Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности таежного почвообразования и выветривания на постмагматически измененных основных породах

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Особенности таежного почвообразования и выветривания на постмагматически измененных основных породах"

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

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

СЕДОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

ОСОБЕННОСТИ ТАЕЖНОГО, ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ И ВЫВЕТРИВАНИЯ НА ПОСТМАГМАТИЧЕСКИ ИЗМЕНЕННЫХ ОСНОВНЫХ ПОРОДАХ

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва, 1902

Работа выполнена на кафедре географии почв факультета почвоведения Московского Государственного университета им. М.В.Ломоносова.

доктор биологических наук профессор С.А.Шоба

доктор сельскохозяйственных наук Н.П.Чижикова

кандидат биолргических наук В В.Иванов

Ведущее учреждение - Институт географий РАК

Защита состоится " " 1992 г. в 15 час.30 ми

в ауд. М-2 на заседании специализированного совета К 053.05. МГУ им. М.В.Ломоносова. .' .

Адрес специализированного совета:П9899, Москва, ГСП, Ленгоры, МГУ, факультет почвоведения,-Ученый совет.

С диссертацией.можно ознакомиться в библиотеке факульте почвоведения МГУ.

Автореферат разослан " " 1992 г.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь •• специализированного совета

Г.ШМотузова

РОССИЙСКАЯ '

Г0СУАд?с' Й5ММАЯ БЙБЛиО»ьКА ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Элювий магматических пород и туфон основного состава является достаточно распространенным типом пот вообразутоцих пород таежной зоны Евразии и Северной Америки. Представления о направлении выветривания и педогенеза на этих субстратах базируются на результатах изучения профилей, сформированных на кайнотипных разностях, не подвергавшихся после кристаллизации существенной догипергенной трансформации. Однако не менее часто встречаются варианты базитов, состав которых претерпел изменения под влиянием ряда галогенных процессов (контактный и региональный метаморфизм, гидротермальный метасоматоз). Данные о свойствах почв, развитых на таких породах, немногочисленны и не дают основания для заключения о влиянии допочвенной проработки на характер почвообразования; в то ге время-они явно не укладываются в существующие представления и дагв в ряде случаев противоречат им. Известно также, что состав кар выветривания на палеотипннх (измененных постмагматическими процессами) и кайнотипных основных породах качественно различается. Это позволяет предполагать, что догипергенная трансформация породы мотет существенно сказаться на протекании почвообразовательных процессов и на составе почвенной массы, в связи с чем специальное исследование таелного педогенеза на палеотипных основных породах представляет больной интерес.

Цель работы. Установить главные закономерности почвообразования и выветривания в условиях таежной воны на породах основного состава, измененных догипергенными процессами. В связи с этим предполагалось решить следующие задачи: 1. Исследовать геохими-

- г -

ческую и минералогическую направленность бореального выветривания основных палеотипных пород. 2. Выявить разнообразие морфогенети-ческих типов почвенных профилей, формирующихся на дериватах основных палеотипных пород в таежной зоне. 3. Изучить характер и специфику протекания почвообразовательных процессов, участвующих в формировании профилей равных типов. Сравнить почвы, развитые на палеотипных бааитах, с таежными почвами на других типах пород. 5. Оценить влияние степени догипергенной трансформации породы на протекание педогенеза

Научная новизна. Выяснено, что разнообразие профилей, формирующихся на базитах, измененных гидротермальным процессом и метаморфизмом в северной и средней тайге в мезоморфных условиях, распадается на две группы: почвы с бурым слабо дифференцированным профилем и почвы с осветленным ¡элювиальным горизонтом. В их формировании принимают участив процессы, не свойственные почвам на кзй-нотипных базитах, протекание которых связано с преобразованием в почвенной массе гидротермальных и метаморфогенных слоистых силикатов. Объяснено появление высокой катионообменной способности и оструктуренности ряда рассмотренных почв, определены причины обра-вования осветленного элювиального горизонта, появление которого в таежных почвах на базитах считалось ранее маловероятным. На основе исследования автохтонных кутан выветривания показана специфичность минералогической и геохимической направленности выветривания пало-отипных основных пород, установлен равномерный вынос большинства элементов, обусловленный пониженной устойчивостью гидротермальных железисто-магнезиальных силикатов.

Практическая ценность. Полученные данные могут быть исполь-вованы при анализе состава'почвенного покрова таежных областей, характеризующихся распространением вулканогенных пород основного

состава В-связи с этим они будут представлять интерес при кар• тографировании почв, особенно на подготовительном и рекогносцировочном этапах работ.

