Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ПОЧВЕННЫХ ГОРИЗОНТОВ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ПОЧВЕННЫХ ГОРИЗОНТОВ"

ОЛ - £9

..МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи УЖ 631.4

ИШГОШВ Павел Александрович

ИЯЮЯЬЗОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ПОЧВЕННЫХ ГОРИЗОНТОВ

Специальность 03 00 27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ Жбсер*ещет на соискание ученой степени кацщиата биологических наук

МОСКВА, 1989

Работа выполнена на кафедре $амки я иеяяорацни почв {«сультета почвоведения Московского гооударатаеняого университета имени И, В. Ломоносова

НаучшЙ руководитель;

Офнцальше оппонента;

Ведущая организация;

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Л.О.Карначевокнй ДОКТОР ЙИ ОЛОИГЧ6СККХ наук А, И.Поздняков

кандидат биологических наук Е,Г, Моргун

Институт теографин Академии наук СССР

С

А?

в

К.063.06,16; ^номе горы, 107, факульт»*

-вет^

• >1шхоштьоя в бибдяотам

■..■^.-.ляЯТ, ■

•■чаии года,

учаогав а обарааши двссертаци

' е.... ..л^д одециадаваров итого е-.орвферат пристать в 2-*

отзывы

Ученый секретарь специализированного ооввт

жадцвдат биологически наук В,Мотуеава

ВВЕДЕНИЕ.

Актуатьпооть проблемы. 3 триаде "факторы-процессы-свой-

ш остается "процессы". Сложность их прямого изучения приводит к тому, что остаются дискуссионными основойсдатащив вопросы остепени воздействия почвенных процессов на исходную геологическую толщу, транспорте есщсстп по профилю, природе органических веществ почвы л многие другие.

Интерпретация данных и реконструкция на этой основе процессов, протекающие в древних л современных почвах, облегчается, если известна скорость их иротекания ила характерное время. Необходимо также знать возраст фона, на котором протекает изучаемый процесс.

Дня диагностики почвенных процессов важно определение возраста не только почвы а целом, но и отдельных горизонтов относительно друг друга по возможности универсальным и относительно простил методом.

Широко распространен метод датирования почвы по содержанию в гумусовом веществе изотопа С^. На сегодня количество датировок для целых профилей, отдельных горизонтов и различных фракций гумуса достигло нескольких тысяч (Чичагова,1986). Проведено сопоставление полученных возрастов с археологическими данными, с другими датировками (Гущенко,1955). Метод имеет ограничения, на которые указывают рад авторов: гетерохронкооть фракций гумуса, обновление материала в процессах образования -иикераоэадал, транспорт подвижных франций по профили, трудоемкость л длительность измерений, сложность а высокая стоимость аппаратуры (Черклнский,15 ге

ства", выдвинуто а академиком 1иП. Герасимовым, наиболее спорна-

работает на безуглеродистых субстратах, возраст которнх часто необходимо знать. Тем не менее, метод радиоуглеродного датирования остается единственным широкораспросзраяенкым методом определения возраста почв и почвенных горизонтов.

Цель и задачи работы. Целью работы <5ыла попытка разработать независимый метод определения относительного возраста почв и почвенных горизонтов по стабильности вязкой компоненты естественной остаточной намагниченности почвенных образцов. Б связи с этим были решены задачи разработки методик отбора образцов и получения данных по параметрам стабильности, проведения магнитного моделирования и сравнения полученных дат с другими датировками.

Научная новизна. Предложен метод оценки возраста почв и почвенных горизонтов на оснований коэффициентов, рассчитанных по отношению стабильности естественной остаточной намагниченности к стабильности смоделированной вязкой намагниченности. Метод примешал также для диагностики процессов эрозаи, педо-турбации и других. Показано, что возраст таких почв как охристая вулканическая, чернозем оподзодешшй и чернозем выщелоченный возрастает с глубиной,

. Практическая значимость. Метод оценки относительного возраста позволяет оценить скорость протекания в почве процессов, в том числе связанных с антропогенным воздействием: осушение, орошение, химизация и других (Соколов и яр.,1986). Метод позволяет определять степень изкененносгя почвы процессами пело-турбацао и эрозии.

Место проведения работы. Работа выполнена на кафедре физики и мелиорации почв факультета почвоведения Московского государственного университета шева Ц.В. Ломоносова.

Апробация работы. Результата работы докладывалась: на X конференции молодых ученых факультета почвоведения МГУ в 1986 году, па школе почвоведов в Пущине в 1987, 1986, 1589 годах, на трех спеилачьиш: семинарах на кафедре фиэикд и малиоращи почв, на ТЕП Всесоюзном съезде почвоведов в Новосибирске в 1989 году.

