Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохимическая характеристика и условия формирования голоценовых почв в долине Припяти

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Геохимическая характеристика и условия формирования голоценовых почв в долине Припяти"

ргб оа

1 М^

Академия наук Беларуси Институт.геологических наук

УДК 550.4 4 476)

РЯБОВА МАРКСА НИКОЛАЕВНА

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА'И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГОЛОЦЕНОВЫХ ПОЧВ В ■.-ДОЛИНЕ ПРИПЯТИ

Специальность 04.00.02 - геохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических' наук

Ыинск - 1994

.¡Райэта .вшмаевл в йнспг-г.чть геохзгкчесгаЕ кауг. лкалешп- нг:л: ■Ьелзрусг..

Нйгдал оутовздЕгелк

■члеЕ-корреггЕ-даент ¿1С, доктор г&эшге-минерагэгйческкг наук В- А. КУЗНЕ!!-"

(хюттат гесгзго-ыннераяэгкчгг-нал:, старшй научна сгт-ртдпик Н.2. ПЕТУГОЬА .

УривагЫый-. срзонекгн

югсгор - азпхэгкческпх наук 1. Л. РОШНЭЕЛ С Институт потаове-^сшгк к агрохишп: Академии аграрии каук РБ)

.»гшдидат гес^го.-ышерагзгкчес-гаж наук, ь ЮРДОК , (Ия гтиту? тес-гспг-гескга наук АНЕ;

Сппонирукая органигаш;

■ Институт -рослей использования пркрстас: ■ ресурсов к экологии

Ззгета состоится " • ~< 1394 .г. ■ г <"<' часов

на васеданик специализированного совета по аащгге диссертаций ¿три Енстктуте геологически?: наук ЛЕЕ по адресу: 220141, г% Иинск. ул. жодиескзя, ..

С диссертацией мэхно ознакомиться 2 -библиотеке АНБ. Автореферат разослан " " »оЛрд.__ . 1994 г.

Учений секретарь специализированного соЕггг. кандклат хюшчэскгх-наук

Е.Шюдьненкав

ВЕЕДЕНйЕ

Актуальность тама."'Б. долине Припяти сохранились почвенные гоги-аошгы прошлых этапов годоценового почвообразования (.пе до реликты) -свидетели теологического и палеогеохимического развития современного ландшафта. Ш ним можно реконструировать условия и стадии эволюции природной среды, отличавшиеся от современных, полнее раскрыть генезис современных- почв, приобретенные и унаследованные их признаки, выявить направленность и ритмичность .процессов педогенеза.- Кз.-, reo--логические объекты, эти образования фиксируют.условия аллювиального' седимеятогенеэа, характеризуют'геоморфологические элементы палеодо-лкн и временное положение пород в рагреге-осадочной толщи; в ряде случаен оки имеют маркирующее стратиграфическое значение, выступают эталонами при исследовании почв от'верхнепротерогойского до антропо-геноБого возраста. По геохимическим аномалиям, связанным с ними, ведутся поиски полезных ископаемых. Изменения почв под техногенным воздействием ставят задачу прогноза направленности и последствий та-' кого влияния на педссферу, оценки соотношения природных у техногент": ньз: процессов и их- геохимических следствий. -Предвидеть неблагоприят* -ные результаты последнего возможно, лишь зная естественную динамику' среды, т. к. предыдущие ландшафтно-экологические обстановки создали основу, ка которой протекают современные геологические и техногенные процессы. Недостаток данных и острота этой проблемы.по белорусскому региону делают настоящею работу актуальной в научном и практическом отношениях.

■ -£ль и задачи исследований. На основании' изучения педсреликтов - еыяекть и-'с-характеризовать закономерности и -условия геохимической эволюции почв в голоцене; раскрыть роль- отдельных этапов педогенеза б формировании современного почвенного покрова;.- оценить геохимическую направленность и.интенсивность современного развития почв.

' Ресались- следующие- задачи: 1) еыяеить и оценить геохимические различия между этапами голоценового почвообразования; 2) определить унаследованные.и эпигенетические педогеохимические- признагл, их зна-. чимость для соЕремейных пойменных почв и палеогеохимических реконструкций; 3) оценить роль реликтовых горизонтов в современном почвообразовании и формировании погребенных геохимических ; барьеров; ■ 4) определить взаимосвязи .фактороЕ почвообразования в пойменной.ланд-

"ВЕфгво-гесхкшгчв^нйн сисгеи;, разработать модели потоков иесества, ". оСуслсвлевных бюгенноЕ к гкдрсгенЕО" миграцией к аккумуляцией пас:-ческиг элементов. •

Материал диссертации В ссксеу печален фагагчесгай материал, собратий автором во время эксдедтоиэяннг исследований 1983-1991 гг. Было изучено 200 почвенных разрезов, ню проз, поручена информация по ЗЭСО аналитическим определениям, выполненным в Институте геологических наук АКБ при непосредственном участки агтора. При проведении полевых к ла&ораторншГ работ использовались штоды, обычно применяешь при лаядЕзфтно-геозашическкх к почвенных исследованиях. Обработка информации велась по програмшм математической статистики. Применена методы »аделкровавкя педогеохкыкчееккх процессов.

Научная новизна проведенных; исследований состоит "в то«, что впервые для территории Беларуси с геохимических позади выделены основные «талы почвообразования в голоцене на основании геохимически* реконструкций разновозрастных гумусовых горизонтов; определены унаследованные признаки г современна почвах; раскрыт генезис вторых гумусовых горизонтов в пойме; освещены эпигенетические процессы в реликтовых гумусовых горизонте* и структура погребенных геохимических барьеров; оценена роль миграционных почвэоСрагующкх потоков и составлены . геохимические »адели функционирования ..почв, погволив!Ш1е охарактеризовать геохимическую направленность и интенсивность пойменного педогенеза.