Апробация работа Штериалы диссертации докладывались на заседаниях кафедры географии почв факультета почвоведения МГУ, на IX научной конференции молодых ученых фа!сультета почвоведения МГУ, на Всесоюзном совещании "Микроморфология и минералогия почв - экологии и сельскому хозяйству".

Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 работы, 3 сданы в печать.

Объем работы. Диссертация изложена на ... страницах машинописного текста, включает ... таблиц и ... рисунков. Состоит из введения. Б глав и заключения. Приложение содержит ... страниц машинописного текста и ... страниц микрофотографий. Список литературы включает ... названий, из них ... на иностранных языках.

' Объекты и методы исследования.

Материалы, использованные для выполнения данной работы, были собраны автором в ходе проведения полевых работ на о-ве Валаам, в Северной Карелии (побережье Кандалакшского залива), в кго-8ападном Приохотье (Прибрежный хребет) в составе экспедиций ф-та почвоведения ЫГУ. Районы расположены в подзонах северной и средней тайги. Исследования проводились маршрутным методом, а такле путем заложения транссект и микроключей. Уделялось внимание, помимо собственно почвенных профилей, изучению свойств плотных пород, их пространственной неоднородности, характеру и локализации признаков измененное™ догипергенными процессами, наличию признаков древнего выветривания. В связи с этим, наряду с почвенными выработками, производилось описание естественных и искусственных обнажений. В

ходе полевых работ бьии намечены представительные опорные разрезы для комплексного лабораторного исследования.

Мэрфогенетический анализ профилей отроился на основе поэтгш-ного исследования образцов ненарушенного сложения и шлифов на макро-, шво-, микро- и субмикроморфологическом уровнях с пошалю лупы, бинокуляра. поляризационного микроскопа и растрового электронного микроскопа, сопряженного с рентгеновским микроанализато-рои фирмы "Link": i

Смаико-химическая характеристика почв включает результаты анализов, выполненных по общепринятым методикам. Минералогические исследования включали петрографическое описание шлифов из пород, исследование крупных фракций иммерсионным методом, а тага© рент-гендифрактометрическое исследование илистых и, в ряде образцов, " ыедкопылеватых фракций, проводившееся совместно с ЕЕБеркгаутои.

Для выяснения закономерностей внутрипочвенного выветривания анализировались морфология, минералогический и химический состав автохтонных кутан выветривания на обломках пород из верхних почвенных горизонтов с использованием подходов, разработанных ранее (Таргульян и др., 1978). Эта работа осуществлялась совместно с Е Л Белоусовой и К.Е. Цустовойтовым.

Помимо материалов собственных полевых работ, автор воспользовался для минералогических и микроморфологических исследований образцами, снабженными аналитической характеристикой, из почв на палеотипных базотах, собранными в Центральной Карелии В. С. Горяч-киным и Е Е Беркгаутом, в бассейне Бодкаменной Тунгуски Е Е Белоусовой и ЕЕЦанавой.

Автор выражает глубокую благодарность всем перечисленным коллегам, научному руководителю проф. С. А. ПЬбе, а также проф. Е О. Таргульяну, д. с/х.н. ЕЕГрадусову, проф. Т. А. Соколовой,

консультировавшим автора по различным вопросам, относящимся к данной работе, П. Е Красильникову, участвовавшему в исследованиях и оказавшему большую помощь в оформлении результатов, Э. Г. Васене-вой, Е. Р. Гракин'ой и всем сотрудникам, студентам и аспирантам каф. географии почв факультета почвоведения ИГУ. оказавшим автору содействие на различных этапах работы.

о

Глава 1. Концепция таежного почвообразовательного процесса на основных породах и возможности ее применения к бавитам различного состава

Таежное почвообразование на магматических породах основного состава (базитах) постоянно привлекает внимание исследователей. Это связано как с широкой распространенностью дериватов основных пород, так и с тем, что этот процесс по результатам отличается от подзолообразования. Предполагается, что в условиях холодного гу-мидного климата на элювии базитов формируется подбуры - альфэгу-ыусовые почвы с аккумулятивным типом распределения тонкодисперсных продуктов педогенеза, не тлеющие тенденции к эволюции в сторону образования профиля подзолистого типа ТакукАнаправлен-ность почвообразования связывают с особенностями выветривания базитов (Таргульян, 1971; Соколов, Градусов, 1978). Эти заключения базируются на результатах исследования профилей, развитых на кай-нотипных базитах, т.е. таких разностях, которые после кристаллизации не претерпели изменений и сложены минералами магматогенного ряда