Публикации. По материалам диссертаций опубликовано 3 работы.

Объем я структура работа. Работа состоит аз введения, 5 глав, заключения, выводов и приложения. В работе ... таблиц, ... рисунков. Работа изложена на ... страницах машинописного текста. В списке литературы .... наименований.

Автор выражает вскрешдао благодарность 0. Л.Батиной, Я.С.Кшшой и В.И.Труквну за помощь в работе.

ШВА. I. сад СВЗКЗШ О ПРОЦЕССАХ ШШЕИИВАИИ.

Интенсивное развитие получила в последнее время методы маг- ' нетязма горных пород. Естественная остаточйэя намагниченность 1П содержат иноюрмациго о величине и направления геомагнитного поля, условии формирования пород и почв и их существования. Извлечение этой информации требует знания процессов намагничивания природных ферромагнитных минералов.

Намагничивание природного • ферромагнетика есть ориентация магнитных моментов доменов, то есть участков с однородной намагниченностью, под действием магнитного пшш 5ешш. Показано, что наличие дополнительных воздействий на породу в момент образования приводит к вознпкновеян» устоЕчпвои остаточной намагниченности (Петрова, 1X2). В зависимости от того, каким бшо воздействие! получается намагниченности, различающиеся не только по величине, но л по стабильности. Если внешнее воздей-

ствяе не одно, то получается сложная естественная намагничен-' кость,. состоящая из разных компонент,

1.1. Нормальная намагниченное ть, Остаточная намагниченность» возникающая после снятия постоянного магнитното поля, называется нормальной. В ноле Земли (0=0,5 э) не образуется, но применяется при изучении магнитных свойств.

1.2. йцеальяая намагниченность. Образуется при одновременной действии постоянного я нерешенного магнитных палей. В природе, например, при ударе молнии. Может возникать при магнитной моделирования в процессе размагничивания образцов переменным лолам.

1.3. Термоостаточная намагниченность. Образуется при охлаждении от высоких температур, В природе встречается на изверженных горнщ породах. Превосходит по величине и стабильносп другие вида намагниченности. Фактор Кенигобергера, характеризующий превышение естественной намагниченности над нвдуктивяоД для образцов о тераоостаточвой намагниченностью достигает 100, изменяясь з среднем от 5 до 20.

. 1.4. Химическая намагниченность. Возникает в процессе химических превращений ферромагнитных минералов. При росте зерен минералов их магнитный момент фиксируется в направлении магнитного Поля. Наряду с вязкой является распространенным в природе видом намагниченности.

1.5. Осадочная (детратовая) намагниченность. Приобретается породой в процессе осазденяа частац не дно водоема. Возможна также ориеятавдя в осадке, содержащем болыяое количество водн.

1.6. Вязкая намагниченность. Порода в почвы, находясь под действае-н геомагнитного поля ь течении тысяч лет, приобретай £лзкус оотаточнуи намагниченность. Обнаружено, что вязкая на-

магЕЕИчекаость в некоторых случаях очень стабильна до отношению к переменному полю в температура* Неясен вопрос о закономерностях нарастания ^ в течение геологического времени. В связи с этим получили развитие работы по выяснению физической природа вязкой намагниченности (Авчан, Фаустов, 1966; Виркна, Фаустов, 1973; Гончаров, Храмов, IS7I; Гусев, Шояно, 1970; Трухин, 1966, 196? и другие).

Экспериментальные наблиздешя показали, что в результате нагнитовязкнх процессов остаточная намагниченность растет во времени но следующему закону:i^tH.t) . ir<H) + s(igt -lgt1), где1г(н) - нормальная остаточная намагниченность за I сек., t - время вадергка в поле, - время после отключения поля, s " коэффициент магнитной вязкости.

Рост намагниченности в слайнг полях строго следует уравне- ' нив в вебольнсм интервале времен от I до Itr* с. При длительных выдержках или при увеличении напряженности поля наблкдашея отклонения от этой закономерности.

Стабильность ipyiftt) до отношению к переменному волю возрастает в зависимости от временя. Если охарактеризовать стабильность по отношению к h амплитудой , после действия которой разрушается на 9С$( то для изверженных пород Ьд0 растет пропорционально igt. Для осадочных пород растет быстрее, првйяаздтельно как lg t (1рухлн, 1973).

Вопрос с природе стабилизации вязкой намагниченности остается спорным. Либо это результат термической актаващш доменных границ, либо диффузионных процессов.

1.7. Пьезоостаточная намагниченность. Возникает при действии давлений. Под действаем сжатия, например, происходит смещение доменных границ в возникают новые оси легкого вамаг-

кичивания, При действии давлений на существующую намагниченность, от, как правило, уменьшается.