Основные аадщаемье полохэгнкя сводятся к следующий:

1. Стадийность и педогеохимическая специфика почвообразования в голоцене.. Б долине Припяти выделены четыре этапа почвообразования: раннеголоценовый -. гумусонакопление доминирует над друг ими процессами педогенеза, протекавшими в условиях слабой геохимической активности среды, четкая зависимость состава почв от' литогеохимической основы; средаеголоценовый — рагвитие. темноцветной фазы почвообразования, гу^усооСрагогаяие и глеегое вьизэлачнвание сопровождалось значительным поступлением биомассы и интенсивным внутрипочвенным выветриванием; . средне-поэднеголоценовый - деградация те»шоцветных почв и формирование вторых тумусовнх горизонтов; поэднеголоценовый - харак-' терны биогенное накопление, иллювиальная миграция, кирлотно-глеевое выщелачивание, болотные процессы, на состав почв слабо елияюг осо-. бенности' почвообрагущкх пород к в большей степени - привнос вещества с паводком к с.водосборных территорий, внутршгачвенное выветривание ослаблено.

: 2. Палеопедогеохишгчеокие признаки процессов и условий развития почв.- . Унаследованность проявляется в виде вторых гумусовых горизон--тов двух типов: остаточно-деградационные и погребенные.» Первые разделяются по степени сохранности и по мере усиления деградации в них увеличивается количество гумуса-и насыщенность обменными Сз, Kfe. выше количество глинистых частиц. Показатели:. длительность диа-. и эпигенетических: изменений - уменьшение величин Si04: RjOjK обеднение биогенными элементами; интенсивность внутрипочвенного выветривания под .действием органического вещества - синхронное увеличение гумуса и концентраций AI, Ti, Zг. Наиболее четкие, признаки условий исходного почвообразования характерны для органогенных реликтов. Горизонты погребенного типа имеют-признаки реликтов с. наибольшей степенью сохранности. Соотношение унаследованных и приобретенных в них. признаков зависит от интенсивности и длительности деградации.

3. Геохимическая сущность реликтовых горизонтов в современных процессах почвообразования. Педореликты хорошей сохранности- явлдются погребенным геохимическим барьером. В структуре последнего - выделяется три зоны, при этом аккумуляция ряда элементов наиболее четко проявлена в нижней части барьера.

4. Характер почвообразующих потоков Еешеств'а пойменной ланд-пафтно-геохимической системы. Миграционные, потоки- складываются из двух основных' составляющих: аллювиальной и биогенной. Биогенная миграция и степень напряженности ее процессов усиливаются от водоразделов к долине, от высоких к низким участкам поймы, сопровождаясь в этом ряду увеличением аккумуляции вещества. Активные биогенные и годные ' мигранты выделяются низким абсолютным содержанием в почвах и почвообравуюших породах. ' Коэффициенты биогенной и - еодной миграции характеризуются высокими и близкими показателями по фациям, свидетельствуя о нестабильности пойменной, системы и характеризуя ее аккумулятивную сущность. Ё почвах-..террас коэффициенты водной миграции ■превышают■таковые биогенной, почвообразование происходит в условиях выноса химических элементов.

5. -Закономерности и. особенности современных условий почвообразования. . В долине Црипятй они характеризуются: значительным поступлением фитомассы в почву во всех фациальных условиях поймы; превышением подземной.органической массы'(многолетний запас) над надземной в 3-7 раз; величиной отношения запаса минерального вещества в -надземной части к подземной в автоморфных условиях 1:13 - 1:15, в полу-гидроморфных 1:4-, интенсивным накоплением, в ■ надземной фитомассе Na,

К, 5, Са, Ус, С1, V, е сздэемвов - ?е, Б1, А1, 71, Со, Ш; "перемен-:«ЗЙ окислктехьно-всостаногЕтелгиэй обстановкой.

Совг>емеикые природные йпкгоры е пэаме благоприятствует аккумуляции вещества, вкутркпзчвеЕная трансформаюк минеральной основы ва-торюлена. Свэеабрагие авслшизЕнэга развития почв заключается в ва-дленном почвээбрагоаакю: в аЕТОмэрфакх к укоренном в гидроморфкыг условиях, усилении дерновых процессов и глеевого выщелачивания. Ва террасах в почвах проявляется ослабление »огграага: элементов и процессов педогенеза. Антропогенные факторы способствуют создании агрессивнее. среды, ведут к формированию вторичных иллпвиалышх горизонтов, усилению внутрклочвенного выветривания, накоплению соединений 51, А1 к Р.е.

Научная и практическая значимость работы. Анализ геохимических обстановок и процессов почвообразования .в голоцене дал новый материал для ретроспективных построений, позволивших осветил современное состояние почвенного покрова и прогноз тенденций его дальнейшего развития в Пр!П1Ятскоы Полесье.

Результаты работы югут кспольвоватьсн для оптимизированного решения ряда практических еадвч, связанных с ресурсами поймы и мониторингом окружавшей среды, а такяе для стратиграфии и геологии голоцена, в ряде случаев - с поиском полезных ископаемых. Частично они Енедрены ь практику рационального использования земель в Гомельской к Брестской областях, переданы Геологической слулйе республики дяя внедрения.

Апробация работы. По теме диссертации написано 22 научные работы, разделы двух научных огчетоЕ. Основные положения, докладывались ка конференща; "Актуальные проблемы охраны, рационального использования к воспроизводства природных ресурсов" (Минск, 1535), Всесосз-еых совещаниях "Геохимия техногенева'' (Минск, 1991), ¡"Геохимическая экология и биогеохимическое районирование биосферы" (Архангельск, 1391) к "Геохимия хандшафгоЕ и состояние окружавшей среды" (Киев, 1991), I II республиканском совещании "Проблемы-изучения современных геологических и геоморфологических процессов" (Шнек, 1993), Всероссийском совещании потаучению четвертичного периода (1£сква, 1094), Международных симпозиумах по геохронологии и дендрологии радиоуглеродных к археологических датировок (Вильнюс, 1994), по проблемам прикладной геохимии (Иркутск, 1994), на заседании антропогеновой комиссии АНЕ (Минск, 1994).

