Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Некоторые особенности дифференциации твердой фазы подзолистых почв на карбонатных почвообразующих породах

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Некоторые особенности дифференциации твердой фазы подзолистых почв на карбонатных почвообразующих породах"

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

Факультет почвоведения

На правах рукописи

СИДОРОВА Евгения Викторовна

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ НА КАРБОНАТНЫХ ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОДАХ

Специальность 03.00.27 — почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва —1991

Работа выполнена на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель - доктор.биологических наук, • ' . В.Д.Васильевская

Официальные оппоненты: доктор биологических наук С.А.Шоба

кандидат биологических наук Е.Б.Скворцова

Ведущее учреждение - Санкт-Петербургский государственный универоитет

Защита состоится .• иаонн? в 15 час.

30 мин. в аудитории М-2 на заседании специализированного совета по почвоведению K-053.05.I6 в МГУ им. М.В.Ломоносова; 119899, Москва, Ленгоры, МГУ, факультет почвоведения, 'ученый совет.

С диссертацией ысано ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан " •/ " Фебр&иЛ 199^ г.

Ученый секретарь специализированного совета Г.В.Мотузова

Актуальность. Рациональное использование подзолистых почв требует понимания их генезиса и тенденций развития. Одним из путей разрешения генетических проблем может служить анализ дифференциации твердой фазы почвы, представляющей ее "блок памяти" (Таргульян, 1986).

В почвах, для которых лессиваж является профилеобразующим процессом, важный аспект дифференциации твердой фазы представляют собой кутаны иллювиирования. Одними из первых в ряду этих почв стоят подзолистые почвы на карбонатных почвообразувдих породах. Морфологические свойства кутан иллювиирования связаны с условиями их формирования и эволюции и могут быть ключом к установлению этапов эволюции почв (Герасимова, 1978; Тонконогов, Турсина, 1982; Турсина, 1988; Van Vliet , Langohr , 1983). Данные по вещественному составу межпедных глинистых кутан, большинство из которых относится к Атлантическому времени ( Bullock , Thompson , 1985), также представляют большой интерес: с одной стороны, в плане временной дифференциации профиля тонкодисперсного вещества, обусловленной процессами лессиважа и трансформации минералов (Соколова, Таргульян, 1978; Соколова и др., 1987), а с другой стороны, в плане внутригоризонтной дифференциации вещества, так как кутаны, в силу своего расположения в проводящих каналах, в большей степени, чем внутриподная масса отражают некоторые почвообразовательные процессы (Оглезнев, 1971; Зайдельман, 1974; Таргульян и др. 1974). Наконец, состав кутан влияет на условия питания растений ( Bole , Hole , 1959; Brewer , I960; Карпачевский, 1989). Сказанное свидетельствует о целесообразности сопряженного изучения свойств почг-и кутан.

В работах ряда авторов (Гагарина, 1968; Кашанский, 1972; Гагарина, 1973; Рубилина, Градусов, 1974; Гагарина, Чикикова, 1984) охарактеризованы морфологическое строение подзолистых почв на карбонатных моренах, их физические и химические свойства, минералогический состав илистого вещества и процессы его изменения в этих почвах. Однако исследованиям,которые вклачали бы одновременную характеристику морфологических и химических свойств этих почв и сформированных в них кутан, а также характеристику их минералогического состава до сих пор уделялась.недостаточно внимания.

Цель работы. Уточнение генезиса подзолистых почв на карбонатных почвообразупцих породах на основании материалов по дафференци-

ации твердой фазы.

Задачи исследования. I. Подробно описать морфологию исследуемых почв на макро-, мазо-, макроуровнях, сделав акцент на характеристике кутан иллювшрования. 2. Дать краткую аналитическую характеристику почв. 3. Определить минералогический состав фракций ила и тонкой пыли исследуемых почв и выявить основные процессы преобразования илистого вещества. 4. Сопоставить илистые фракции кутан и вмещающих горизонтов по некоторым особенностям вещественного состава. 5. Охарактеризовать морфологические особенности и вещественный состав внутрипедных глинистых кутан иллювшрования.

Научная новизна. На примере подзолистых почв на двучленных почвообразуюцих породах Онего-Днинского водораздела показана генетическая связь хлорит-вермикулитов тонкодисперсного вещества почв и измененных гидротермально по зеленокаменному типу пород в составе крупных фракций.

Установлено, что кутаны иллювиирования подзолисты:? почв, развитых на разных по минералогическому составу почвообразукцих породах, тем не менее имеют некоторые общие черты минералогического состава.