Все вышеприведенные закономерности получены при работе с горными породами и чистыми минералами я, о определенными поправками, были использованы при исследовании дочв,

ШВА П. МАШГТШЕ СВ0ЙС1ВА ПОЧВ.

Магнитные свойства почв изучают с начала 50-х годов. Основное внимание уделяется магнитной восприимчивости почв, Ле БОрк (1954) указал на повышенную восприимчивость в гумусовом горизонте и связал ее с синтезом сильномагаатньи соеданений при пожарах, Позке бшш выдвинуты другие гипотезы происхождения повышенной магнитной восприимчивости в горизонте А1: синтез о участием органического вещества (Водяницкий,1981), микробиологический синтез магнетита в. веде шариков (Екебова и др. Д984), привнос магнетита извне аераяьннм путем (Бабанин,1965), Согласно последней магнетит попадает в почву с косшчеоноЙ либо техногенной пылью.

Ряд авторов предлагает диагностировать почвы на уровне типа по провальный кривым распределения магнитной восприимчивости. Так как восприимчивость является функцией одновременно концентрация а фазового состава ферромагнетиков в почва, то такой подход представляется неправомерным.

Часть работ (Лукшин,1974, адобина,1986 и другие) воовяцена способам определения минералогичеокого состава образцов о помощью магнитных методов; по намагниченности насздення, по точкам Кгри, блоквруиш! температурам я т.д. Эти методы представляет интерес с точки зрения обнаружения новых минералов, как селективные я чувствительные.

Использование магнитной восприимчивости для выяснения путей переноса и трансформации почвообразуших пород (Алексеев и др. ,1986) монет бить весьма успешным, особенно в случае резкого различия пород мезду собой. ■

Естественная остаточная намагниченность была изучена только для четырех типов почв: дерковоподзолисто£, серой лесной, Чернов еш обыкновенного, темно-каштановой (Вадшана, Смирнов, 1376). Приведенные даяние доказывают, что намагниченность изменяется по профилю несинхронно с восприимчивостью. Пошшса оцешть вклад вязкой намагниченности дала значение 5% от 1Д. Описанная методике показывает, что авторы оценили лишь нестабильную часть вязкой намагниченности. Впервые в работе оценен фактор Кенигсбергер'а для почв, его максимальное значение 14,3, в среднем он не превышает 3. Авторы делают дискуссионный вывод о химическом происхождении намагниченности.

Таким образом, сделанный обзор литературы позволяет заключать, что естественная остаточная, намагниченность содержит ценную информацию о формировании почвы а почвообразущей пород и их дальнейшем существования, однако до сох пор эта информация не использовалась в почвенных исследованиях.

ШВА Ш. (ШЮЫ 1! МЕТОДЫ 1ШВД(ШШЯ.

3.1. Характеристика исследованных почв. Основным объектом исследования была вулканическая охристая почва. Ряд почвенных свойств, обобщенных для 10 разрезов, представлен в таблице I. Опорные разрезы аалсяены в зоае активных пеилопадов (пос.Козыревск), что позволило вулканологам провести тефрскронологическлй анализ (1^щенко,1965) и сопоставить релерные слои пепла с соответствующими извержениями вул-

ШШ1 * I,

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХШИЧЕСКИВ СВОЙСТВА ОХРИСШ ПОЧВ КШШИ.