Структура к объем работы. Диссертация состоит ке введения, Б

глав и заключения объемом 148 страниц машинописного текста, иллюстрированного 17 рисунками и 60 таблицами, список литературы включает 274 наименования.

Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность научным руководителям доктору геолого-минералогических наук Е Д. Кузнецову и кандидату геолого-минералогических наук Н. Н. Петухо-всй, кандидатам геОлого-минералогических наук Я И. Авошко,' Э. А. Круто-ус и Л. А. Нечипоренко за научные консультации, мл. научному сотруднику С. Е Веремчук, инженеру I категории А. Б. Никитину и ст. лабс.-анту . С.ЕЕакеть за постоянную помощь при выполнении данной работы.

Глава 1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ - '''■...'

Полевые наблюдения и опробование. На типичных элементах поймы -прирусловой, центральной и притеррасной закладывались разрезы почв. Пробы отбирались по генетическим.горизонтам вскрытых почвенных разрезов. Особое внимание уделялось погребенным гумусовым горизонтам, в "пределах которых опробование велось через Б см. Одновременно отбирались растительность, поверхностные и почвенно-грунтовые воды. Дл^' определения запасов фитомассы использовалась методика (Родин и др. .1958). В полевых условиях определялись окисное и закисное железо)-окислительно-восстановительный потенциал, цветность вод, подвижная, кремнекислота. ■ _ .

Исследования'проводились в ландшафтах долины от верховья р.Припяти (выше ПинсКа) до нижнего течения в пределах границ Республики Беларусь '(до г. Наровля). Стационарные наблюдения велись на мелиорированных землях ряда польдерных систем. За эталон приняты почвы При-пятского ландшафтно-гидрологического заповедника. • '

Лабораторное изучение и обработка данных. Е лабораторных условиях в почвенных образцах проводилось определение содержания гумуса, емкости "поглощения, обменных катионов, рН солевой и водкой вытяжек, гранулометрического состава; в гумусированных горизонтах почв и растениях - зольности и влажности; химический состав природных вод; со-, держание микроэлементов в почвах и золе растений проводилось спектральным количественным методом; валовый химический анализ рент-■ ген-флуоресцентным методом; определение аморфных оксидов'железа и алюминия в почвах велось широко используемыми в почвоведении методами и на. стандартной аппаратуре.

Рассчитывались геохимические показатели: средневзвешенное содержание, кларки концентраций, коэффициенты водной миграции и-биологического поглошэния. (Пере ль мая, 1979),:. общий баланс'привно?» :

выноса вещества. (Каеицкн, Рудник, 1968). Аналиэ перемещения оксидов' л зючвенякх частиц в почвенных горизонтах проводился с учетом элементов-свидетелей (Оеофилова, 1975).

Глава 2.. ХАРАКГЕРИЬТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИИ ДОЛИНЫ ПРИПЯТИ Приводится краткая физико-географическая характеристика региона, включающая геологическое строение и геоморфологическое развитие территории, условия залегания четвертичных отложения, палеогеографические к гидрогеологические обстановки, почвенный и растительный покровы, геохимическую среду и др. Подчеркивается, что природные условия существенно сказались на провинциальных особенностях состава дочвообрагушкх пород, химической эволюции почвенного покрова, на унаследованных признаках современных почв. .

Особое внимание уделяется морфологическому описанию' разновозрастных педореликтов, что служит основой для выделения стадий геохимической эволюции почв и унаследованных признаков.

Глава 3. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧЕ ГОЛОЦЕНА . • • И 'СПШШКА СТАДИЙНОСТИ ИХ РАЗБИТИЯ ' Геохимическая среда Долина Припяти территориально относится к южной геохимической провинции, четвертичные отложения которой характеризуются пониженными по отношению к кларкам покрогных пород Беларуси Al, Fe, Са, Mg, Na, К, а также Сг, V, Ni и других микроэлементов и повышенными - Si. Е лево- и правобережной пойме Припяти концентрации макрокомпонентов близки и достоверных различий не имеют, за исключением кальция, содержание которого в почвообрагующк породах правобережья в среднем несколько Еыше, так как здесь широко распространены карбонатные породы (Яуэнецов, 1973; Летухова, 1987). Повышенное содержание ряда элементов выявлено на участке близ г. п. Штрикова, где находятся близко к поверхности органогенные образования муравинского времени (Ирутоус, 1990).

В целом для почвооСразупщих пород поймы характерны широкие величины SiОг: Rj.03, превышающие региональные значения этого коэффициента для почв е 2-3 раза. - Преобладание Са над Мг, А1 над Fe, К над Na, коэффициенты накопления для суммы 8 и 15 микроэлементов к их кларковым величинам в почвах Беларуси составляют соответственно 0,05 я 0,03 и свидетельствуют об обедненности ими палеоландшафтов долины. Близкие концентрации элементов для правобережья и левобережья Припяти свидетельствуют об аналогичных палеогеографической и геохимической обстановках, в которых формировались голоценовые почвы.

Раннегодоценовые почвы в-настоящее время характеризуются содер-

яаннем гумуса до О.БХ, рН 4,3-4,7 И- Шт около 400 мВ, четкой зависимостью своего состава от литосновы. Почвообразование шло в условиях низкой геохимической-активности среды, слабого проявления выветривают в связи с прохладным и гумидным климатом, о чем свидетельствуют небольшие концентрации А1 и Ре и значительные величины БЮ^: И^О^ ■=31-37. Обстановка, в которой протекал раннеголоценовый педогенез, определялась развитием литогенной фации, для которой характерны максимальные концентрации и минимальные А1, Са, Мг, Иа, К, микроэлементов, преобладание песчаного материала над глинистым.с отношением А1: Ре около 6. Выявлены парагенетические ассоциации элементов-комп-лексообразователей - У, 7х, незначительно накапливающиеся в гумусовых горизонтах и элементов с переменной валентностью, -осаждающихся в кислой среде - V, Сг. За счет выноса почвы обеднены по сравнению с аллювиальными отдалениями катионогенными Си в 2-3 и Мп в 1,5 раза.