Показано, что в подзолистых почвах на двучленных почвообразу-шцих породах в районе Плесецкой суши в горизонтах В ^ и ВСса имеет место .процесс линейного иллювиирования в трещинах соединений несиликатного железа, противоположный процессу линейного элювиирования по трещинам глубоких горизонтов, характерному для подзолистых почв.

Выявлено, что уплотненность гор. А2к в профиле подзолистых почв на двучленных отложениях определяется наличием микротекстур уплотнения, приуроченных к зоне контакта отложений.

Установлено, что внутрипедные кутаны из горизонтов Bt и ВСса подзолистой почвы на двучленных отложениях, относящиеся к различным стадиям иллювиирования глинистого вещества, достоверно различаются по вещественному составу.

Практическая значимость. Выявлено, что активный процесс относительного накопления хлоратов и хлорит-вермикулитов в верхних горизонтах профиля подзолистых почв на двучленных почвообразупцих породах Онего-Двинского водораздела сближает профиль тонкодисперсного материала этих почв и альфегумусовых, подбуров, а также некоторых почв буроземного типа. Полученные материалы могут быть использованы при уточнении границ минералого-геохимических провинций

севера ЕТС и для диагностики почв.

Предложена система признаков для диагностики гор. А2к, основанная на особенностях его морфологического строения на макро- и шкроуровнях.

Предлагается использовать данные по составу монослойшх вну-трипедных кутан для изучения эволюции выноса тонкодисперсного вещества в течении формирования текстурно-дифференцированного почвенного профиля.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на заседаниях кафедры общего почвоведения факультета почвоведения МГУ, на научной сессии 1У Сибирцевские чтения (Архангельск, 1990 г.).

Публикации, По результатам исследований опубликована I работа, 2 работы находятся в печати.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов, приложения; содержит ^^машинописных страниц, включая /^рисунков, /^таблиц, список литературы содержит наименований (из них 57 на иностранных языках).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе I представлен литературный обзор, во 2-ой главе рассмотрены условия почвообразования, в главе 3 дана характеристика объектов и методов исследования, глава 4 содержит материалы по морфологическому строению почв, в..главе 5 приведена характеристика некоторых физических и химических'свойств почв и кутан, глава 6 посвящена характеристике минералогического состава тонкодисперсного материала почв и процессов его изменения при почвообразовании, наконец, в главе 7 рассмотрены особенности состава и строения внутриподнцх глинистых кутан иллювиирования.

Ниже остановимся на основных материалах.

Объекты и методы исследования

В качестве объекта исследования были выбраны подзолистые ил-лювиально-железисто-гумусовые почвы с контактно-элювиалышм горизонтом на двучленных почвообразувдих породах (облегченный покровный нанос на тяжелом карбонатном моренном суглинке), распространенные в Плесецком районе Архангельской области (рр. 63, 82, 204), и неглубокоподзолистая почва на тяжелом карбонатном моренном суг-

линкэ (Сяшенский район Вологодской области, р. 87). Все разрезы закладывались под естественной лесной растительностью.

Морфологические свойства почв описаны с использованием "Базовых шкал свойств морфологических элементов почв" (1983). Микроморфологическое описание проводилось с использованием следующих пособий: "Руководство к микроморфологическим исследованиям в почвоведении" (Парфенова, Ярилова, 1977), "Методическое руководство по мшсроморфологии почв" (1983), "Handbook for coil thin oeotion description " (1985), "Методы минералогического анализа крупных фракций почв" (Иванов, Мягкова, 1981). Подсчет порозности и иллювиальной глины в шлифах проводился точечным способом.

Для лабораторных исследований образцы отбирались по генетическим горизонтам и морфонам. Для анализа кутан были выбраны разрезы 63 и 87. Отбор образцов кутан производился под бинокуляром, при увеличении 25Х, из высушенных монолитов.

Подготовка почв к гранулометрическому анализу проводилась пи-рофосфатным методом. Гранулометрический анализ выполнялся пипет-методом. Для химической характеристики почв определялись pH водной вытяжки, гумус (по Тюрину), содержание А12°з 11 ^е2°3 в БЦТЯЖ~ ках Тамма и Мера-Дкексон. Валовой химический анализ выполнялся в Аналитической инструментальной лаборатории Почвенного института им. В.В.Докучаева.