глубина cu. гумус № Ca *s ¿I H суша OB ТВ ПОр. 31 Og Ге2°3 Ala0s

горизонт % ВОДЕ. МГ-ЙКВ / 100 Г ПОЧБН г / см3 % % на прок, навеску

AI 8-13 3f56 5,6 6,9 6,7 0,7 0,5 14,8 о,ее 2,65 75 56,5 8,20 20,5

шх 1Э-15 3,15 5,5 4,6 3,4 0,5 0,3 -8,8 0,68 2,65 74 56,6 ' 8,30 20,4

А1° 15-19 2,30 5,7 3,8 2,6 0,4 0,2 7,0 0,71 2,65 73 54,8 8,20 19,8

19-22 1,72 5,7 3,5 2,4 0,3 1.5 7,7 0,71 2,63 ' 73 54,0 8,30 19,8

А1й 22-28 1,71 5,8 3,7 2,7 0,4 1,7 8,5 0,76 2,64 71 54,7 8,30 20,2

щ 28*31 1,00 5,9 2,7 2,2 •0,2 0,2 6,3 0,81 2,60 68 60,4 6,60 18,8

АВР 31-39 1,78 6,1 4Д -3,1 0,2 0,1 7,5 0,78 2,60 64 59,1 8,48 18,7

Ъ 39-49 0,58 6,1 3,5 2,5 0,1 0,2 6,3 0,82 2,48 68 62.0 5,30 19,1

СД 49-96 1.69 6,1 4,8 3,2 . - 0,1 8,1 0,81 2,60 69 55,1 9,80 20,5

калов. Поступление пеплового материала в почву обуславливает ее непрерывный рост верхушкой профиля» что лает возможность судить об относительном возрасте горизонтов, то есть, чек глубже горизонт, тем он древнее. Почва представляет собой слоистую толщу из погребенных гумусовых и пепловнх слоев.с высокой порозносгьв, низкой плотностью, высоким содержанием валового Ге и А1. Кислотность почвы снижается с глубиной, так как свежий пепел имеет кислую реакцию (табл.1). Из-за высокой водопроницаемости процессы эрозии практически не развиты. С пеплом в почву поступает много ферромагнитного материала, что обуславливает высокие значения магнитных параметров.

Для исследований были также отобраны образцы следумцих почв: дерновоподзолистая, серая лесная, чернозем выщелоченный, чернозем оподзоленный, каштановая, горный чернозем, бурая лесная, красноцветная, конкреционная псевдооподэолееная и темноц- . ветная. Характеристики зональных почв типичны и не отличаются от неоднократно описанных в литературе. Конкреционная псевдо-оподзпленная почва (Западная Грузия) отличается мощным конкреционным горизонтом на глубине 40-50 см, состоящем из сцементированных конкреций, вероятно, Ге-Мд состава. Темноцветная почва (Восточная Грузия) имеет глубокогумусированный профиль темно-бурого, почти черного цвета мощностью 60-80 см, почти не дифференцированный, что отличает ее от окружагаей зональной бурой почвы.

3.2. Образцы для магнитных исследований.

Для измерения естественной намагниченности требуются образов почв ненарушенного сложения. Предложена методика отбора образцов в проклеенные контейнеры специальным пробоотборником после чего они фиксируются силикатным немагнитным клеем.

Б экспериментах магнитного моделирования трейуются образцы о одинаковыми исходными магнитными свойствами. Они изготавливались из пасти нсчвц о клеш, ааяиваемой в кубическую форму.

3.3. Аппаратура для исследования манштных свойств. Основная часть измерений проводилась на приборах лаборатории магнетизма горных пород физического факультета МГУ. Естественная остаточная намагниченность измерялась на измерителе остаточной намагниченности ИОН-I, магнитная восприимчивость на кашгометре KLï-2, параметры стабильности на размагничававдей установке РУВ-I. Искусственная намагниченность моделировалась в соленоиде с регулируемой напряженностью магнитного поля.

3.4. Обсчет магнитных параметров. Для обсчета полученных данных был составлен паке* прикладных программ для ЭВМ типа СМ-4 {МЕРА-СЫ4А) в диалоговой реки-ке:"ш1'\ "irv", "kappa" , Язык программирования -basic . Статистика обсчитывалась по программам; "Диана", "Медиана*, "Стагграф".

ШВА 1У. МЫШТШЕ ПАРАМЕТРЫ ПОЧВ.

4.1. Естественные магнитные параметры почв. К естественным параметрам относят величину в направление вектора намагниченности (склонение, наклонение), величину магнитной восприимчивости, а такяе величину фактора Кенигсберге-ре. характеризующую отношение собственной намагниченности вещества к индуктивной намагниченности.

Величины 1ц в велики для охристой почвы (таблица 2), однако фактор невелик (0,36 - 1,2$), что свидетельствует о невысокой собственной намагниченности образцов. Вектор ^ прак-тдчеоив всех образцов непразден по современному дол» Зешш

таблица л 2.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ МАГНИТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОХРИСТОЙ ПОЧВЫ.

горизонт,

1П х КГ6 Д° 1° 1СГ6 фактор

глубина, см. Гс ед.СГСМ «п

ПИ 5-8 63 23 72 181 0,74

¿1 8-13 85 14 65 247 0,68

13 - 15 150 42 76 262 1,12

А1п 16 -19 151 16 60 265 1Д2

4 19-22 169 14 68 462 0,72

А1п 22 - 28 234 20 68 402 1,14

аз "28-31 60 21 70 328 0,36

АВ11 31-39 223 17 67 504 0,87

39-49 117 51 74 178 1,29

СД 49-95 100 22 65 352 0,56

(дая Камчатки Я? = 6°, 1° = 68°). Расхождения в несколько градусов обусловлены недостаточной точностью отбора и ошибками измерения компонент намагниченности. 2 ^ изменяются по профилю почве без видимых закономерностей.