Среднегодоценовые почвы в иастоясэе время имеют максимальные "содержания гумуса - до ЭТ., близкую к нейтральной.среду, окислительные условия. Эпигенетические изменения проявляется в уменьшении подвижных К и Р, аккумуляции обменных Са и Ь&. Содержание ¿1 на 6-7Ж' ниже, а А1, Са и 16 в 2 и Ре в 3 раза выше- по сравнению с почвообра-зуюшими передают. По химическому составу эти почвы лево- и правобережья Припяти близки, несколько повышены, концентрации Са в правобережной части.. Максимальными и близкими сдержаниями выделяется верховье и низоЪье Припяти, центральная часть долины характеризуется более высокими концентрациями Ре, Са, Мд, а количества и А1 Сливки к. кпарковш для почв Беларуси. Коэффициенты концентрации (КК) остальная макроэлементов значительно выше, чем у почвообразутацих по-; .род. Гумусообразование в' среднем голоцене сопровождалось интенсивным разрушением минералов в условиях активной геохимической среды и теплого, достаточно влажного климата. МинимальЬы пределы величин 5Ю2:' ОДоколо 10, ЗЮ^: А^С^В-Э и А1гОь: Ред052-4. Порядок распределения, микроэлементов' близок к таковому пород бассейна, хотя их КК значительно выше. ' В пределах кларка находятся 2х, ИЬ, Со,; V,- И, УЬ, Ва, несколько выше - А®; сумела микроэлементов в 2,5 раза,больше, чем в ■нижележащие горизонтах. Выделяются ассоциаций элементов-комплексооб-раэователей - У, Ът, И, Ве; анионогенных элементов с переменной валентностью - Сг и V, содержание которых в 1,7-2,5 раза выше,, чем в почзообразующих породах, а также элементов остаточной биогенной аккумуляции - Ва, Р, Мп и Си; за счет интенсивного внутрипочвенного выветривания концентрации и РЬ в 2-3 раза больше.

- 8 " - -

. Средне-поз снегоходе новый этап почвообразования характеризуется формированием вторых гуиуссвъз. горизонтов (ЕГ). Среди них - малогу-мусираванные (0,5-1,4£), средне- (1,4-2,3) и сильнзгумускрованные (Солее 2,2») горизонты. По генезису ЕГ выделено 2 типа. Отстаточ-. яо-деградацконные. По степени убывания сохранности ЕГ от Солее к менее сохранившимся (по от кож кие к современному горизонту А| ), они характеризуется: постепенным увеличением содержания гумуса; повызе-нием степени насыщенности основаниями от 1,1 до 1,7?. за счет увеличении в этом ряду в поглоцзгсем комплексе обменного каашя; умень-вением величины 510х:К10,при почти неигманкой содержанвд А1 и постепенном увеличении Ге; в Солее деградированных реликтах повышается V в 20 раз, Сг 7 15 и 2г - 1,7 раг; накопление биогенных элементов не наблюдается. Излучении? данные подтверждает еыноды (Долгова, : 1977; Караваева, 1978) о трансформации органического вещества в педорелик-тах, выносе' и накоплении химических элементов в нижней части горизонта.

Остаточно-деградационные органогенные ЕГ \ в минеральных почва?: характеризуется хорошей сохранностью. Они имеет, менее кислую среду, низкую насыээнность основанинии, ссдержание гз*муса в 2 раза Еыие, чем в горизонтах А;. Обогащены Са.в 7 раз, Си - 9Д V - 2, Сг -'1,8 и Т1 - 1,3 больше, а гг - 0,8, РР - 0,6 раз меньше;, чем современные органо-аккумудятиЕНые горизонты, слабо проявлены'., эпигенетические процессы.

Погребенные ЕГ обнаруживает свойства, присущие горизонтам с хорошей сохранностью и с наименьшей степенью деградации. Содержат гумуса Солы», менее кислые и обогадены оСмэиными Са и Ме, имеют небольшие величины 5101:К»03по сравнению с горизонтом А1г Шстгенети-ческие признаки проявляется в обеднении биогенными Са, и в увеличении концентраций 2г, Тх в 2 и Сг - 1,4 раза, чем'в современных орган с-аккумулятивных горизонтах.

Позднеголоценовые пойменные почвы характеризуются строением профиля и морфологическими признаками, свойственными их разновидностям. Так, в, верхнем горизонте почв при переходе от дерновых к болотным снижается количество частиц размерностью 0,25-0,05 мм и увеличивается 0,05-0,01 и особенно менее 0,01 мм, последние! доминируют в аллювиалъно-болотных почвах. В этом же ряду растет содержание гумуса. На большей части поймы его количество в горизонте А, колеблется в пределах 1,5-3*. С увеличением содержания гумуса и глинистых частиц возрастает сумма обменных катионов, емкость поглощений и степень на-

евдвпкоетй пэче ссвовакгаиз. й:ффо;рз!П.хация почвенной тедщ по ' содержания элементов отражаг-т. специфику современного почвообразования - ежегодный привкое »шкстьа: частщ с паводковыми водами, влияние дернового процесса, с одной стороны; миграция вещества вниз по.профиле при инфильтрации вод, кислое и кисло-глеевое Еыщелачивание, с другой стороны. . ..

В пойм? Припяти проявляется тенденция к постепенному снижен™ содержаний изкро- и микроэлементов вниз по долине с минимальными концентрациями на Наровлянском участке. В отличие от-.предыдущих этапов педогенеза отчетливого влияния локальных особенностей почвообра-зующих пород на химический состав гумусовых горизонтов современных почв не выявлено.

Таким образом, установлено изменение интенсивности почвообразовательных процессов в долине Припяти со сменой биоклиматических условий на протяжении голоцена (рис.). .Последние отражают геохимические черты гумкдных палеоландшафтов, во многом сходных с современными. Они определялись .кислые и глеевым выщелачиванием катионогенных ;и накоплением анионогенных элементов.