В то же время широко распространены породы, которые до попадания в сферу действия экзогенных факторов были переработаны воздействием различных гипогенных процессов, таких как гидротермаяь-

- в - ,

ный метасоматоз, контактный и региональный метаморфизм. В таких породах (часто называемых палеотипными) исходные компоненты частично или полностью замещены вторичными продуктами. Каше внимание привлекли Савиты, в которых в результате допочвенной переработки возникли значительные количества зкелезистомагнезиальных слоистых силикатов - чаацэ всего хлоритов и хлоритсодершцих сме-данослойных минералов. Установлено, что элювиальный процесс щю-текает иначе, чем на кайнотипных разностях (^зрняховский, 1691), что было показано преимущественно на материалах исследования тропических кор выветривания. Работы, рассматривающие таежное почвообразование на измененных основных породах, немногочисленны. В некоторых из них есть сведения о почвах, отличающихся от почв на кайнотипных бааитах; в частности, были описаны подзолистые почвы (Белоусова и др., 1989), &ги данные позволяют предполагать, что выветривание и педогенев на палеотипных* основных породах в таенной воне имеет ряд характерных особенностей. Однако в целом информация о почвах на таких породах скудна и не дает основания для заключения о влиянии догипергенной переработки ва ход почвообразования. ,

Глава Минералогические и геохимические закономерности выветривания палеотипных основных пород в условиях холодного • гумидного климата

Для исследования внутрипочвенкого выветривания в качеств! объектов были выбраны автохтонные кутаны выветривания, сформировавшиеся на обломках пород в верхних горизонтах почв. Анализ эти: образований дает возможность произвести наиболее точное сравнен» свежей породы и остаточных продуктов выветривания (Таргульян :

др., 1978). Были взяты образцы габбро-диабаза из органогенно-щебнистой ночвы под среднетаежным сосновым лесом (о-в Валаам), диабаза из горного лесотундрового' подбура (бассейн р.- . Алдан), базальта из тундровой криодерновой почвы (Чукотка). В первых двух случаях выветривание происходило в кислой среде, в тундровой почве реакция близка к нейтральной. Шстмагнатическая переработка в большей степени затронула пироксены и оливин, 30-50 X которых ва-мещены хлоритом и хлорит-смектитом, в меньшей степени амфиболами, кальцитом, магнетитом. Плагиоклазы подверглись незначительной соссюритизации и серицитизации. Исследования в шлифах и с помощью растрового электронного микроскопа показали, что наибольшему разрушению в кутанах подверглись два компонента: плагиоклазы и железисто-магнезиальные слоистые силикаты. В плагиоклазах -появляются многочисленные ямки травления; агрегаты хлорита распадается на пластины и далее на мелкие чешуйки с корродированными краями. Различия в морфологии признаков выветривания ватрудняют количественное сопоставление степени выветренности, •ясно, однако, что масштабы деструкции этих компонентов близют. Прочие минералы (пироксепы, рудные, апатит и др.) затронуты выветриванием значительно слабее.

Новообразованные•синтетические продукты присутствует в кутанах в небольших количествах, так что геохимия твердофазных продуктов выветривания будет определяться составом унаследованных компонентов.

Данные по валовому химическому составу демонстрируют достаточно малые различия между кутаной и свежей породой по содержанию ряда элементов, наиболее значимых для основных пород. Существенного накопления магния и железа в остаточных продуктах, которое надежно установлено для кайнотипных основных пород и связано с устойчивостью пироксенов (Таргульян и др., 1978), в данном случае

не наблюдается. Сопоставление морфологических и аналитических данных позволяет объяснить этот феномен. Вероятно, железисто-магнезиальные слоистые Силикаты менее.устойчивы к выветриванию, чем исходный пироксен, и приближаются по этому признаку к плагиоклазам; таким образом осуществляется нивелировка по устойчивости фе-мических и салических компонентов, что обеспечивает равномерный вынос элементов.

Глава 3, Почвы с буровемним профилем на|измененных основных

породах.

I

Почвы с бурым сдабодифференцированным профилем формируется как на базитах, лишь частично измененных догипергенными процессами, так и на глубоко преобразованных разностях. В зависимости от степени измененное«! материнской породы они существенно различаются по свойствам.