Для черноземов отмечается снижение величин и по сравнения с охристой почвой, но фактор Кекигсбергера практически тот же, следовательно, характер намагниченности сходный (таблица 3). Направление вектора - по современному геомагнитному полю, прочем разброс значений невелик.

Другая картина для темноцветной почвы Грузии. Хаотичное изменение величие- склонения и наклонения, большой разброс по глубине ясно показывают, что хотя намагничивание образцов кр<>* ходило, вероятно, в современном ноле Земли - (невысокий фактор

ЙЕИЩ4 JP 3. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ШЖГШЕ ПАРАМЕТРЫ ЧЕРНОЗЕМОВ.

горизонт, Хс х Ю~е Д° Io ¿ьх IO-6 фактор

глуб. см. Из ед. ЯШ

чернозем в ы щ е л о ч е н н ы й (Курск).

¿I 10 11,3 + 0,3 10 + 3 ее + з 30,1 + 0,3 0,8

AI 30 14,8 + хд 16 + 7 68 + 2 36,2 + 0,6 0,8

AI 50 14,8 Т 1,9 20 + 4 <62 + 6 31,7 +17 0,9

¿IB 70 21,5 + Г,6 26 л 3 64 + 2 44,9 + 2,2 0,9

AIB 90 15,8 ч 0,5 19 + 3 65 + 2 33,2 + 0,4 1,0

ч е р н 0 3 о м 0 П 0 д 3 сланный (Днепропетровск).

АВ 17 22,0 + 1,9 22 + 2 60 + 5 61.7 + 1,8 0,7

АВ 30 22,4 + 0,9 19 + 3 61 + 4 49,9 + 0,6 0,9

АВ 50 16,4 ¥ 0,6 18 + 4 67 + 2 39,3 ? 0,3 0,8

74 12,6 Í 0,9 14 ? 4 64 ? 2 29,6 + 0,5 0,8

BI 90 16,6 + 2,1 23 + 4 66 + 3 35,9 + 2,6 0,8

Кенигсбергера), во материал подвергался неоднократному перемешиванию (таблица 4).

4.2. Моделирование вязкой намагниченности, Для камчатских образцов создавала два вида лабораторной вязкой намагниченности: в естественном поле лаборатории из размагниченного состояния (НС) за 100 дяай в в ноле соленоида напряженностью 3 эрстеда за I час. Доля вязкой намагниченности оказалась велика; от 24 до 64% от 1Ц. Характер распределения всех типов ншегничсЕкоста по про$шы> почва сходен. Это позволяет предположить, что естественная кгиагничэнкость в основном является вязкой. Коэф^швеигЗ , хираигервзуший скорость рост

ТШ11Щ № 4.

ЫА1ЖШЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШНОЦВЕШ)!! ПОЧВЫ.

горизонт, V10 Д? 1° аЫИГ6 Ь1п

глу<5 . см. Гс ед.СГСМ и т хО

А1 6 6 13 27 24 0,60 1С0 490

А1 15 6 65 70 46 0,26 148 490

А1 25 14 68 23 47 0,60 278 900

АВ 35 23 3 50 58 0,79 22 186

В 45 16 28 64 63 0,51 80 260

А1 5 22 41 66 _ — 26 100

А1 14 20 19 53 44 0,91 100 900

А1 24 31 32 зе 51 1,22 45 600

1В .34 — - — — 42 — — —

В 44 23 7 33 68 0,68 72 4 СЮ

яамагниченноста, оказался вше в 3 раза для гумусяровашых горизонтов по сравнении с неоновыми, величина \ характеризует камчатские почвы как средневязкие объекты (таблица 5).

Дня черноземов создавали лабораторную намагниченность лэ нулевого состояния в поле 3 эрстеда за I час. Созданная намагниченность оказалась во всея случаях вше естественной. Наблюдается явление аккомодации - разрушение перемешаю полем первичной магнитно!! структуры и облегчение досдеяуацего намагничивания образца (таблица 6). Ври построении профильных кривых выяснилось, что с глубиной разница мевду аскусственяой и естественной ншагниченносями сокращается.(рисунок I). Уменьшение явления аккомодации с глубиной можно связать с увеличение» ввдержки образца в постоянном поле Земли, что приводит к стабилизации вязкой намагниченности.

H

ТШШЦА Л 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЯЗКОЙ НАМШШЕШЮСТИ {Камчатка).