Полученные материалы, Ео-первых, позволяет по ряду геохимичёс-* кя показателей определять возрастное положение погребенных гумусо--еьос горизонтов (как стратиграфических реперов); во-вторых, по ха- ■ рактру приобретенных и остаточных признаков Еторых гумусовых горизонтов судить "*о динамике палеогеографической обстановки (климата, аллпвкального седиментогенеза и интенсивности почвообразовательных-процессов, заболачивания ландшафта); в-третьих, широкое развитие вторых гумусовых горизонтов свидетельствует о цикличных и направлен-; кых переменах в окружающей среде; в-четвертых, ■ постепенное наращивание аллювиальной толщи в ряде мест сочеталось с. непрекращавшимися процессами педогенеза, что увязывается с представлениями (Лэвков, 1980; Ваыбалов, 1990; Матвеев, 1930) о неотектоническом развитии' до-: лины Припяти, сохранении ландшафтов полесий на протяжении длительно-? го времени. '

Глава 4. РОЛЬ РЕЛИКТОВЫХ ГОРИЗОНТОВ В СОВРЕМЕННОМ' ' ПОЧВООБРАЗОВАНИИ ' Исследование общрго баланса привноса - выноса-оксидов и почвенных частиц методом объемных концентраций в легких по .механическому' составу порода!: долины Припяти показало, что: 1) в погребенных-гуму-соеых горизонтах накоплено■оксидов в 2-3 раза больше, чем в современных," они более обогащены частицами 0,01-0,001 мм; 2) аккумуляция.

!■ -

ПЕРИОДЫ Показатели и*мшгния хиимт Е 6l*M«tH. покаэатим HNtlHCHftHOetH п»оц,«асо». тдог(н1«а

llo H.H.IIeftn- По Я.К.Ело- Средняя t* го'ца Срслнее количество осацкоб мм Степень ри«ития пвлогеохиги'иски* процесса« гутепной яащя»-лектости Енут^ипочвеинс* 1ыр»гриват'в ГУу^бИ^о-mki'.e Поступление я п0ч1? ^koriccu

.-• 11 - ,

элементов в погребенных гумусовых горизонтах идет за счет современного иддивиирования вещества по типу геохимического барьера, барьерные процессы охватывает весь гортаоит и определяются ф&цией; Э) в погребенных гумусовых горизонтах выделены три -зоны, верхняя - относительно обеднена полуторными оксидами и микроэлементами,, средняя -по этим показателям занимает промежуточное положение, нижняя зона -обогапрна макро- и "микроэлементами по сравнении с верхней, .особенно ■ »1 в 1,7, Ре - 1,5, И - 1,4, СГ --1,3,- Си, N1 —.1,2 раза.

Содержания аморфных соединений алюминия и железа в выделенных зонах, позволяют характеризовать их миграцию и уточнять характер современных процессов. Кислотный гидролиз алюмосиликатов в реликтовых, гумусовых горизонтах выражен незначительно - 0,34-0,54Х аморфных форм алюминия отражает это явление, причем он относительно равномэр-. но охватывает весь слой. Оксалаторастворимые формы железа проявляют признаки накопления в нижней части - 2,347., что вдвое выпе, чем в Еерхней. Увеличение аморфных оксидов железа и рост, его валового количества является следствием вымывания из вышележащих горизонтов, миграции с подвижными фульво- и накопления в нижних слоях с Гумилевыми кислотами. Собственно зоной аккумуляции выступает нижняя часть погребенного геохимического барьера.

С позиций, баланса вещества уточнены условия седиментогенеза в долине Припяти и миграции химических элементов е голоценовой толшр. Выявление у погребенных гумусовых образований свойств геохимических барьеровимеющих сложную структуру, по ново>^у ставит ряд методических приемов их использования в целях выяснения качества и степени загрязнения грунтовых вод и геохимического мониторинга ландшафтов! в том числе в связи с чернобыльским загрязнением. _ Они'могут быть-применены в определенных обстановка» для глубинного поиска полезных ископаемых, а также в палеореконструкциях для выявления надежных геохимических индикаторов возраста. \'.

Глава 5. ФАКТОРЫ, ПРОЦЕССЫ И ГЕОХИМИЧЕСКАЯ НАПРАВЛЕННОСТЬ

ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В ГОЛОЦЕНЕ Развитие почвенного покрова'долины Припяти.мы рассматриваем как 'и некоторые исследователи (Добровольский," 1968 и Курачев и др., 1988) в качестве результата процессов, находящихся в непрерывном обмене вещества с окружающей средой и протекающих в направлении, соответствующем данному циклу почвообразования. . г Влияние факторов оценивается по геоморфологическим и фациальным обстановкам поймы, -.что да-

"i2. -

:ixt ж&шхло22ъ .ареслдая* • фзр!£фэыаи» юаюваыЕ -аэчг, рша&Азгзог. ,«at fiossetósaciíe "давг&кзггг: ищаеппквкка: услзяш: sí вб схвккшл:

C31EODÍ)?aSyiEIir ПЭрОЕЕХ, !:: КЗХСГЯСПГСЯ Ka püBKin: аБ-ЛЕЩаНШЛ: этапах сгэегс разкггиги .Огараа-ерявованы условия реалкгвэа: вмешал: г ЭнутреЕззз; фаягораЕ, огределяелш: геологической обстановкой, pezt-.ефои z кшвгкч&скшя:, ■ фЕКзагвэтячзгиаЕ голэвва*с: .форкгрйваюа:

-J2D4S.

