: Наука. 1969. 255 с.

50. Гинзбург И.И. Типы древних кор выветривания, формы их проявления и классификация// Кора выветривания. М.: Из-о АН СССР. 1963. вып. 6. с. 71-102.

51. Гипергенные окислы железа в геологических процессах. М.: Наука, 1975. 206 с. под/ред. Чухрова Ф.Б.

52. Глазовская М.А. Почвы мира М.: «Из-о МГУ» 1972.Т.2. 131 с.53 .Глазовская М.А., Парфенова Е.И. Биогеохимические факторы образования терра росса Южного Крыма// Почвоведение. 1974. № U.c. 12-22.

53. Гордягин А.Я. Предварительный отчет Губернскому собранию о почвенных исследованиях, проведенных летом 1889г. в Мамадыщском и Царевококшайском уездах Казанской губернии. Казань: Типография университета. 1889. с. 1-29.

54. Горячкип C.B. Почвенный покров пластово-денудационных равнин севера ETC// Вестник МГУ. 1987. сер. Почвоведение. N 3. с. 58-63

55. Горячкин C.B. Генезис и эволюция почвенного покрова пластово-денудационных и карстовых равнин (северная тайга Европейской части России) дис.геогр. наук. М. 1993. 300 с.

56. Горячкин C.B. Почвенный покров// Структура и динамика природных компонентов Пинежского заповедника (северная тайга ЕТР, Архангельская область). Архангельск. 2000. с. 56-64

57. Ы.Градусов Б.П. Минералы со смешаннослойной структурой в почвах. М.: Наука 1976. 128 с.

58. Градусов Б.П., Урусевская И.С. Химический и минералогический состав илистых фракций серых лесных почв Калужской области/ Вестник МГУ. сер. биология, почвоведение. 1964. N3.

59. Грищепко М.Н., Холомовой Г.В. К истории геологического развития территории центрально-черноземных областей в неогене// Тр. Третьего совещания по проблеме изучения Воронежской антеклизы. Воронеж. 1966.

60. Добровольский В.В., Урушадзе Т.Ф. Почвы на красноцветных продуктах выветривания Грузии. Тбилиси: Мецниереба. 1990. 103 с.

61. Ш.Иноземцев С.А. Особенности древнего почвообразования на красноцветных породах в бассейне Северной Двины // Материалы по изучению русских почв Санкт-Петербург: СПбГУ. 2001. с. 73-76.

62. Исаченко А.Г., Дашкевич З.В., Карнаухов Е.В. Физико-географическое районирование Северо-Запада СССР. JI.: ЛГУ. 1965. 247 с.

63. Карманова JI.A. Общие закономерности соотношения и распределения форм железа в основных генетических типах почв// Почвоведение 1978. №7. с. 49-62.

64. Карандеева М.В. Геоморфология Европейской части СССР. М.: МГУ. 1959.311 с.

65. Ъб.Карпачевский JI.O., Бабанин В.Ф., Гендлер Т.С., Опаленко А.А, Кузьмин Р.Н. Диагностика железистых минералов почв при помощи мессбауэровской спектроскопии//Почвоведение. 1972. N 10. с. 110-120

66. Ю.Кащенко В.С и Яшин ИМ Генетические особенности красноцветных почв северной тайги Архангельской области// Известия ТСХА. вып. 4. 1983. с. 75-82.

67. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос 1977. 224с

68. Классификация почв России. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 1997. 236 с.

69. Красюк А.А Почвы Северо-Восточной области и их изучение. 19211924 гг. Архангельск.: Призыв. 1925. 62 с.

70. Лысенко М.П. Глинистые породы Русской платформы М.: Недра. 1986. 254 с.

71. Методические указания по минералогическому анализу шлихов. Л.: ЛГУ. 1983. ч.1. 62 с. составитель Г.А. Ильинский.

72. Малков В.Н., Гуркало Е.И. Отчет по составлению геологических карт карстующихся пород М 1: 2500 000 и 1: 1000 000 на территории архангельской области (карстовый объект 1993-1994) Архангельск 1994.

73. Малков В.Н., Николаев Ю.И., Кузнецова В.А. Районирование бассейна рек Пинеги и Кулоя по условиям и интенсивности проявленияэкзогенных геологических процессов// Геология и полезные ископаемые Архангельской области. М. 1986. с.154-174.