Шчвообразование на относительно слабо, измененных основных породах изучалось на о-ве Валаам и в Средней Сибири (бассейн р. Юшмпея). На дериватах габбро-диабазов под среднетаежнымй ело-во-сосновыми (Валаам) и сосново-лиственничными (Средняя Сибирь) лесами были описаны подбуры и буроземы. На Валааме наряду с мезоморфными почвами на дислоцированных продуктах выветривания габбро-диабаза, рассмотренными другими исследователями, (Васенева, 1990; Лазарева, Нэрозова, 1983), нами были изучены некоторые, почвы, не*подвергавшиеся ранее детальному исследованию. Это подбуры на несмещенном дресвлнистом элювии, а также полугидроморфные разности - бурогемы глееватые.

- Доя рассматриваемых почв характерно формирование серии минеральных бурых и красновато-бурых горизонтов супесчано-легкосугли-

- -

нистого состава, содержащих много крупнозема. Под подстилкой в них наблюдается появление серого комковатого гумус-аккумулятивного горизонта, который может быть как зачаточным, так и достаточно большой (до 10 см и более) Мощности. Наличие хорош развитого горизонта А1 являлось на Валааме одним из главпых признаков выделения буроземов (Васенева,' 1990).

Были проведены микроморфологические и' петрографические исследования шлифов почв и пород. Установлено, что габбро-диабазы обоих районов имеют сходный состав и подверглись однотипной постмагматической переработке (см. гл. 2). Ыикростроение минеральных горизонтов несет признаки, характериные для иллювиальных горизонтов альфегумусовых почв: это яркая бурая окраска тонкодисперсного вещества и его расположение в виде мелких компактных агрегатов и покровов на зернах скелета В то же время кристаллооптические характеристики плазмы свидетельствуют о преобладании в ее составе глинистого вевдства. При изучении пшифов из валаамских почв замечено уменьшение двупреломления плазменного материала при переходе от подбура к бурозему и особенно к бурозему глееватому, что, вероятно, связано с убыванием глинистой составляются и накоплением аморфных и слабоокристаллизованных соединений. В подпбдстилочном органоаккумулятивном горизонте наблюдается появление значительных количеств плазменного гумусо-глинистого вещества, склеивающего в комковатые агрегаты минеральный скелет и полуразложившиеся растительные остатки. В верхней и средней части профиля фиксируются признаки разрушения агрегатов гидротермальных слоистых силикатов, выражающиеся в диспергировании и побурении. Электронномикроскопи-ческое исследование скелета обнаружило и признаки выветривания плагиоклазов, однако они развиты только у зерен, расположенных в органоминеральных горизонтах и почти не выражены в килэлежащих.

Табл.1 Валовой остав кутан выветривания и свежих пород ( % на прокаленную навеску)

8К>2 А^03 Г«20э ®102 СаО МвО На20 К^О

габбро-диабаз (о.Еалаам)

14,4 12,3 2,3 4,4 2,6 3,7 2,8

14,3 11,3 2,8 3,7 2,4 3,6 3,2

базальт (Чукотка)

16,1 8,2 1,0 8,8' 7,5 2,7 1,3

16,1 8,9 1,2 8,81 6,8 2,9 1,1

диабаз (Алдан)

13,3 16,6 2,4 7,3 4,2 2,9 1,.4

13,0 17,1 2,6 7,4 4,4 2,6 2,7

Рис.1 Профильное распределение свойств мезоморфных почв.

' РНН2° ' Гумуо %

б 7 В 567 _ . .

Св. порода 66,3

Катана 67,7

Св. порода 66,8

фтана • 64,б

Св. порода 50,5

Кутана 60,2

Сукна поглощенных основания,мг-экв/100г п.

Ил %

:о 20 30

10 20

20

40

60 80

10 20 30

<1

х I

I '

¡^О^ по Мера-Джексону 4 б • , „

Vй -

Ге203 по тамму,>

0 И 20 ц*| 20

0 Т / Ь ■ • X • АО

э I

9 60 60

0 9 60 Г-V 80

■г / 'см см

20 60

X подбур (о.Валааи) ватий (о.Валаамф ¿X?

Ч*.

/ *

\

60 см

бурозем глее-У' бурозем (Средний

бурозем (о.Валаам) подбур (Средняя Сибирь) Сибирь) Подзолистая кллювиально-яелезистая на».туфах (Пркохотье'.1

^ Подзолистая глеезатая на ту^ах (Приохотье) подзолистая

на зеленых сланцах (Центральная Карелия) подзолистая на габбро-

норитах (Северная Карелия). ■

Г

Табл.2 Физико-химические свойства минеральных горизонтов ■ гидроморфных почв

Гор-т, рН гидрол.