горизонт, глубина, см. Irv Wln InT Iov/Хц s 3V э % 1Ы).5э % s a V h90

Ш 5-8 29 43 34 50 16 7 50 650

AI 8-13 54. 64 34 40 39 4 35 300

13 -15 44 29 49 33 18 9 . 80 900

AIB 16 > 19 54 36 57 38 42 4 35 300

"2 19 - '22 48 28 64 38 18 3 50 400

А1п 22-28 84 36 — — 45 8 50 400

4'. 28-31 18 30 28 47 9 6 55 800

nsP 31-39 82 37 53 24 46 16 150 700

Цк 39 ^ 49 27 23 36 30 16 7 70 500

сд 49-95 £0 60 45 45 38 6 40 500

ТШША * 6. ИОДЕЛИРОВАШЕ ВЯЗКОЙ НШГШЧШОСТИ (вдршаемы).

гориз.глуй.оы, Irr WV ■L. In . In \ k *** No

чернозем В Н Щ в Л 1 П 6 Е H H S (Курск).

AI 10 22 2,20 34 120 7 28

AI 30 31 1,82 34 220 7 30

AI 50 29 1,45 42 500 6 25

AB 70 30 1,25 47 400 6 30

AIB 90 18 1,13 58 450 8 30

1 в P E D 9 «К 0 П 0 Д 3 0 л eiBKl (Днепропетровск),

AB 17 41 2,28 29 85 7 29

AB 30 50 2,50 36 95 5 24

AB 50 31 1,94 32 88 6 26

74 23 1,64 38 128 5 23

BI 90 31 1,63 44 133 6 27

10

40

60

60 cu.

ф з 0 ftp 5Р

Ijj X 1£Г$ 1С

— - V

— - I

rv

20

40

60

80 см.

чернозем внщелоченннй (Курск).

10 20 30 40 5p

/

У

у

/

laXlO*to

> ' —-

— - Vr

\

V

чернозем оподэоленннй (Даенропетровок).

РИСУНОК й Í. ПРОФИЛЬНЫЕ КРИВЫЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ ^ И.ЖЖУССТВШКЙ Irr НАМАГШЧЕШЮСТЕЙ ДМ ЧЕРВЭЗШВ.

ГЛАВА 7. РАСЧЕТ ВОЕРАСТА П0ЧВ2НШХ. ГОРИЗОНТОВ ПО ПАРАМЕТРАМ

стабшносгл.

5.1. Магнитовязкие свойства почв.

Пеле омагнитолога предпринимали лопатки (женить возраст пород по величине вязкой намагниченности, которая в малых полях нарастает линейно относительно логарифма времени (Кочегура и др., 1363). Из-за многочисленных ограничений, в яервуя очередь связанных с трудностью ввд&ления вязкой компоненты намагниченности, метод широко не применяется. Несмотря на то, что почва инеет в этом отношении ряд преимуществ по сравнению с породами (отсутствие некоторых видов намагниченности, более простой фазовый состав и другие) применение наш этого метода также во дало удовлетворительного результата.

Народу с величиной накагниченностл, ее стабильность к переменному полю также растет с увеличением времени выдеряки образца в геомагнитном поле. Связь иезду стабильностью намагниченности а временем ее образования достаточно сложная, но параметры стабильности являются белее яад&жкши характеристиками, чем величина намагниченности.

Стабильность нанагниченкостя почв характеризовалась переменными магнитными полями: ^ и Ьд0 . В случае охристой почвы, отличающейся большим разнообразием ферромагнитного материала, вместо применялся расчет по козрцетивншд спектрам в точках, где приращение намагниченности при приращении поля стремится к нулю. Стабильность естественной намагниченности сравнивалась со стабильностью смоделированной вязкой намагниченности, для того, чтобы лекггачить влияние разного состава ферромагнитного материала на вычисляемые характеристики.

Таг: как в случае охристой почвы увеличение глубины залегания горизонта означает и увеличение возраста (как относительного, так и абсолютного), то стабильность намагниченности должна нарастать с глубиной. Отношение медианных полей не показало зависимости от глубины (таблица 7 - коэффициент А отношение ЭС# - ных полей увеличивалось с глубиной (таблица 7 -коэффициент К^).

Для черноземов отношение медианных полей, как и 90^-ных закономерно нарастает с глубиной, хотя аашлюмерность нарушается в двух случаях. Более четко выраяенная зависимость объясняется более ровным фазовым составом ферромагнетиков в черноземах, что подтвердилось при магнитном моделировании на искусственных образцах почвы, . ■

На, рисунке 2 приведены кривые размагничивания Беременным шшс. Видно, что дааё в случае, когда стартовая толчка вше для верхнего горваонта (вше намагниченность), все равно параметры стабильности оказываются нже, чем для более глубокого горизонта.

При увеличении глубины возрастает площадь, ограничиваемая осями X и У и графиками фикций = г (к> и = * 00 {ри-' сунок Э). Так как функция ^ = ? (Ю "отсекает влияние концентрации и фазового состава, то увеличение площади над криво! соответствует увеличению стабильности намагниченности.