74. Марков К.К., Лазуков Г.И., Николаев В.А. Территория СССР к VII международному конгрессу ассоциации по изучению четвертичного периода. (ИНКВА) МГУ. т. 2. 1965.

75. Матинян H.H. Почвообразование на ленточных глинах озерно-ледниковых равнин северо-запада России. С-Петербург.:СПбГУ. 2003. 200 с.

76. Мотяшов М.Б. Минералогический состав и свойства почв лесостепи Средне-Русской возвышенности и их антропогенная трансформация (на примере почв Орловской области)/ автореферат на соискание уч. степени к.г.н. М. 1999. 33 с.

77. Морозов В.В, Бабанин В.Ф., Иванов A.B., Светлова Е.И., Шоба С.А. Формы соединений железа в почвах на красноцветных пермских отложениях по данным мессбауэровской спектроскопии// Вестник МГУ. 1987. сер. 17. почвоведение. N 4. с. 8-14.

78. Найруменд Д., Тедроу Д.С.Ф. Роль материнской породы в процессах оглеения// Почвоведение. 1990. N 4. с. 28-37.

79. Нешатаев Ю.Н Лесотипологическая карта учебного лесхоза «Лес на Ворскле» М 1:5000. 1963.

80. Никонов В.В. Почвообразование на северном пределе сосновых биогеоценозов, Л.: «Наука». 1987. 142 с.

81. Орлов Д.С. Химия почв М.: МГУ. 1992. 400с

82. Осипов Ю.Б. Магнетизм глинистых грунтов. М.: Недра 1978. 200 с.

83. Паршевников A.J1 О почвах на элювии красноцветного мергеля// Почвоведение. 1966. N5. с. 28-34.

84. Перельман А. И. //Доклады АН СССР 1954. т.94. № 2. с. 297-300.

85. ИЗ. Плотников М.А. К геологии бассейна р. Мезени. Рукопись.фонды Коми филиала АН СССР. 1945.

86. Поваренных A.C. О процессе лимонитизации минералов железа/ Минералог. Сб. Львовского геологического о-ва. 1952 N 6. с. 87-102.

87. Полынов Б.Б. Красноземная кора выветривания и ее почвы// Почвоведение. 1941. № 1. с.7-28.

88. Понагайбо Н.Д. Почвенно-грунтовые условия бассейна р.Мезень/ В кн. Тр. Лесоэконом. Экспедиций. Мезенская экспедиция. Вып.1 М.: Новая деревня. 1929.С.

89. Почвы Татарии. Под ред. Винокуровой М.А., Казань 1962.

90. Приходько В.Е., Соколова Т.А. Влияние орошения на глинистый материал темно-каштановых почв Заволжья//Почвоведение. 1989. № 1. с. 62-71.

91. Прокашев A.M., Жуйкова И. А., Пахомов М.М. История почвенно-растительного покрова Вятско-Камского края в послеледниковье. Киров. 2003. 143 с.

92. Протасова JI.A. Почвы, развившиеся на пермских глинах в условиях Среднего Предуралья// Тр. Пермс. СХИ. 1959. T.XV111. вып. 2. с. 135-153.

93. Растворова О.Г. О водном режиме почв под посадками некоторых древесных пород в лесостепи// Вестник ЛГУ. 1966. сер. Биология. № 15. вып. 3.

94. Растительность европейской части СССР. Л.: Наука 1980. 429 с. п/р Грибовой С.А., Исаченко Т.И., Лавренко Е.М.

95. Разумова В.Н. Древние коры выветривания и гидротермальный процесс М.: Наука. 1977. 156 с.

96. Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов М.: Мир. 1965. 600 с. п/р. Г. Брауна.

97. Рейнтам Л.Ю. Почвообразование на моренных и двучленных породах Эстонии/ Сб. трудов Эстонской с/х академии наук. Тарту. 197I.e. 3-77.

98. Ризположенский Р.Описание Пермской губернии в почвенном отношении. Казань. 1909. 282 с.

99. Романова Н.П., Чижикова Н.П., Градусов Б.П. Минералогический состав фракций <0.001 мм серых лесных почв и черноземов центральной части среднерусской возвышенности// Почвоведение. 1982. N 3. с.76-82.

100. Ромашкевич A.M. Почвы и коры выветривания влажных субтропиков Западной Грузии. М.: Наука. 1974. 217с.