авзг^этстчэаю:,-. квуговэрат ..рагеизгрявается в • два втапа. Ш •вервок - »ызаваегок еоэтвсгзшг иодаеыаэв в надеещзог. состаздаввкз: ■трамныг скгозаЕззог,' es биопродугепашость. запас минерального ве-aecnii., zzasFic-cis-2: со^тгс.. ct-ъен биологического круговороте. Коли-чвстьо oficst сргакзчзгкэХ; шооы ткшгчкваегоЕ от прирусловой со&ы -

• 2552Д г/к4к террасе - -4351,6. надземной фяуомаогк возрастает с твьличс-шик обгсдпгшюстг. к достигает какокцгл^ньт величин в центрально". пойме - "750 г/;г. Есшпкогбо подъемной рг.томЕссы изменяется

сои» незначительно, в яредэлаг 2185,2-2223,2 г/ы1; тогда как на ■терраоб ее ssnsc в 2 разь ris::. .Ш содеркаккс влемгкты располагаются »•РЯС t надзешой фсзшггге К >. Si > Са > ifc >'• Р i S > Na > С1 > AI Fe t: Ев > Sr > Ш > 2r. > Ti Cu > > Pb > Cr > У > Oo; в гзд--аемвоЯ --Si > Ai > ré > Ca > li"* > P > К > Ha > S и Ba > ,2n > Ti > Sr ■ ? Cu > Ш > Cr > Y > lí: > Ffc > íJb -> Se > Со > Yb > Бе. Основная :.лае» «дошвтое матемжвгтек ь корневой сиотеые. -Порядок распределения шкрэвхешнтоь в вадеешоЕ составлявшее по величине коаЗфицн-енте биологического поглоезше Е5 всех участков ползши и на тер. расе оголен: ка первой ьэете- стоят S r. F, гате.к К к Са. Выделены ас-сояшшк -«гаоззлеизагов: относительно какапашапиеся е почеш: к' голе растензз: noúMc - Ьа., Cu к террасы - вти тев ¿isasеты и Ni; относительно накапливавшее?: в вола, но не -прояьддшие накопления í почезх -вовш - tel.- аккумуляций ыгогроааеыгнтов г раотеккяд и почвах усиливается от вигокиг к Еиакик.учгагткаьг ho&íü.

Ьторок етап. рассьатрш^-стсл на основе вналигв «¡гграциокных к вхкумулятквных составлпЕ^?- биогеохишческого 1фуговорота (ГлаэоЕс--:.кая, 1954,.1S8S; Вачзева, 1SS5). .

2рк переходе oí • водораодзвьшгк к доликкым ландшафтам усиливает-' ся бкзгенкая vs^psioe Са, Щ, РЬ, К i, Cu, На, увеличивается напря-jsBEEOCTi екокруговороть, воэрвстает накопление аде»4ест0в в дернине. Быдеаакк павагенегичеокпе ессоапашж ыикрэзлешнтов: с кизкими зна-

• чвввкык КБ" - Cr. V, Еакапжваащиеок .i-.кислой средс- за счет медленно-го'.£Х'Вкгшч£Еия в йязгесхкьачгскЕй «aiis; с.гкгомасг КБ - Кг., Си, ка-

- 13 -

каплнвахззиеся на биогеохимическом барьере."

Полученные покаэателз! круговорота элементов могут использоваться, при диагностике паяеопочв, реконструкции палеогеохимических обс-тановок и былых растительных сообиэств, геоморфологического развития долины.

Соотношение биогенной и водной миграции элементов. На основании расчета коэффициентов биогенной и водной миграции составлены геохи-«¡гческие формулы и рассчитаны количественные характеристики их ■ совместного проявления для фациальных условий долины. Высокие и'. 6:,лзта по значениям величины миграционных показателей для прирусловой поймы обуславливают ее отнесение к категории наиболее динамичных участков долины. Для центральной поймы характерно превышение общего коэффициента водной миграции над биогенной в 2,3 раза.

Для надпойменной.. террасы характерен самый низкий общий коэффициент биогенной миграции, водный превышает его в 8,3 раэа Идет про-"цесс активного выщелачивания, что характерно для ландшафтов переходного типа от кислого, к кальциевому, усиливается вымывание всех эле-' ментов, за исключением кремния. ' ■

Внутренние факторы , развития почв.х Для минеральных почв поймы . окислительно-ЕссстаноЕительный потенциал (ОВД) составляет в среднем 360 мЕ. ГЬчвы по характеру профильных кривых ОЕП подразделяется на две группы: автоморфные - однотипные окислительные условия с- некоторой тенденцией к повышению или понижению с- глубиной, потенциал высокий, не свидетельствующий о развитии восстановительных условий; почвы с дополнительным грунтовым увлажнением - резкая смена окислительного режима с глубиной, величины ОВП быстро снижаются в оглеенныг горизонтах.. '

Для пойменных, почв характерны средние значения.-рН 5,66 с пределами 3,?4-7,93. В минеральных почвах окисное железо- (х-0|б5Х) устойчиво преобладает над закисным (х-0,15%) по всему почвенному профилю, закономерно уменьшаясь с глубиной; в органогенных - * это ■ отношение резко меняется - последнего больше. Относительно высоко, содержание подвижных кислоторастворимых форм железа при четкой тенденции увеличения их в ландшафтном профиле от прирусловой к притеррасной пойме, что соответствует закономерностям окислительно-восстановительных режимов почв. Полученные данные свидетельствуют о преобладании окислительных процессов, восстановительные реакции имеют место только в болотных почвах. При избыточном увлажнении процессы восстановления

развиваются интенсивнее.

Долучешше результата о Пйчвэобрзгувиих мкграционнаг. потоках ъ пойменной данпва£ггяо-гесхикичеекой системе позволяет полнее использовать геохимические методы при палеореконструкцнях Í уменьшение количества малоподвижных элементов и увеличение аедочноземельных свидетельствует об обводненности далеоландга^га). Е прикладном аспекте эти дгшше югут кспольеоваться как эталон при контроле за показателями бкогеохимкческой обстановки на осваиваемых поименных гемлях.

Естественное развит почв. Имеювдеся пу£л;:кацш! свидетельству. ют о заторможенности Сроцессов почвообразования на современном этапе. 2 настояаей работе направленность и интенсивность профиледнффе-ренцируювкх прдцессов оценивается по соотношению миграционных и аккумулятивных составляющих, рассчитанном;' по Е.Г. БечаеЕой (1985).