йвделение и подготовка илистой и пылеватой фракций к минералогическому анализу проводилась по Горбунову (1971). Съемка Mg-насыщенных илистых и пылеватнх фракций осуществлялась на приборе Дрон-2 и универсальном рентгеновском дафрактометре HZG-4. Идентификацию глинистых минералов проводили на основании современных методов их диагностики (Горбунов, Градусов, 1966; Градусов, 1967; Градусов, 1976). Содержание глинистых минералов определялось методом без стандарта ( Biccaye , 1964). Для интерпретации данных минералогического анализа был применен один из методов статистического анализа - метод Главных Компонент (Рожков, 1975).

Субмикроморфюлогические исследования проводились на электронном микроскопе Jeol Superprobe с аналитической системой Link Ii 860-2. Подсчеты по картам распределения химических элементов проводились на приборе Квантиыет-720 imanko . Для интерпретации этих данных выполнено сравнение средних п дисперсий полученных выборок по программе Diana.

Характеристика свойств почв

Для всех исследованных почв свойственно изменение в широких пределах реакции среды: от кислой - в подстилке и верхнем минеральном горизонте, до нейтральной - в гор. ВСса. Причем в почвах на двучленных почвообразущих породах pH гор. ВСса, в общем случае, выше, чем в почве на карбонатной морена, что связано с более высоким содержанием карбонатов в них: содержание СО2 карбонатов в горизонтах ВСса двучленных почв - 9,01??, в гор. ВСса почвы на морене - 3,62$. Высокое содержание карбонатов в нижней части двучленного профиля определяется близким залеганием коренных карбонатных пород - 1-5 м по Плесецкому району Архангельской области (Плесецкая сушь).

Подзолистые почвы на двучленных почвообразущих породах относятся к маломощным двучленам: верхняя и нижняя части профиля отличаются друг от друга на две и три градации гранулометрического состава; весь обломочный материал сосредоточен в подстилащем моренном суглинке, начиная с зоны контакта (и особенно в ней); горизонты А2 и В t отличаются по содержанию гранулометрических фракций 0,25-0,01 км и 0,0Ы),005 мм (в пересчете на сушу этих фракций) более, чем на 5%тмощность покровного наноса не превышает 60 см. Общим для двучленных почв и для почвы на карбонатной морене является накопление в нижней части профиля илистой фракции. Максимум содержания ила отмечается в горизонте В t , то есть совпадает с зоной макси?,ильного развития глинистых кутан иллювиирования. Вклад иллюгаированного тонкодисперсного вещества в состав общего ила в горизонтах В t исследованных почв составляет около 50$.

Во всех исследованных почвах отмечается аллювиальное накопление несиликатного железа и гумуса в горизонтах В t , при этом содержание несиликатного железа в гор. В t почвы на морене несколько выше, чем в двучленных почвах,

Некоторые особенности дифференциации твердой фазы в горизонтах В t и ВСса

Специфической формой иллювиирования в подзолистых почвах на карбонатных почвообразуицпх породах являются педы из вещества кутая. Кутаны темно-бурого цвета, не содержащие органических остатков, расположенные на поверхности структурных отдйльностей вторЪ-

го и третьего порядков и имеющие несогласное залегание, формируют ореховатые тонкопористые педы размером до 7 мм, с низким содержанием песчано-пылеватых частиц, равномерно распределенных в массе. Плазма структурных отдельностей слабоанизотропна в силу высокого содержания соединений железа и гумуса. Установлено, что в илистой фракции описанных текстурных новообразований содержание гумуса вдвое, а несиликатного железа почти в 1,5 раза превышает аналогичные показания для ила вмещающих горизонтов и других глинистых кутан иллювиирования на этой глубине (табл.1). Последнее подтверждает связь темно-бурых глинистых кутан с иллювиированием на карбонатном геохимическом барьере, обуславливающем осаздение гумусо-гли-нистых, железисто-глинистых и органо-железистых соединений. На данном этапе происходит вмывание высокоанизотропного глинистого вещества в поры подов из вещества кутан.

В подзолистых почвах на двучленных отложениях вышеописанные текстурные новообразования образуют сплошные "гумусовые зеркала" (Тонконогов, 1988), а в почве на карбонатной морене ora выделяются локально, что - свидетельствует о локальном действии карбонатного геохимического барьера в этой почве в период формирования гу-мусо-глинистых кутан. Для почв на двучленных почвообразующих породах описанные кутаны являются единственной морфологической формой иллювиирования соединений гумуса в тяжелой части профиля. В то ио время, в гор. В t и гор. ВСса почвы на карбонатной морене на поверхности структурных отдельностей второго и третьего порядков оформлены гумусо-глинистые кутаны согласного залегания, для которых при идентификации на макроуровне не было найдено специфического аналога (попадают в одну группу с бурыми глинистыми кутанами). Кутаны близкой морфологии описаны в профиле некарбонатных подзолистых почв (Таргульян л др., 1974; Глазовская и др., 1975). Следовательно, в подзолистой почве на карбонатной морене развиты гумусо-глинистые кутаны, неспецифичные для почвообразования на карбонатных почвообразутацих породах.