101. Рубнлина U.E., Градусов Б.П. Особенности глинистого материала дерново-подзолистых почв на Валдайской морене// Почвоведение. 1974. N7. с. 86-99

102. Рубцов Д.М. Глеево-слабоподзол истые почвы (таежные литогенные глееоподзоленные)// Почвоведение. 1964. N 7. с. 28-33.

103. Рухин Л.Б. Проблема происхождения красноцветных толщ// Вестник ЛГУ. 1948. N7. с. 24-57

104. Рыжова И.М., Чернова О.В., Силева Т.М., Чичагова O.A., ВьюненкоА.В. Гумусное состояние черноземов Приволжской лесостепи, сформированных на различных почвообразующих породах// Почвоведение. 2003. №12. с. 1431-1439.

105. Светлова Е.И. Почвы возвышенных равнин южной тайги Предуралья/ автореферат на соискание уч. степени к.б.н. М. 1985. 24. с.

106. Светлова Е.И., Градусов Б.П. Минералогический и химический составы почв южно-таежной подзоны Приуралья// Почвоведение. 1985. N2. с. 104-113.

107. Симонов Г.А. Особенности слоистых силикатов коллоидных и предколлоидных фракций дерново-подзолистой почвы со вторым гумусовым горизонтом// Почвоведение. 1985. №8. с. 82-90.

108. Синицын В.М. Введение в палеоклиматологию. Л.: Недра. 1980. 2-е издание. 248 с.

109. Соколов H.A. К истории Причерноморских степей с конца третичного периода// Почвоведение. 1904 N 3. с. 197-215.

110. Соколов И.А Почвообразование и экогенез. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева. 1997. 244с.

111. Соколов И.А. Фазовый состав соединений железа и проблемы тропического почво-и корообразования (на примере Лаоса)// Почвоведение. 1997 а. № 8. с. 994-1009.

112. Соколов И.А. О генезисе тропических красных ферралитных почв на осадочных породах// Почвоведение. 1998. №. 4. с. 492-506.

113. Соколова Т.А. О термодинамической устойчивости глинистых минералов в суглинистых подзолистых почвах// Почвоведение. 1977. N.3.C. 108-117.

114. Соколова Т.А. Глинистые минералы в почвах гумидных областей СССР. Новосибирск.: Наука. Сибирское отделение. 1985. 252 с.

115. Соколова Т.А., Белоусова Н.И. Изменение биотита в профиле подзолистой альфегумусовой почвы// Почвоведение. 1974. N 7. с. 7485.

116. Соколова Т.А., Дронова Т.Я. О диагностике и механизме процесса оглинивания в некоторых типах почв// Почвоведение. 1983. N 7. с. 1625.

117. Соколова Т.А, Трофимов С.Я., Толпешта И.И., Дронова Т. Я., Строганова М.Н., Шоба С.А. Глинистый материал в почвах Центрально-лесного заповедника в связи с вопросами их генезиса и классификации// Вестник МГУ. Серия 17. почвоведение. 1990.№ 4. с. 14-22.

118. Соколова Т.А., Таргульян В.О., Шостак Р.В. К характеристике разбухающего минерала из горизонтов А2 подзолистых Al-Fe-гумусовых почв// Почвоведение 1971. N 7. с. 129-137.

119. Соколова Т.А., Шоба С.А., Бганцов В.Н., Урусевская И.С. Профильная и внутригоризонтальная дифференциация глинистогоматериала в дерново-подзолистых почвах на морене// Почвоведение. 1987. N6. с. 38-48.

120. Соколова Т.А., Шостак Р.В. О выветривании диоктаэдрической слюды в подзолистой почве// Почвоведение. 1969. № U.c. 106-115.

121. Сочава A.B. Красноцветы мела Средней Азии. JL: Наука. 1968. 120 с.

122. Спиридонов А.И. Геоморфология европейской части СССР. М.: Высшая школа. 1978. 335 с.

123. Справочник по климату СССР. Архангельская область вып.1. часть 2. 1965. 359 с.

124. Справочник по климату СССР. Архангельская область вып.1. часть 4. 1968.348 с.

125. Справочник по климату СССР. Пермская область вып.9. часть 2. 1965. 362 с.

126. Справочник по климату СССР. Пермская область вып.9. часть 4. 1968. 372 с.