поглощ. гумус,, Рё^Од в вн^лжках, % ил, основ. % по: %

см "г" мг-зкв./'ЮО г Тамму Мера- Бас-

Дкексону комбу

глубина 0 кислот

Мерзлотно-таёяная торфянисто-глеевая (хр. Прибранный) в, 22-43 4,4 9,4 28,5 22>7 0,43 - - 31,9 ВСе,46-53 4,8 13,9 27,2 6,7 1,19 1,15 0,20.22 ,С

АОЗ, 10-13

4,8

Торфянисто-пербгнойная (о.Валаам)

4,6 15,5 3,06 3,05

1,85 -9,3

Субмикроморфологическов исследование показало также, что пленки на верна* скелета в буроокрашенных минеральных горизонтах имеют признаки (полидисперсность, глобулярное строение), свидетельствующие об их скорее инситном, чей иллювиальной генезисе (ЕЬ-ба,1988).

Для подбуров и буроземов о-ва Валаам характерна кислая реакция водной и солевой вытяжек, в среднесибирских почвах она близка

Ц

к нейтральной. 'В обоих случаях степень насыщенности поглощающего комплекса основаниями, велика, а их сумма достигает достаточно высоких,вначений, не свойственных большинству таежных почв, формирующихся на элювии плотных пород. Во многих случаях в составе поглощенных катионов преобладает магний-

Валовой состав и содержание гранулометрических фракций слгйо меняется по профилю; гумус имеет аккумулятивный тип распределения. Во всех рассматриваемых почвах велико содержание железа, извлекаемого вытяжкой Джексона, при этом максимальные значения наблюдаются в верхней .части профиля. Количество оксалатнорастворимых форм также велико, однако их количество в части профилей (на о-ве Валаам) слабо меняется с глубиной. Содержание элементов, переходящих в пирофосфатную вытяжку, относительно невелико. В валаамских почвах оно несколько возрастает по сравнению с подбуром е бурозеш и буроземе глееватом.

В бассейне р. Илимпея описаны также буроземы, формирующиеся на туфах основного состава. Эти породы глубоко изменены гидротермальными процессами, в результате которых образовались желэ-висто-ыагнеаиальные слоистые силикаты, слагающие более 50Х вещества туфа и представленные, судя по кристаллооптическим наблюдениям, смектитом или смешанослойным минералом. Исходные минерал1 составляют около 302, среди них преобладает фрагменты бурого вул-

канического стекла. Для минеральных горизонтов этих почв характерен более тяжелый гранулометрический состав и медкоореховатая структура В шлифах отмечается обилие глинистого плазменного материала и высокая микроагрегированность; встречаются бурые скопления гидроокислов железа, связанные с выветриванием вулканического' стекла В этих почвах фиксируется наиболее высокая из всех рассмотренных разностей катионообменная способность.

В образцах из валаамских почв были проведены минералогические исследования фракций различной размерности. В составе, мелкого песка (0,25-0,05 мм) присутствуют компоненты, унаследованные от породы; преобладают плагиоклазы и пироксены, количество зерен гидротермальных слоистых силикатов крайне мало. Рентгеновские исследования показали, что тонкие фракции в мезоморфных почвах сложены магнезиально-железистым смектитом. Этот минерал абсолютно доминирует как в илистой, так и в пылеватых фракциях всех горизонтов бурозема на локальной морене и подбура на дресвянистом элювии (включая не затронутый педогенезом сапролит). Экспериментально наьм было установлено, что после обработки образца ила . оксалатной вытяжкой значительно снижалась интенсивность рефлексов смегсгита, в то время как дитионитная вытяжка влияла на\них слабо.

• Шлученные данные позволяют сделать вывод, что в формировании почв с бурым слабодифференцированным профилем одну из главных ролей играют процессы выветривания слоистых силикатов, образовавшихся в материнских породах в ходе постмагматической переработки. Их дробление приводит к накоплению тонкодисперсного глинистого материала, с чем связана высокая катионообменная способность. Присутствие глинистого вещества определяет также возможность образования гумусо-глинистых соединений и появления под подстилкой органоаккумулятивного оструктуренного горизонта В определенной

пере имеет место и растворение слоистых силикатов, ва счет чего происходит накопление несиликатного железа и поступление магния в поглощающий комплекс. Этим рассматриваемые почвы принципиально отличаются от почв, развитых на кайнотипных основных породах (особенно эффузивных, содержащих вулканическое стекло), где боль-щую часть тонкодисперсного вещества составляют ашюфаноиды и аморфные веирства (в том числе альфегумусовые соединения).