Полученные геохимические результаты реализованы в струкгурко-фуккцконалыйе модели и свидетельствуют о том, что независимо от фа-циадького положения в пойменных почвах процессы направлены ка аккумуляцию веюства, наименьшей контрастностью профкледифференцирующих процессов характеризуется прирусловая notos-, изменение показателей динамики внутрипочвенной трансформааш более чек в 2 раза больше в пслугкдроморфкых почвах центральной поймы по сравнению с автоморфны-ми, что свидетельствует об ускоренном их развитии; усилении гумусо-во-аккумулятивных процессов и глеевого выплачивания. Е почгах 1 надпойменной террасы, находят проявление зональные'(ослабление динамики миграционных процессов) и региональные (аккумуляция элементов г верхнем горизонте) процессы. На II террасе педогенез протекает полностью под влиянием зонального почвообразования: интенсивность внут-рипочвенного выветривания заторможена, процессы направлены на вынос вещества.

Дочвобразование под действием антропогенного влияккя. В мелиорированных почвах высвобождаются из консервации зольные компоненты. Средние данные за период с 1S60 по 1S9Q гг. по содержанию элементов в пойменных почвах, используемых в с/х производстве свидетельствует о накоплении Si, Al, Fe и выносе Мг, Са. После 6 лет освоения на осушенном массиве польдерной системы, запасы элементов в 20 см слое увеличились для Fe в 1,2, Al - 1,4 и К - 1,6 раза по сравнению с не-осушенной почвой. В ходе освоения земель происхойетг преобразование горизонтов гидрогенной аккумуляции элементов, формируется вторичные иллювиальные горизонты, подвижность элементов в 1,5-2/раза выше, чем для равноценных местоположений немелиорированных ландшафтов. Внесе-

вие .минеральных удобрения отражается на формах нахождения элементов, прежде всего Fe, что вызвано подкислением почв.

Полученные результаты по поведению элементов в пойменных ланд-сафтах, условиям их аккумуляции дают возможность использовать их .как ■ фоновые при палеогеографических реконструкциях условий формирования и эволющш почв И пойменной геосистемы на протяжении голоцена.

■ Таким образом, в диссертации сформулированы главные научные итоги многолетних исследований по геохимии , голоценовых почв. Даны предложения по дальнейшему ; их'изучению, призванные, исходя из полученных результатов, углубить разработку геохимической'проблемы голо-ценового педогенеза."

'Список основных работ по теме диссертаций Опубликованные - '

1. Особенности химического : состава поверхностных и грунтовых вод Белорусского Полесья // Материалы геологического изучения территории Белоруссии. Мн. , 1981. С. 13-24. Соавтор - Т.Ф. Цуркова. -

2. Химический сосгзе грунтоЕых еод различных.регионов Полесья // Геохимическое изучение ландшафтов Белоруссии. Мн. 1984. С. 63-70.

2. Йлияние минеральных ■ удобрений на окислительно-восстановительные условия среды и подвижные формы алюминия и железа // Науч-нс-практич. конференц. "Пути рационального использования удобрений и повышение плодородия поче". Тез. докл. Мн. , 1986. С; 10-12.

4. К геохимической характеристике почвенного'покрова .неосвоен-■нсй'пойш Припяти // Проблемы Полесья. Был. .11. №. , 1987. 'С. 79-50. Соавторы -ЕЕ Петухова, С. Е Веремчук, Р. Б. Гершанович.

5. Миграция элементов в мелиорированных пойменных ландшафтах' // II Всесоюзн. сОЕец. "Геохимия техног'енеза". Тез. докл. Мн. , .1991. С. 264-266. '

6. "Изменение в почвах валовых содержаний и подвижных форм желе-га, алюминия и кремния при внесении минеральных-удобрений // Там же.' С. 261-264.

7. Железо в почЕах поймы Припяти // Ландшафтное и геохимическое изучение заповедных территорий Беларуси'. Мн. , 1992. С. 44-49.

8.' Роль погребенных горизонтов голоцена в современном почвообразовании // III республик, совещ. "Современные геологические процессы". Мн. , 1993. С. 40-42. Соавторы - ЕЕПетухова, В. Д..Кузнецов.

9. Об изменении ландшафтно-экологической и геохимической обстановки в бассейне Припяти // XV -Менделеевский съезд'по общей и прикладной химии. Тез. докл. Мн. , 1993. С.-Б2-53.' Соавторы - ЕЕПетухо-

EC, iL Л :itos3Zj, Л. 2. Внкгггин.

1С. Гёкаасг-ьгскке сокагателп возрастной гг^гналл-жкост!: голпце-новьс погрёбгккю: поче долгла .Припяти /•' Ш-*£упарсдкып сгмпогкум по геохронологии л дендрологии: ралпсгглерсдкьа к. ар5:еологкчееки: датировок. . Тег.- локг. Вкльнвс, 1554. С. 21. Соавторы - В. А. Кузнецов, Е Е Сетую Ei.

11. О структуре погребенного геохимического барьера // IV Шж-дународыый симпозиум по проблемам прикладной геохимии. Tee. докл. Иркутск,1084. Соавтор -* £. А. КугнецоЕ.

12. Погребенные геохимические барьеры в аллювиальных отложениях долины Припяти // Есероссийск. совес; по изучению четвертичного периода. Тег. докл. Москва, 1554. С. 207.'

13. Геологические критерии возраста и условий формирования пе-лэрелкктов г голоцене // Таи же. С. 205.

14. Cfifinges оГ the landscape ecological and geochemcal environnent m the river Pripjat Basin .-v IG tr. Internat. Eeocnenical Exploration Symposium. Beijns 1-6, 1993.

в печати

15. Геохимия ландшафтов Сг-етятокого Полесья Монография. 1 Соавторы - Ь. А. Кузнецов. Е Е Петухова к др.

15. Биогенная к водная миграция ЕепастЕа как интегральное выражение дккалоаж пойменных ланлпафтов в голоцене // Голоцен Беларуси: геология, геохимия, палеогеографии. Ык. Соавтор - С. Е Ьгрекчук.