Установлено, что в иле кутан иллювиирования подзолистых почз на карбонатных почвообразуицих породах происходит накопление аморфных форм AlgOg и Ге20з, по сравнению с илом вмещающих горизонтов (табл.1). Аморфная фаза ила обычно рассматривается как чисто почвенные соединения, следовательно материал кутан в большей степени, чем общий ил вмещающих их горизонтов отражает точение почвообразо-

вателышх процессов. Илистые фракции всех кутан иллювиирования из гор. Bt и ВСса почвы на двучленных отложениях обогащены неси-ликатншл жэлезом по сравнению с илом вмещающих горизонтов. В то же время, ил кутан почвы на морене обеднен несиликатным железом по сравнению с илистой фракцией горизонтов В^ и ВСса (табл.1).

Таблица I

Некоторые химические свойства илистых фракций кутан

а р. Горизонт, кутаны Гумус, По Тамаду ]?е2°3

А1203 Ге203 по Меру-Джексон

%. Да_ гщокаленщт) навеску

Вг 1,43 0,61 0,40 4,55

глинистые бурые - 1.17 0,60 4,89

63 глинистые бурые со щебня 1,40 - 0,52 4,46

ВСса 1,19 0,31 0,28 4,33

гумусо-глинистые темно-бурые 2,13 1,75 0,67 7,66

0,65 0,27 7,88

0,94 0,42 5,29

0,41 0,25 5,31

1,27 0,65 5,14

1,75 0,50 4,83

Вг 1,69

гумусо-глинистые д7 темно-бурые

ВСса 1,59

глинистые бурые 0,69

гумусо-глинистые темно-бурые ~ •

Очевидно, в последнем случае можно диагностировать процесс глее-вого элювиирования, характерный для трещинных морфонов подзолистых почв. В случае почв на двучленных отложениях близкое залегание коренных карбонатных пород, связанное с этим высокое обогащение почвообразущей породи карбонатным материалом обусловили генерализованное действие карбонатного геохимического барьера, препятствующего выносу соединений железа из профиля. По аналогии о процессом линейного элювиирования можно квалифицировать этот процесс накопления несиликатного желэза в межпедннх порах гор.1?4

и гор. ВСса как линейное иллювиирование. Последний, очевидно, имеет место только в почвах, развивающихся на карбонатных почвообра-зующих породах с отчетливо выраженным карбонатным геохимическим барьером.

Диагностика горизонта А2к

Цветовой признак часто играет приоритетную роль при диагностике контактного горизонта в почвах на двучленных почвообразующлх породах, в которых легкий нанос сменяется тяжелым. Иногда он именуется контактно-осветленным, ему присвоено обозначение А2к. При морфологическом исследовании установлено, что гор. Л2к может терять цветовой признак с ростом опесчаненности (р. 82), но при этом сохраняются другие характерные признаки горизонта: уплотненность, низкая пористость, существенная прочность структурных отдельностей, сравнительная сухость. Таким образом контактный горизонт следует выделять по сумме вышеперечисленных признаков. Уплотненность горизонта определяется компактным микрослонением, формирующимся вследствии дезагрегации горизонта при оглеении. Обогащенность контактной зоны грубодисперсным материалом (Рухина, 1960; Марченко, Варфоломеев, 1973) при ее обезиленности, отсутствии связующего цемента в виде оксидов железа и карбонатов не делает гор. А2к более рыхлым. Это позволяет предположить, что уплотненность горизонта и прочность структурных отдельностей в большой степени связаны с зонами флшдального распределения зерен скелета - флюидальными микротекстурами (Гайгалас, 1971), приуроченными к зоне контакта отло-кегаш: их аналоги на макроуровне способствуют уплотнению моренного материала ("текстуры уплотнения" - Лаврушин, 1976).