В почвах на палеотшпшх породах альфегумусовая миграция играет подчиненную роль. В валаамских почвах морфологические и аналитические признаки, этого процесса возрастают при переходе от' подбуров к буроземам и особенно к буроземам глееватым, в цехом они лучше выражены в почвах на относительно слабо преобразовалиых базитах. По мере нарастания измененности материнских пород и увеличения в них количества постмагматических слоистых силикатов в формирующихся на них почвах усиливается оглинивание и появляется шлкоореховатая структура Отметим, что в этих почвах данные по оксалатной вытяжке не могут быть использованы для диагностики альфегумусовой аккумуляции в связи с агрессивностью зтой вытялки по отношению к железистым силикатам.

Глинистое вещество тонких фракций валаамских почв, образованное преимущественно железисто-магнезиальным смектитом, вероятно, унаследован от древней коры выветривания габбро-диабазов, материал которой включался в состав покровных отложений гляциально-го генезиса Этот компонент слабо изменяется в ходе современного мезоморфного почвообразования.

Глава Почвы с подзолистым профилем на измененных породах основного и среднего состава

Почвы с осветленным элювиальным горизонтом изучались в разных частях таежной зоны. Среди них имеются как мезоморфные, так к полугидроморфные разности. Во всех случаях их формирование происходило на основных породах, глубоко измененных гидротермальным процессом и метаморфизмом. По морфологическим признакам они были отнесены к типу подзолистых.

В северо-восточной Карелии (южное побережье Кандадакпского залива) подзолистые почвы формируются под северотаежными сосняками на вершинах гряд, сложенных габбро-норитами. Их профиль вложен в маломощные (до 30 см) скопления мелкозема, образовавшегося при выветривании гидротермально измененных участков габбро-норита Шследние располагаются в виде ореолов вокруг гидротермальных кварц-амфиболовых жил, секущих массив. Профиль включает зеленоватый горизонт А2 и иллювиальный горизонт кофейного, местами ржаво-бурого цвета

Исследования шлифов показали, что габбро-нориты, слагающие гряду, имеют плагиоклаз-пироксеновый состав и слабо изменены постмагматическими процессами. Околожильные мэтасоматиты имеют иной состав: основной плагиоклаз замещен в них альбитом, пироксе-ны - амфиболом, биотитом и тальком.

Материал горизонта А2 сложен почти исключительно скелетными зернами, не имеющими пленок, структура не выражена, в составе скелета доминируют зеленые амфиболы. В иллювиальных горизонтах появляется буроокравенный тонкодисперсный материал, образующий тонкие пленки на песчаных зернах и небольшие компактные агрегаты, наличие двупреломления свидетельствует о присутствии в его составе глинистого вещества Отмечаются явные признаки деструкции биотита

Для всех горизонтов рассматриваемых почв характерна кислая

реакция, при этом значения рН солевой вытяжки ниже в горизонте ВМ4 по сравнению с А2; в иллювиальном горизонте отмечаются также наибольшие гидролитическая кислотность и количество поглощенного водорода, здесь же фиксируется в большинстве случаев максимум поглощенных оснований, среди которых чаще преобладает магний. Гумус равномерно (или с тенденцией к накоплению в ВЬт") распределен по профилю; содержание илистой фракции или физической глины невелико, при этом для фракции <0,01 мм наблюдается аккумуляция в иллювиальном гориаонте. Наибольшее количество железа, переходящего в дитионитную, оксалатную и пирофосфатную вытяжки, отмечается в горизонте ВИГ, однако обращают на себя внимание низкие значения. этих показателей, не свойственные таежным почвам, развитым.на багетах.

В Центральной Карелии (северный берег Онежского озера) под среднетаежными лесами подзолистые почвы формируются на злюво-де-лювии ыетабазитов, сложенных альбитом, магнезиальным хлоритом и гематитом с примесью эпидота и амфиболов. Они имеют более мощный и развитый профиль, чем северокарельские разности. Для микростроения элювиального горизонта характерна агрегированность и обога-щрнность светлым тонкодисперсным глинистым материалом; микростроение иллювиального горизонта аналогично описанному выше, однако в рассматриваемом случае буроокрашенное железисто-глинистое вещество накапливается в больших количествах. Заметны явные признаки выветривания хлоритовых агрегатов, прослеживающиеся без ослабления вплоть до горизонта ВС. Для этих почв характерны кислая реакция по всему профилю и наличие в горизонте В отчетливого максимума в содержании гумуса, ила и полуторных окислов, извлекаемых ди-тионитной, оксалатной и пирсфосфатной вытяжками.