127. Справочник по климату СССР. Белгородская область вып.28. часть 2. 1965.234 с.

128. Справочник по климату СССР. Белгородская область вып.28., часть 4. 1968.255 с.

129. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза т.З. Закономерности состава и размещения аридных отложений. М.: Из-о Академии наук СССР. 1962. 550 с.

130. Страхов Н.М., Залманзон Э.С., Глаголева М.А. Очерки геохимии верхнепалеозойских отложений гумидного типа (опыт фациально-геохимического исследования// Труды геологического института вып. 23. М. 1959. 223 с.

131. Счастная U.C. Почвообразующие породы территории учлесхоза «Лес на Ворскле» //Вестник ЛГУ. почвоведение. 1965. N 9. с. 143-156.

132. Счастная Л.С. Серые лесные почвы юго-западной части Среднерусской возвышенности /диссертация . к.б.н. JI. 1967. 315 с.

133. Таргулъян В.О., Бирина А.Г., Куликов A.B., Соколова Т.А., Целищева Л.К. Организация, состав и генезис дерново-палево-подзолистой почвы на покровных суглинках. Морфологическое исследование. X Международный конгресс почвоведов. М. 1974а. 55 с.

134. Таргулъян В.О., Соколова Т.А., Бирина А.Г., Куликов A.B., Целищева Л.К. Организация, состав и генезис дерново-палево-подзолистой почвы на покровных суглинках. Аналитическое исследование X Международный конгресс почвоведов. М. 19746. 109 с.

135. Тонконогов В.Д. Глинисто-дифференцированные почвы Европейской России. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева. 1999. 156 с.

136. Тонконогов В.Д., Градусов Б.П, Рубилина Н.Е., Таргулъян В.О., Чижикова Н.П. К дифференциации минералогического и химического составов дерново-подзолистых и подзолистых почв// Почвоведение. 1987. N3. с. 68-81.

137. Тюлин В.В. Подзолистые почвы на покровных суглинках восточной окраины Русской равнины/ Автореферат дис. .д-ра с/х. наук. М. 1973. 68 с.

138. Тюлин В.В. Почвы Кировской области. Киров.: Волго-Вятское книжное издательство. Кировске книжное отделение. 1976. 286 с.

139. Урусевская И.С., Соколова Т.А., Шоба С.А., Багнавец О.С., Куйбышева И.П. Морфологические и генетические особенности профиля светло-серой лесной почвы на покровных суглинках// Почвоведение. 1987. N4. с.5-16.

140. Франк-Каменецкий В.А., Котов Н.В, Гойло Э.А. Трансформационные преобразования слоистых силикатов при повышенных р-Т параметрах. JL: Недра. 1983. 151 с.

141. Фридланд В.M. Почвы и коры выветривания влажных тропиков (на примере Северного Вьетнама). М.: Наука. 1969. 312 с

142. Хантулев A.A., Гагарина Э.И., Матинян H.H., Счастная U.C. Основные этапы формирования почвенного покрова на Северо-Западе РСФСР/ Вопросы генезиса и географии почв лесной зоны и лесостепья. Л.: ЛГУ. 1974. с.3-43.

143. Хантулев A.A., Гагарина Э.И., Матинян H.H., Счастная U.C. К вопросу о почвообразовании в автономных условиях Северо-Запада РСФСР//Вестник ЛГУ. 1976. сер. биология, вып. 3. N 15. с. 128-137.

144. Хелленурме В. О формах железа в некоторых почвах Эстонии/. Сб. трудов Эстонской с/х академии наук. Тарту. 1982. с. 20-29.

145. Холомовой Г. В. К формационному анализу новейших континентальных отложений (на примере Центрально-Черноземного региона)/ Воронежск. гос. университет. Воронеж. 1988. 19с. Деп. в ВИНИТИ 15.03.88. № 1996-В.

146. Цеховский Ю.Г. Седименто- и литогенез гумидных красноцветов на рубеже мела и палеогена в Казахстане. М.: Наука 1987. 191с.

147. Цюрупа И.Г. К вопросу выделения свободного (несиликатного) железа из почв и глин// Почвоведение. 1961. N 4. с. 96-106

148. Чалышев В.И. Буро- и красно-пестроцветные ископаемые почвы семиаридного климата уфимского века пермского периода// Почвоведение. 1971. № 8. с. 21-35.