17. Алшиний е почвам: пспмы йрппяти // Сериалы-по гесхимнп ландшафтов Беларуси, iia.

16. О характере биогеохимического круговорота зольных элементов г пойменных лугах р. Припять // Материалы по Геохимии ландшафтов Беларуси. Мн.

РЕЗШ2. -Рябова Лариса Николаевна .Геохимическая-характеристика и условия формирования толоценовых почв в долине Припяти

Ключевые слова - аккумуляция, гумусовый горизонт, геохимический барьер, голоцен, миграция, палеогеография, пойма, .почва, стадий-, ность, стратиграфия, химический элемент, эволюция. '

Проведены педогеохимические исследования на территории ПрИпятс-кого Полесья с целью выявления условий геохимической эволюции почв в голоцене; ■ определения особенностей отдельных этапов, ледогенева в формировании современного почвенного покрова; оценки геохимической направленности современного развития почв. ,

В результате исследований обоснована стадийность и геохимическая специфика почвообразования в голоцене; охарактеризованы геохимические закономерности состава-почв .для ранне-, средне-, среднё-поздне-.и логднеголоценового этапов почвообразования; выделены унасч. ледованные признаки пойменных почв, в том числе вторые гумусовые, горизонты (остаточно-деградационные различной степени сохранности и. погребенные); раскрыт;, геохимические показатели диа- и эпигенетических изменений и интенсивности внутрипочвенного выветривания;. показана барьерная сущность реликтовых гумусовых горизонтов и раскрыта структура геохимических барьеров; всесторонне охарактеризована роль почвообразувдих потоков химических элементов в пойменной ландшафт-но-геохимической системе; показана геохимическая•направленность почвообразования под воздействием природных и антропогенных факторов.

Подобные исследования с геохимических позиций для территории Беларуси проведены впервые. Результаты работы внедрены ' в практику рационального использования земель в Гомельской и Брестской областях, а также в Геологическую службу Республики Беларусь.

р э з е к э

Рабава Дарыга Шкадаеуна Геахгмхчная характарыстыка а умовы фаркхраванкя ' талацанавых .глебау у дал 1 не Дрыпят Кшкавыя словы - -акуку.ляцы5>,' гумусавы гарызонт, геах!М1Чны бар'ер, галацэн, М1грацьи,падеагеаграфхя, пойма, глеба, стадай-ааецъ, стратыграф1Я, 21М1Чны элемент, авалхвди. '

Драведзены педагеахшхчныя даследаванш на тэрыторш Прыпяцкага Палесся а мэтай выявления УмоУ геах1М1Чнай эвалвдьп глебау у галацэ-не; выяулення асабЛ1васцей асобных зтапау ледагенезу у фарм1раванн! сучаснага гдебавага покрывз; ацэнк! геах!М1Чнага нак1рунку сучаснага разв:шя-глебау. ••.

У вынгку дасдедаванняу абгрунтавана стадыйнасць : г'еахш1чная спецыфгка глебаутварэння у галацзне; ахарактарызаваны геахш1чныя заканамерна£щ састагу глебау для ранне-, сярэдне-, сярэдне-позна- 1 поанагалацзнавага этапау глебаутварэння; . .вылучаны унаследаваныя прыкметы пойменных глебау,у тым л:ку другая гумусавыя гарызонты (ас-татачна-дгградацыйныя рознай ступеН1'захаванаот 1 пахаваныя); раскрыты геах1М1ЧНЫЯ паказчык1 дьсз- д эпггенетычных змяненняу 1НТЭНС 1Унасц1 унутрыглебавага вывегрывання;. паказана бар'ерная сут-насць рэлисавых 'гумусавых гарызонтау 1 раскрыта структура геа-ххмдчных-бар'ерау; усебакова ахарактарызавана роля тлебаутваральных патокау Х1И1ЧНЫХ элемента? у поименная ландпафгна-геахшхчнай астэ-ме; паказана геахшхчная накхраванасць глебаутварэння пад увдзеяннем прыродных 1 антрапагенных факгарау. ,

Падорныя даследаванн: з геах^мгчных пазхцый для тэрыторы! Беларуси праведзены.упершышо. Вьш1К1 прады укаранены у практику рацыя-нальнага выкарыстання зямелъ "у Гомельскай £ Брэсцкай вобласцях; а таксама у Геалапчнай службе РаспубтШ Беларусь.

ABSTRACT " Ryabova Larisa Nikolayevna

Geochemical characteristics and conditions of the Holocene soil "'format ion in the River Pripyat valley

Key words: accumulation, humus horizon, geochemical barrier, Holocene, migration, paleogeography, floodplain, soil, stage changes, stratigraphy, chemical element,'evolution.

. Pedogeochemical researches have been carried out within the territory of the Pripyat Polessie area for purposes to reveal the conditions of the siol geochemical evolution-in the Holocene; to determine peculiar features of individual stages of pedogenesis, which are distinguished in the modern ..soil cover evolution; to assess the geochemical trend of the present-day-soil development.

The results of studies have, made it possible to substantiate the stage changes and geochemically specific character of soil formation in the Holocene; to describe geochemical characteristics-cf the~so;l composition peculiar to early-, middle-, mid-late- arid. late-Holoc-ene stages cf soil evolution; to distinguish inherited properties second humus horizons (degradation-residual and buried ones)j to reveal geochemical indices of dia- and epigenetic changes ar.d cf the soil4 weathering intensity; to show the 'importance of relic humus horizons as barriers and to understand the structure of g-eochemicsl barriers; to characterize in detail the importance of chemical.elements supply for the soil formation in the floodplain landscape-geochemical system; -to show the geocht.nical trend of the soil development under the natural and anthropogenic factors imp"act.

Similar investigations of the territory .of Belarus in the geochemical context have .been carried out for the first time. Results of studies have been introduced, in the modern practice of efficient land-use in the Gomel and Brest regions and adopted as well by the Geological Service of the Republic of Belarus. -.