Отличительной особенностью микростроения гор. А2к является горизонтальная ориентировка пор-каналов, по которым осуществляется миграция суспензий и растворов. Общая пористость горизонта в вертикальном срезе составляет 4,75?, в горизонтальном - 13,3$. Это способствует выносу веществ по контакту пород с горизонтальным стоком. Степень дисперсности мигрирующего в гор. А2к твердого материала изменяется сверху вниз. На глубине 25-30 см формируются простые кутаны тонкопылеватого состава. Стенки некоторых пор, свободных от кутан, пропитаны вмытым тонкопылеватым материалом. Глинистое вещество содержится преимущественно в составе папул различ-

ного размера (0,025-0,34 мм), составляющих 4,2$. В составе Ге-Мп-конкреций (р. 82) содержится значительное количество глинистого вещества, что не характерно для матрицы. Следовательно гор. А2к в процессе почвообразования постепенно обеднялся глинистым веществом, остатки которого представлены в форме глинистых папул. На глубине 30-35 см образуются сложные глшшсто-шлеватые кутаны, содержащие один или несколько переслоев простых кутан, и серповидные глинистые кутаны. Подвижная глина составляет 3,4%.

Еще одной характерной особенностью гор. А2к является локальное развитие горизонтальных пор-трещин с формированием слоеватого микросложения, напоминающего гор. А2.

Минералогический состав илистого вещества и процессы его изменения при почвообразовании

Основным различием в минералогическом составе илистого вещества почвы на трене и почв на двучленных почвообразующих породах является содержание смектита: подзолистая почва на карбонатной морене характеризуется более высоким содержанием этого минерала во фракции < 0,001 мм, что на рис. I отражено смещением обозначений горизонтов почвы по второй компоненте. В обеих почвах имеет место накопление хлорита и хлорит-вермикулита (смектита) в верхних горизонтах профиля и рост содержания гидрослюд с глубиной (рис.1). При этом характер дифракционных картин гидрослюд горизнтов В 4 и ВСса иной, нежели в верхних горизонтах: в первых они выделяются большей интенсивностью рефлексов 5 Л, что свойственно диоктаэдри-ческим гидрослюдам. В илистой фракции горизонтов В^ и ВСса исследованных почв диоктаэдричеокие гидрослюды сочетаются со смешанно-слойными слхща-смектитовыш образованиями. Эти сочетания аналогичны описанным ранее в терригенно-обломочном материале девона и силура в Прибалтике (Ратеев, Градусов, 1971). Очевидно, минералогический состав тонкодисперсной части этих горизонтов в большой степени определяется включенными в состав морены коренными палеозойскими порода.',а.

Профильное распределение хлорита и хлорит-смектита (коркику-лита) в состнзе тонкопылеватой фракции исследованных почв имеет тот же характер, что и в составе илистой фракции, то есть происходит обогащение верхней части профиля этими минералами (табл. 2). Хлорит-вермикулит фракции тонкой пыли и ила являются генетически

Сумма Собственные чисел -----------

векторы

Каоли- Хлорит Гидро- Слюда- Хлорит-нит слюда смек- верми-

тит кулит (смек-тит)

Первая компонента

45,56 0,49 0,3? -0,57 -0,07 0,53

Вторая компонента

75,47 0,31 0,39 -0,34 0,74

-0,28

Первая компонента

«

н и ф ж о а

О

о! й Р. о ь га

д О

/

63, а

д V о Ф

I I

82, 204

V

V

ф лво

V

Р.

в

87

У

О

V

гор. гор. гор. гор. гор.

А1А2, А2 В*ь , В А2к, А2В

Вг ВСса

кутаны

Рис.1. Горизонты почв и кутаны в координатах главных компонент (в % к размаху) .Признак: слоистые силикаты фракции< 0,001 мм в уравненных процентах площадей дифракционных пиков.

Ф

II

I

Таблица 2

Слоистые силикаты фракции 0,005-0,001 км в уравненных процентах площадей дифракционных пиков

й р- Горизонт Глубина, Минералы и смешаннослойные образования, содеряание в уравненных %% площадей рефлексов

см 10 1 14 X 17 А

яшт "ОР" гидрослюда вермИ' кулит - хлорит-смектит слюда-смектит

А2 3-11 17 25 12 + 46 -

в*п 11-20 19 28 27 + 26 -

63 в 20-25 - 35 28 • + 37 -

А2к 25-30 20 21 12 +? 47 —

Вг 30-43 27 20 46 + 3 4

ВСса 43-100 16 15 57 +? 4 8

Вп. 8-22 +? 33 8 59 — -

В 22-30 12 35 15 +? 38 -

82 А2к 30-36 19 26 12 +? 43 -

36-67 24 17 55 - - 4

ВСса 67-100 22 19 56 - +? 3

А2 3-9 34 - 37 23 +? 6

Вщ 9-19 20 33 15 +? 32 -

204 В 19-30 27 28 32 +? 13 -

А2к 30-42 29 34 30 ++ 7 +?