В юго-западном Приохотье на восточных склонах Прибрежного

хребта формирование почв о осветленным горизонтом происходит на дериватах литокластических туфов под среднетаежными лиственничниками. По валовому составу эти туфы соответствуют средним породам, однако минералогический состав (преобладают пироксены и плагиоклазы) и характер догипергешюй трансформации (серицитизация и соссюритизация плагиоклазов, хлоритизация и, в меньшей степени, амфиболизация пироксенов) позволяют рассматривать развитые на них почвы в одном ряду с почвами на палеотипных базитах. В условиях свободного дренажа формируются подзолистые иллювиально-железистые почвы с ржаво-желтым горизонтом Eft. На пологих склонах при затрудненном дрената профиль приобретает ряд особенностей: иллювиальный горизонт имеет светло-желтую окраску, в А2 заметны ржавые разводы, на глубине менее 1 м вскрываются грунтовые воды. Такие почвы были определены как подзолистые иллювиально-железистые гле-еватые. Микроморфологические исследования показали, что элювиальный горизонт наряду с отмытым песчано-пшеватым материалом содержит гумусо-глинистое.плазменное вещество, присутствие которого обеспечивает хорошую микроагрегированность материала. Иллювиальные горизонты имеют характерную для альфэгумусовьи почв псевдопесчаную структуру и яркую ржаво-бурую окраску тонкодисперсного материала, и в то же время плазма обладает отчетливым двулрелом-лением, что свидетельствует о значительном участии глинистого материала, заметны многочисленные глинистые натеки. В глееватых разностях тонкодисперсный материал иллювиальных горизонтов имеет более светлую окраску, в меньшей степени агрегирована вещество горизонта А2. Распределение по профиля этих почв ила и гумуса носит равномерный или аккумулятивный характер, содержание железа, переходящего в оксалатную вытяжку, имеет максимум в горизонтах В, количество пирофосфатнорастворимого железа невелико,' его распре-

деление близко к равномерному. Минералогические исследования песчаных фракций показали, что они состоят из минералов материнских пород, наследуемых в сходных пропорциях. Исключение составляет слоистые силикаты, содержание которых в песке ниже, чем в породах. Напротив, илистый материал сложен глинистыми компонентами, генетически связанными с ' филлосиликатами пород. Несмотря на сходные морфологические признаки, типы профильной дифференциации состава глинистого вещества существенно различаются. В Центральной Карелии ил по всему профилю (включая А2) сложен слабо вермикулитизированным хлоритом; в приохотских почвах исходный хлорит сохраняется только в невыветренных обломках из ВС; илистая фракция мелкозема в средней и нижней частях профиля сложена большей частью вермикулитом, а в элювиальном горизонте преобладает смектит, что часто наблюдается в подзолах (Соколова, 1985). В северокарельских маломощных подзолах тонкодисперсное глинистое вещество представлено необычной тальк-смектитовой ассоциацией, при этом в горизонте А2 резко уменьшается количество смектитов.

Полученные данные позволяют сделать заключения о механизмах образования осветленного элювиального горизонта на метачорфизо-ванных основных породах, которое считается несвойственным таежным почвам на базитах. Глубоко измененные основные породы будут иначе реагировать на воздействие кислотных агентов. В них мало основных плагиоклазов и вулканического стекла, которые могут- быстро под- -вергаться полному растворению с выходом в раствор щелочных и щелочноземельных катионов, а также полуторных окислов. Таким образом, возможности быстрого осаждения поступающей ив подстилки кислой органики ограничены, что будет способствовать формированию горизонта, состоящего преимущественно из отмытого силикатного ма-

териада Наименее устойчивыми компонентами оказываются желе-

аисто-магнезиальные слоистые силикаты, однако их выветривание в о •

большей степени проявляется в диспергации и трансформационных изменениях и -меньше в полном растворении. Образующийся тонкодисперсный глинистый материал не препятствует.осветлению, а в некоторых случаях при существенном оглинивании шкет способствовать отбеливанию, поскольку будет вызывать уменьшение водопроницаемости и, благодаря атому, поверхностное переувлажнение.