149. Чернов В.П. Элювии пермских глин Пермской области//Тр. Пермск. СХИ. 1971. т.87. с. 43-52.

150. Черняховский А.Г. Современные коры выветривания М.: Наука. 1991.208 с.

151. Чижикова Н.П. Минералогический состав илистых фракций черноземов/ Черноземы СССР. М.:Колос. 1974. Т.1.

152. Чижикова Н.П. Изменение минералогического состава черноземов типичных при орошении// Почвоведение. 1991. №2. с. 6581.

153. Чижикова Н.П., Дайнеко Е.К. Распределение глинистых минералов фракции < 0.001 мм по профилю черноземов Ямской степи// Почвоведение. 1978. N. 2. с. 78-88.

154. Чижикова Н.П., Копцик Г.Н., Мурашкина-Миис М.А. Минералогический состав тонкодисперсных фракций конечной зоны Валдайского оледенения// Почвоведение 2000. N. 8. с. 976-988.

155. Чижикова Н.П., Прокашев A.M., Минералогия покровных суглинков Вятского Прикамья// Почвы национальное достояние России. Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов. Новосибирск 2004. кн. 2. с.599.

156. Чухров Ф.В., Горшков А.И., Тюрюканов А.Н., Березовская В.В., Сивцов А.В. К геохимии и минералогии марганца и железа в молодых продуктах гипергенеза // Изв. АН СССР. сер. геол., 1980. № 7. с. 5-24.

157. Шоба С.А., Соколова Т.А. Характеристика продуктов выветривания биотита в дерново-подзолистой почве// Почвоведение. 1981. N 11. с. 108-113.

158. Элементарные почвообразовательные процессы. Опыт концептуального анализа, характеристика, систематика М.: Наука. 1992. с.

159. Amouric М., Baronnet A., Nahon D., Didier P. Electron microscopic investigations of iron oxyhydroxides and accompanying phases in lateritic iron crust pisolites// Clays and Clay minerals. 1986. 34. p. 45-52.

160. Beyliss P Nomenclature of the trioctahedral chlorites.// Canadian Mineral 1975. 13. p. 178-180.

161. Bigham J.M. Golden D.C., Boul S.W., Bowen L.H. Iron oxide mineralogy of well-drained Ultisols and Oxisols: Influence on colour,surface area and phosphate retantion// Soil Sci. Amer J.- 1978. v. 42. N 5. p. 816-825.

162. Bigham J.M., Heckendorn S.E, Jaynes W.F., Smeck N.E. Stability of iron oxides in two soils with contrasting colors// Soil Sci.Soc.Am. 1991. J. v. 55. p. 1485-1492.

163. Biscaye P.E. Mineralogy and sedimentation of the deep-sea sediment, fine fraction in the Atlantic Ocean// Geochem. Techn Rept. 1964. v.8.p. 97105.

164. Boero V., Schwertmann U. Iron oxide mineralogy of terra rossa and its genetic implications// Geoderma. 1989. v.44. p.319-327.

165. Blackmore A.V. Aggregation of clay by the products of iron (111) hydrolysis.// AustJ. Soil. Res. 1973. 11. p. 75-82.

166. Brindley G.W., Brown G. Crystal structures of clay minerals and their X-ray identification. Mineralogical Soc. London. 1980. 359 p. Brindley, Brown 1980.

167. Cardile C.M. Structural studies of montmorillonites by 57Fe Mossbauer spectroscopy// Clay Minerals 1987. v. 22. p.387-394.

168. Cardile C.M. Johnston J.H 57Fe Mossbauer spectroscopy of montmorillonites: a new interpretation// Clays and Clay minerals. 1986. v 34. N3. p.307-313.

169. Cornell R.M., Giovanoli R. Acid dissolution of hematites of different morthologies// Clay Minerals. 1993. 28 ,p 223-232.

170. Cornell RM, Posner A.M., Quirk J.P. Crystal morphology and the dissolution of goethite//J. Inorg. Nucl. Chem. 1974. 36. p. 1937-1946.

171. Dahlgren R.A., Dragoo J.P., Ugolini F.C. Weathering of MT. St. Helens Tephra under a Cryic-Udic Climatic Regime// Soil Sci. Soc. Am. J. 1997. 61. p. 1519-1525/

172. Ericsson T., Linares J., Lotse E. A Mossbauer study of the effect of dithionite/citrate/bicarbonate treatment on a vermiculite, a smectite and a soil// Clay Minerals. 1984. v. 19. N 1. p. 85-91.