При размагничивании естественной намагниченности темноцвет^ ной почвы выявилась аномальная намагниченность образцов. Стабильность намагниченности растет до глубины 25 - 30 си., после чего резко падает я вновь начинает нарастать с глубиной (таблица 4). Хаотичное изменение восприимчивости и намагниченности во профилю показывает, что в иочве протекают актавнне процессы

РИСУНОК .'С 2. КгаВЫЕ РАЗМАГНИЧИВАНИЯ ПЕРЕМЕННЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ВСЗЕСТВШОЙ ОСТАТОЧНОЙ НШПШЕНЙОСИ

— - - (Н = 3 &ро*ада, 3600 секунд).

РИСУНОК * 3. КРИВЫЕ РАЗНШЩЧЩДНИЯ ПЕРШЕННШ ШШГШШ ПОЛЕМ ЕСТЕСТВЕННОЙ 1& и ИСКУССТВЕННА ЪЯЭЙСЙ 1гт ШМШШЕНН0С1ЕЙ ПОСВДОВАТШЖ ДОГРДЭШХ ШУБИН, ЧЕРНОЗЕМ ШО^ЗОДЕННЫЙ (ДНШРСШРОБСК).

ЗШИЦ4 й 7. СРАВНЕНИЕ ДАТ, ВЕШЖНШ РАЗШШШ МЕТОДОЙ.

горизонт. «2 расчетный тефрохроно- радиоугле-

глубина, см. КГ год логический родный

Ш 5-8 1.9 2,3 2150 + 200

¿1 3-13 2,7 2,3 1510 + 100

13 -.35 2,2 2,6 1654 ОПОРНЫЙ

А1п Ю - 19 2,7 2,8 1510 + 100

19-22 2,8 2,6 1460 + 150 ХУ век 980 год

А1й 22 - 28 3,2 2,5 1280 + 170

Е^ 28 - 31 3,5 2,6 ГОО 7 150 I век 53СР680 год

АВ11 31-39 7,3 2,8 560 + 30

И^ 39 - 45 2,8 2,8 1460 + 100 П век 50 год ДО Н9

С_ 43-55 1,6 1.5

педотурбацаи, либо она подвержена эрозии. Иояно предположить, что почва является не отдельным типом, а бурой зональной почвой с намытой на нее со склона гумусированной толщей.

5.2* Вычисление абсолютного возраста по коэффициентам стабильности вязкой намагниченности.

Понятие "абсолютный возраст почв" является до конца неразработанным в почвоведении (Соколов и др.,1986, Чичагова, 1986 и другие). Однако, мы провели сравнение метода магнитовязких констант с другими методами: радиоуглеродным и тефрохронологи-ческим для Камчатки и с радиоуглеродным для чернозема.

Сравнение возрастов показывает хорошее совпадение с тефрох-ронологнчесгаш методом для охриотой почвы на протяжении 1000 лв? А £&М?Нельное завышение по сравнению с радаоуглеродши датам (таблица 7).

ТАБЛИЦА Й 8. СРАВНЕНИЕ РАСЧЕТНОГО ВОЗРАСТА. С РАдаОПШЮДЕШИ ДШЫИ ДНЯ ЧЕРНОЗЕМОВ.

к 1й ь. 1п

горизонт, -В^ ¿гт радиоугле- расчетный

глубина, ом Ьщ Ь^о родный возраст +

чернозем выщелоченный (Курск).

¿1 10 5,2 4,3 0,8 1,3 + 0,5

¿1 30 5,2 7,3 1,8 2,2 + 0,5

А1 50 7,0 20,0 2,1 3,4 ' + 0,7

А1В 70 7,8 13,0 3,6 4,0 + 0,4

А1В 90 7,8 15,0 4,6 датирован по С*4 0,0

ч е р Н 0 3 ем о В 0 д 3 0 л в н и ы в (Днепропетровск).

АВ г? 4,3 3,0 1.2 2,9 + 1,7

1В 30 . 7-2 4.0 1,8 3,2 + 1,4

АВ 50 5,8 3,4 2,7 3,6 +0,9

Вса 74 8,4 5,6 3,8 4,2 + 0,4

, 90 7.3 ' 5.1 4,6 датирован по С14 0,0

возраст - тысяч дет

Дхя черноземов привязка дат проведена к данным Шарденэеаля, получешпвга на регрессионной зависимости возраста от кд«1анв для 122 дет различных черноземов Европы (Шарпенэеел, 1974) (таблица 8), Дин чернозема выяелоченного совпадение дат "тдов-летворнтвдьное, прачек, хотя метод завышает возраст до сравни-ни» с радиоуглеродным, но всегда практически на одцнаковуюв&-личину. Так как разброс полученных коэффициентов доя чернозема оподзоаеяного ¿их высок, то возраст <Ш вычислен щ грефш заЕВошюеяи Совпадения с радиоуглеродвш методом рдектнчесвк нет, опабка возрастает при удаления от датярущего горизонта.