Век 30-42 29 • 27 30 +? 14 +?

В4 45-55 25 27 48 +? - +?

А2 17-27 23 32 25 +? 20 -

87 А2В 27-41 31 19 26 +? 24 -

Bt 41-68 31 17 24 +? 19 9

ВСса 68-90 39 II 27 - 5 18

"+" - наличие рентгеновских признаков минерала "+?" - присутствие минерала вызывает сомнение "-" - минерала нет

№

связанными образованиями, нерегулярное чередование пакетов свидетельствует о возможности их образования " in aitu " в результате деградационной трансформации хлоритов (Плакхина, Чижикова, 1986; Симонов, 1989). Обогащение тонкодисперсного вещества верхних горизонтов хлоритам! и хлорит-вермикулитами наиболее отчетливо выражено в профиле подзолистых почв на двучленных почвообразувдих

породах Онего-Двинского водораздела. Обращает на себя внимание вы. „ О эти-лем-глихлглг

сокая интенсивность рефлексов 4,7 А в воздушно-сухих и •глицериновых препаратах и 13,8 А в препаратах прокалегшых при 500°, принадлежащих триоктаэдрическим хлоритам, так как такая рентгеновская картина не свойственна для почв, развивающихся на моренных отложениях (рис.2).

Изучение минералогического состава крупных фракций почв в шлифах показало, что в профиле подзолистых почв на двучленных почвообразухщих породах имеется богатый резерв минералов пород, измененных гидротермально по зеленокаменному типу. Наиболее активная дезинтеграция зелено-каменного компонента происходит, естественно, в верхних горизонтах профиля, что и является причиной накопления здесь хлоритов и продуктов их деградационной трансформации. Существует тесная генетическая связь минералогического состава валунно-галечного материала морен Онего-Двинского водораздела и комплекса изверженных и метаморфизованны* пород

докембрия, слагающих Ветряной ^о. 2. Рентген-дифря-

пояс, являвшийся на протяжении , ктограшы тонкопылева-

всего ледникового периода пита- той $p0Kim Г0Р(А2 (Р.63)

ющей провинцией для данного рай- а - Н20; б - втилен-гли-

она (Девятова, 1961). Таким, об- коль; в-550°

разом участие зеленокаменного материала в почвообразугащих породах определило особые условия формирования профиля тонкодисперсного материала в подзолистых почвах. Высокая активность процесса накопления хлоритов и продуктов их деграцационной трансформации в верхних горизонтах двучленных почв, сближаот профили тонкодисперсного материала этих почв и альфегумусовых, подбуров, а также некоторых почв буроземного типа (Михайлова, Градусов, 1959; Целищева, Градусов, 1969; Таргульян, 1971; Трегубова, 1989; Иванов, 1990).

Увеличение содержания каолинита в верхних горизонтах подзолистой почвы на карбонатной морене связано с его относительны!,I накоплением, как наиболее стабильного компонента минералогического состава, на фоне потери смектита и гидрослюд . Уменьшение количества смектита в верхних горизонтах почвы на морене так но, как и двучленных почв, может объясняться либо их разрушением, либо выносом в суспензиях. Значительное количество глинистых кутан иллювиирования свидетельствует о масштабности процесса суспензионной миграции в исследованных почвах, а накопление смектита в составе илистой фракции кутан из горизонтов В+. и ВСса почеы на морене - о приоритетном выносе этого минерала в суспензиях.

Прп изучении шлифов из верхних горизонтов исследованных почв были отмечены все стадии изменения биотита: от начальных, с сохранением спайности и интерференционной окраски, до полпого побуре-ния с потерей спайности,что соответствует полной гидратации. Дег-радационная трансформация магнезнально-железистых слюд обуславливает появление в веригах горизонтах лабильных структур, близких слюда-вермикулитам (смектитам).