173. Fischer W. R., Schvertmann U. The formation of hematite from amorphous iron(III) hydroxide// Clays and Clay minerals. 1975. v.23. p. 3337.

174. Fitzpatrick R.W., Roux J. le, Schvertmann U Amorphous and crystalline titanium and iron-titanium oxides in synthetic preparations, at near ambient conditions, and in soil clays// Clays and Clay minerals. 1978. V.26. N3. p. 189-201.

175. Harrassowitz. Böden der tropischen Regionen Ia: Handbuch der Bodenlehre, Bd. 3, Berlin, 1930, 362-436p.

176. Henning, K.-H.; Störr, M. Electron micrographs (TEM, SEM) of clays and clay minerals.- Akademie-Verlag Berlin Schriftenreihe für geologische Wissenschaften, Bd. 251:1986. 352 p.

177. Johnston J.H., Cardile C.M. Iron substitution in montmorillonite, illite, and glauconite by 57Fe Mössbauer spectroscopy Clays and Clay minerals. 1987. v. 35. N3. p.170-176.

178. Krishnamurti G.S.R., Huang P.M. Influence of manganese oxide minerals on the formation of iron oxides// Clays and Clay minerals. 1988. 36. p. 467-475.

179. Krishnamurti G.S.R., Violante A., Huang P.M. Influence of montmorillonite on the Fe(II) oxidation products// Clay Minerals. 1998. 33. p. 205-212.

180. Lamouroux M., Segalen P. Etude comparée des produits ferrugineux dans les sols rouges et bruns mediterraneens du Liban// Sci Sol. 1969. I. p. 38-63.

181. Lamouroux M., Loyer J.Y., Bouleau A., Janot C. Formes du fer des solsrouges et bruns fersiallitiques. Application de la spectrometrie Môssbauer// Cah. ORSTOM. Ser Pedologie.XY. 1977. p. 199-210.

182. Lessovaia S, Kasbohm /.TEM-characterization of clay minerals of soil on red-colored substrate// Abstract of Euroclay Conference of 10th Conference of the European Clay Groups Association 2003.1taly. Modena. p.171.

183. Lindsay W.L. Solubility and redox equilibria of iron compounds in// Iron in soils and clay minerals. Eds.: J.W.Stucki et al. Reidel Pab. Com. 1988. p. 37-62.

184. Luca V. 57Fe Môssbauer spectroscopy study of structural changes during dehydration of nontronite: effect of different exchangeable cations// Clays and Clay Minerals 1991a. v.39 N 5. p.478-489.

185. Luca V. Detection of tetrahedral Fe 3+ sites in nontronite and vermiculite by Môssbauer spectroscopy// Clays and Clay minerals 1991b. v.39 N 5. p.467-477.

186. Luca V., Cardile C.M. Improved detection of tetrahedral Fe 3+ in nontronote Swa-1 by Mossbauer spectroscopy// Clay Minerals. 1989. v.24. p.555-559.

187. Macedo J., Bryant R.B. Preferential microbial reduction of hematite over goethite in a Brazilian Oxisol// Soil Sci. Am. J. 1989. V. 53. p. 11141118.

188. Maurice P.A., Michael F., Hochella Jr, Georde A. Parks, Garrison Sposito, and U. Schwertmann. Evolution of hematite surface microtopography upon dissolution by simple organic acid// Clays and Clay Minerals. 1995.43: p. 29-38.

189. McKeague J.A., Day J.H. Dithionite and oxalate -extractable Fe and A1 as aids in differentiating various classses of soils// Can. J. Soil Sci. 1965. V. 46.p. 13-22.

190. Mehra O.P., Jackson M.L. Iron oxide removal from soils and clays by a dithionite-citrate system buffered with sodium bicarbonate// Clays and Clay minerals. 1960. V.5. p. 317-327.

191. Michalet R., Guillet B., Souchier B. Hematite identification in pseudo-particles of Moroccan rubified soils// Clay Minerals. 1993. 28. p. 233-242.

192. Millot G., Camez T. Genesis of vermiculite and mixed-layered vermiculite in the evolution of the soils of France// Clays and Clay minerals. 1963. v. 12. p.90-95.