—8— охристая почва —*— чернозем выщелоченный —•—- чернозем оподзоленный

РИСУНОК № 4. ЗАВИСИМОСТЬ РАСТЕШХ КО&ШЦИЕНТОВ ОТ ШУБИНЫ.

Вероятно, характер вычисленной зависимости нелинейный.

При сравнении коэффициентов, полученных для разные типов почв, с построением графиков зависимости от глубины залегания горизонтов, выяснилось, что да линейных участках зависимости более молодая почва (охристая почва Камчатки) имеет и меньшие коэффициенты (рисунок 4). При накоплении достаточного количества фактического материала,, возможно, можно будет составить оценочную шкалу абсолютных возрастов почвенных горизонтов.

ЗШВДЕШЕ.

Изучение намагниченности различных типов почв позволило разработать метод определения относительного возраста горизон-

зов почвы по изменении стабильности вязкой компоненты намагниченное ги во времена.

Проверенный в условиях природного полигона, каким является зона активного вулканизма на Камчатке с аэвестнш ваправдаявем. почвообразовательного процесса.(караотание почвы введо), метод оказался работоспособным и в других условиях, На черноземах показано, что возраст почвенных горизонтов увеличивается о увеличением глубины залегания. В связи с вгам, возможно, нудно пересмотреть еунествувдие гипотезы генезиса черноземов.

На примере темноцветной почвы Грузив показано, что уодовием применения метода является нешрушенноегь исходной намагничен-ностк образца. В условиях сильного сшва - намыва почва, & также горизонтов о активной педотурбедиеЙ наблвдается незакономерное резкое изменение параметров стабильности,

В ю ке время, как показано, различное состояние ферромагнитного вещества и его концентрация не оказывают существенного влияния на получаемые расчетные коэффициенты. Влияние на стабильность намагниченности различных почвенных процессов в активном слое изучено пока недостаточно, чтобы сделать окончательные выводы.

Обработка получаемой при вычислении коэффициентов дополнительной информации по магнитным овойотвем почв позволяет но-одадовать такие еопросы как влияние материнской пороли на почву - по магнитной восприимчивое» в случае резкого различия иди совпадения в оравнешш о другими породами, нута переноса в почву исходной) материала аэральвым либо другим путем; по естественной остаточной намагниченности в сочетании о магнитно! восприимчивость» - о минералогическом составе ооединенжй железа на уровне сходства или раалячжя; по в&правкеня» ветра 1ц

о процессах педотурбавдн или эрозионных процессах.

Применение предлагаемого метода в сочетании с традиционными методами определения возраста позволит глубже характеризовать протекащие в почве процессы.

вывода.

1. Естественная остаточная намагниченность почв образуется в современном пале Земли, как правило, в результате роста вязкой компоненты намагниченности, стабильность которой закономерно нарастает во времена, что дозволяет рассчитывать относительный возраст почвенных горизонтов.

2. На основания расчетных коэффициентов, вычисляемых по отношений стабильности смоделированной вязкой намагниченности к стабильности естественной ваыагдачевяости показано, что о глубиной возраст горизонтов изученных почв увеличивается.

3. Сравнение возрастов, полученных из расчетных коэффициентов, с возрастами, полученными другими методами (тефрохроноло-гическим, радиоуглеродным), показало применимость метода как для вулканической почвы о повытенннш значениями магнитных параметров, так и для зональных почв, например, черноземов.*

4. Эрозионные и педотурбавдонные процессы оказывает существенное влияние на параметры стабильности, что позволяет диагностировать эти процессы в почве.

По теме диссертации опубликована следующие работал

1. Использование магнитного моделирования для да агностики возраста почв. Тез. докл. X коаф. моя. ученых ф-та почвоведения МГУ. M», 1986.

2. Магнитовязкие свойства пепловых почв Камчатки и их использование для оценки возраста, (в соавторстве ОЛ.Багина,

Л.О.Карпачевский, И.В.Кашяская, В.И.Т^ухия) "Почвоведение", в печати.

3. Оценка возраста почвенных горизонтов во магнитовязкда свойствен. (в соавторстве Л.О.Карпавдвояий) Тр. ЛИ Всесоюзного съезда почвоведов. Т.З., Новосибирск, 1989.

ЛГ4233 от. 18/Л1-89Г. Зак.1044р. ТирЛОО. Тш.В/ОиЗнанив".