Таким образом, в исследованных подзолистых почвах выявлены следующие процессы изменения ила: потеря смектита верхними горизонтами в результате его разрушения и выноса в суспензиях, дегра-дационная трансформация магнезиально-железистых слюд, приводящая к образованию 14-л лабильных пакетов в структуре слюда-воргликули-тов (смектитов) в поверхностных горизонтах, относительное обогащение верхних горизонтов хлоритами и продуктами их деградационной трансформации. Высокая интенсивность последнего из названных процессов в почвах на двучленных почвообразующкх породах определяется присутствием в составе крупных фракций этих почв большого резерва минералов пород, измененных гидротермально по зсленоцЕетнсму типу. Наличие этого материала, очевидно, характерно вообще для

почв платформенной зоны, прилегающей к Фено-Скандинавскому щиту.

Глинистые кутаны иллювиирования в горизонтах Bt и ВСса исследованных почв имеют следующие общие черты минералогического состава. Они близки вмещающим горизонтам и сильно отличаются от верхних горизонтов по минералогическому составу илистого вещества (рис.1). Исходя из этого, можно заключить, что исследованные кутаны не связаны генетически с современными подзолистыми горизонтами и относятся к минувшему этапу иллювиирования глинистого вещества. Далее, для всех кутан характерна высокая степень структурной разупорядо-ченности глинистых минералов, что отражает вмывание соединений несиликатного железа в вещество кутан. Наконец, важной особенностью межпедных кутан является отсутствие в их составе неупорядоченных хлорит-вермккулитовых структур, присутствующих в ичистых фракциях вмещающих горизонтов. Последнее может быть связано как с изначальным отсутствием минерала в веществе кутан, так и с его разрушением. Отмеченное при микроморфологическом исследовании присутствие в составе бурых глинистых кутан двучленных почв частиц хлорита свидетельствует о наличии резерва обогащения кутан хлорит-вермикулитом. Поэтому следует отдать предпочтение версии разрушения минерала, опережающего его образование в результате трансформации хлоритов.

Особенности состава и строения

внутрипедных кутан

Согласно полученным данным, внутрипедные глинистые кутаны (ВПК), в отличие от межпедных кутан, обладают простим строением • лишены микрослоистости, свидетельствующей о многократном отложении глинистого вещества ( Van Ranat et. al, 1980). На этом основании предположили, что ВПК связаны только с одним этапом иллювиирования. В тяжелой части профиля подзолистой почвы на двучленных отложениях (р.63) выделяется два яруса ВПК, различающихся по цвету степени двупреломления и характеру погясания. При изучении кутан под электронным микроскопом в непокрытых шлифах установлено, что кутаны, расположенные на глубине 62 - 67 см в гор. ВСса, имеют микрокавернозную поверхность, и это накладывает отпечаток на их оптические свойства (снижение двупреломления, диффузное погасание). Кутаны, расположенные на глубине 42 - 47 см в гор. В^рмеют совершенно гладкую поверхность, высокое двупреломление и резкое погаса-

нив. Микрокавернозность поверхности связана с деградацией кутан при их старении (Добровольский и др., 1978). Следовательно ВПК из гор. ВСса относятся к более раннему этапу иллювиирования, чем ВПК из гор Bt . Различная окраска кутан также свидетельствует об их раздельном формировании ( Akamlgbo , Dalryraple , 1985).

Дня установления вещественного состава ВПК и его соотношения с составом плазмы вмещающих горизонтов были построены карты распределения химических элементов в этих компонентах микростроения. Были получены данные по процентному содержанию элемент-содержащих зон от площади кутан и участков поименного микростроения. Затем были рассчитаны средние и дисперсии полученных выборок по всем элементам. Была проведена проверка гипотез о равенстве средних и дисперсий для ВПК из разных горизонтов и ВПК и плазмы вмещающего горизонта. Установлено, что в гор. Bt ВПК и плазма но отличаются достоверно друг от друга по распределению элементов: si , AI, Fe, Ti , К, Ca, ffe, P, 8 . Кутана гор. ВСса достоверно отличается от плазмы по распределению всех химических элементов, кроме Mg. Кутана из гор. ВСса обогащена по сравнению с кутаной из гор. Bt кальцием и магнием и обеднена калием.