193. Minerals in soil environments. 2nd ed. SSSA Book Ser. No. 1. SSSA, Madison, WI. In J.B. Dixon and S.B (ed.). 1989. 1264 p.

194. Moore D. M., Reynolds R.C. X-RAY diffraction and the identification and analysis of clay minerals Oxford University Press. 1997. 378 p.

195. Muller J.P., Boquier G. Textural and mineralogical relationships between ferruginous nodules and surrounding clayey matrices in a laterite from Cameroon// Proc. Int. Clay Conf. Denver. 1987. p. 184-194.

196. Post J.L, Janke N.C. Properties of "swelling" chlorite in some Mesozoic formations of California Clays and Clay minerals. 22. 1974. p. 6777.

197. Ramanaidou E., Nanon D., Decarreau A., Melfi A.J. Hematite and goethite from duricrusts developed by lateritic chemical weathering of Precambrian banded iron formations, minas gerais// Brazil Clays and Clay minerals. 1996. v. 44. N. 1. p. 22-31.

198. Reviews in mineralogy. Hydrous phyllosilicates (exclusive of micas). S.W. Bailey editor V.19. 1988, part 13 Smectites. Guven N., p 497-561.

199. Robert M. The experimental transformation of mica toward smectite; relative importance of total charge and tetrahedral substitution// Clays and Clay minerals. 1973. v.21. p. 167-174.

200. Robert M., Berrier J., Veneau G., Vincente M.A. Action of amorphous compounds on clay particle associations.// Proc. 7lh Int. Clay Conf. Bologna-Pavia. 1981. p. 411-423.

201. Scheinost A.C. , Schwertmann U. Color identification of iron oxides and hydroxysulfates: use and limitations// Soil Sci. Soc. Am. J. 1999. v. 63. p. 1463-1471.

202. Scott A. D., Smith S. J. Susceptibility of interlayer potassium in micas to exchange with sodium// on Clays and Clay minerals. 1966. proc 14lh Natl. Conf., Berkeley, California, 1965, Pergamon Press, New York. p. 69-81.

203. Schulze D.C. Identification of soil iron oxide minerals by differential X-ray diffraction// Soil Sci. Amer. J. 1981. v. 45. N2. p. 437-440.

204. Schwertmann U. Some properties of soil and synthetic iron oxides// Iron in Soil and Clay Minerals. Dordrecht: Reidel. 1988. p. 203-250.

205. Schwertmann U. Stability and dissolution of iron oxides// Plant and soil 1991. v.l30.p 1-25.

206. Schwertmann U., Murad E. Forms and translocation of iron in Podzolized soils// Proceedings of the Fifth International Soil Correlation meeting (ISCOMIV) Characterization. Classification and Utilization of

207. Spodosols. USDA. Soil Conservation Service. Lincoln. NE. J.M. Kimble. R.D. Yeck 1990. p.319-341.

208. Schwertmann (J., Fitzpatrick R.M., Iron minerals in surface environment. Catena supplement. 1992. 21. p.7-30.

209. Schwertmann U., Taylor R.M. Iron oxides/ Minerals in soil environments (2nd Edition) SSSA Book Series, N.l. Chapter 8. 1989. p.379-438.

210. Srodon J., Elsass F., McHardy W.J., Morgan D.J. Chemistry of illite-smectite inferred from TEM measurements of fundamental particles// Clay Minerals. 1992. v.27. p. 137-158.

211. Torrent J., Schvertmann U., Barron V. The reductive dissolution of synthetic goethite and hematite in dithionite// Clay Minerals. 1987. 22.p. 329-337.

212. Torrent J., Schvertmann U., Fechter H., Alferez F Quantitative relationships between soil color and hematite content// Soil Sei. 1983. v 136. p. 354-358.

213. Tsiporsky S.I., Drits V.A. The distribution of octahedral cations in the 2:1 layers of dioctahedral smectites studied by oblique-texture electron diffraction Clay Minerals. 1984. v.19. p.177-193.

214. Wilson M.J. Soil smectites and related interstratified minerals: recent developments// Proceedings of the International Clay Conference, Denver, 1985. p. 167-173.

215. Zölle, M. H. Charakterisierung von Illitkristallen durch konvergente Elektronenbeugung.- In: Berichte der Deutschen Ton- und Tonmineralgruppe e. 1993. V. p. 211-220 (Beiträge zur Jahrestagung der DTTG 1992).