Сходство элементного состава плазмы и глинистой кутаны в гор. Bt не означает тождественности их вещественного состава, так как различные минералы могут быть составлены одними и теш же химическими элементами, и без соответствующих стандартов (Bbjwa , Jenkins, 1978) уточнить природу глинистых минералов по их элементному сос-.таву невозможно. Различие элементного состава кутаны и плазмы из гор. ВСса, прежде всего, связано с присутствием карбонатов в составе последней. Достоверные различия в составе кутан связаны, с одной стороны, с влиянием карбонатсодеряащей матрицы на кутану из гор. ВСса (Са, %), а с другой стороны, могут быть связаны с различным составом глинистого вещества, отложенного на разных этапах иллювиирования (К, Mg). Наиболее удобны для интерпретации данные по содержанию калия, которые традиционно связываются с количеством гдцрослвд в составе тонкодисперсного вещества (Соколова, 1985). В литературе качественные данные элементного состава используются для минералогических построений ( Korras , 1983). Учитывая, что внутрипедные кутаны B-t относятся к более позднему этапу иллювиирования, чем кутаны гор. ВСса, следует отметить, что этот этап, по-видимому, отмечен активизацией гидрослюдистой составляющей. Так

оптическим свойствам являются самыми "све-

1. В профиле подзолистых почв на двучленных отложениях Онего-Дшнского водораздела близкое залегание коренных карбонатных пород обусловило развитие процесса линейного иллювиирования соединений несиликатного железа в горизонтах Bt и ВСса, противоположного процессу линейного элювиирования, характерного для трещинных морфонов глубоких горизонтов подзолистых почв. Специфической формой иллювиирования глинистого вещества в почвах на карбонатных почвообразукщих породах являются темно-бурые кутаны несогласного залегания. Локальное распространение этих кутан в профиле подзолистой почвы на карбонатной морене, а также присутствие гумусо-гли-нистых кутан согласного залегания, неспецифичных для почвообразования па карбонатных почвообразукщих породах, свидетельствует о локальном действии карбонатного геохимического барьера в этой почве.

2. Для диагностики горизонта А2к в подзолистых почвах на двучленных почвообразующих породах - облегченный покровный нанос на тяжелом карбонатном моренном суглинке - могут быть предложены следующие макро- и микроморфологические признаки: уплотненность, низкая пористость, существенная прочность структурных отдельностей, сравнительная духость, компактное микросложениегоризонтальная ориентировка пор-каналов, локальное развитие слоетатого микросло-кения, низкое содержание глинистого вещества, флкждальные микротекстуры. Генезис гор. А2к связан, с одной стороны, с действием почвообразовательных процессов - контактного оглеения и лессиважа, а с другой стороны, определяется первоначальным микростроением зоны контакта отложений.

3. В подзолистых почвах на двучленных почвообразукщих породах и на карбонатной морене выявлены общие цроцессы изменения ила: потеря смектита верхними горизонтами в результате его разрушения и выноса в суспензиях, деградационная трансформация магнезиально-железистых слод, приводящая к образованию 14-Х лабильных пакетов

в структуре слвда-гвермикулитов (смектитов) в поверхностных гор;;-

они также отмечают и самый последний этап ил-;ого вещества.

ВЫВОДЫ

зонтах, относительное обогащение верхних горизонтов профиля хлоритами и продуктами их деградационной трансформации. Присутствие в профиле подзолистых почв на двучленных почвообразующих породах Онего-Двинского водораздела богатого резерва минералов пород, измененных гидротермально по зеленоцветному типу, обуславливает активизацию процесса накопления хлоритов и хлорит-вермикулитов в составе тонкодисперсного вещества верхних горизонтов, что сблииает эти почвы с альфегумусовыми, подбурами, а также некоторыми почвами буроземного типа.

Характерной чертой минералогического состава тонкодисперсного .зэщества горизонтов и ВСса подзолистых почв на карбонатных моренных отложениях является сочетание дпоктаэдрических гидрослвд и смешаннослойных слюда-смектитовых образований, что определяется включением в состав морен материала коренных карбонатных пород.

4. Минералогический состав плистого вещества меаподных кутан иллювиирования, принадлежащих разным почвам, тлеет некоторые общие черты: сходство с минералогическим составом вмещающих горизонтов при отличии от верхних горизонтов, структурная разупорядоченность глинистых минералов, отсутствие хлорит-вермикулита, связанное с его разрушением.

5. Внутрипедаые глинистые кутаны яллюширования горизонтов В* и ВСса подзолистой почвы на двучленных почвообразующих породах относятся к разным стадиям иллюшшрования п достоверно различаются по содержанию Са, Мя„ К. Кутаны из горизонта В^ относятся к более поздней стадии иллювиирования, по элементному составу но отдячавт-ся от плазмы вмещающего горизонта и обогащены калием (К) по сравнению с кутанама из горизонта.ВСса.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ГО.ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Морфология :: состав кутан в прсфшэ подзолистых почв на карбонатных почвообразующих породах.// Исследование почв на европейском севере. 1У Сибирцевские чтения. Архангельск. 1930. С.'и-72.