В формировании рассматриваемых почв принимает участие сложный комплекс процессов. В верхней и средней части профиля интенсивно протекает оглинивание за счет унаследованных слоистых силикатов. Накопление тонкодисперсного глинистого материала обеспечивает хорошо выраженную оструктуренность горизонта А2. Одновременно протекают процессы, обеспечивающие элювиально-иллювиальную дифференциацию профиля. Диагностируются как признаки миграции органожелезистых соединений, так и- иллювиирование глинистых суспензий; предполагается (особенно в приохотских почвах) ' элюпи-аяьно-глеевый процесс. Это создает в рассматриваемых почвах сложное сочетание признаков, часть из которых присуща альфегумусовым подзолам (тип микроагрегированности иллювиального горизонта, элювиально-иллювиальный тип распределения полуторных окислов, переходящих в селективные вытяжки), а часть - суглинистым текстурно- дифференцированным (агрегированиость А2, глинистые натеки в иллювиальном горизонте).

Одновременно с диспергированием унаследованных глинистых минералов они подвергаются трансформационным изменениям по хорошо известной деградацпснной схеме. Хлорит и слюды преобразуются в вермикулит и далее в смектиты через смешанослойные образования. Рассмотренные почвы существенно различаются по степени трансфор-

мированности глинистых минералов и локализации зоны накопления наиболее выветренных компонентов.

Минералогические исследования показали, что развитие осветленного элювиального горизонта может происходить при слабой минералогической дифференциации профиля и сохранении в верхней его части значительного количества силикатов', считающихся достаточно неустойчивыми к выветриванию.

Специфика морфологии (скелетность и бесструктурность элювиального горизонта), физико-химических свойств (малое содержание полуторных окислов, извлекаемых селективными вытяжками) и минералогии (резкое уменьшение глинистого материала и особенно смегабитов в А2) северокарельских карликовых подзолов связана с диалогическими и геоморфологическими условиями их образования. Во-первых, в измененных габбро-норитах невелик резерв слоистых силикатов, так как гидротермальная переработка выразилась в большей степени в амфиболизации и в меньшей - в образовании биотита Во-вторых, при сложном рельефе и очень близком валегании плотных слабо трещиноватых пород, являющихся водоупором, возможен боковой отток растворов и суспензий. Он, по нашему мнению, играет большую роль в формировании почвенного покрова на некоторых типах грядовых шрфострукгур Северной Карелии.

Глава 5. Гидроморфные почвы на продуктах выветривания палео-

типных основных пород.

В настоящей главе рассмотрены почвы, формирующиеся на дериватах измененных базитов в условиях устойчивого переувлажнения всего профиля. К этой группе причислены болотные торфянисто-перегнойные почвы о-ва Валаам и мерзлотно-таежные торфянисто-глее-

- 21 -

выз почвы, изучавшиеся нами в его-западном Приохотье.

На о-ве Валаам на выположвнных вершинах сельг близко залега-о

ющая поверхность мойолитной породы местами образует замкнутые понижения, в которых, как и на сопредельных участках, развит маломощный покров дислоцированного элювия габбро-диабазов. В этих понижениях под заболоченными ельниками и сосняками со сфагнумом формируются почвы, в которых под слабо разложившимся торфянистым горизонтом залегает сизо-черная бесструктурная масса, содержащая многочисленные мелкие фрагменты габбро-диабаза. Этот горизонт насыщен водой и подстилается монолитными породами. Его аналитическая характеристика имеет ряд характерных черт: сильнокислая реакция водной и солевой вытяжек, высокая обменная кислотность при очень небольшом содержании поглощенных оснований, вначитель-. кое количество железа, извлекаемого пирофосфатной вытяжкой. Очень необычен состав тонких фракций: илистый материал практически не содержит глинистых минералов, и только 9 пылеватых фракциях появляется смектит (слюда-сыектит). Злектронномикроскопическое исследование плагиоклазов из крупнозема показало, что признаки коррозии у них выражены в большей степени, чем у верен из органомине-ральных горизонтов автоморфных почв. .

Шрзлотно-таежные почвы на пропилитизированных андезитовых туфах формируются на выположенных вершинах и пологих шлейфах в низкогорьях Прибрежного хребта под изреженньш лиственничниками и моховым напочвенным покровом. Под мощной оторфованной подстилкой в них залегает горизонт серо-сизой окраски. Ыикроморфологические исследования показали обогащенность этого горизонта глинистым материалом, имеющим специфическую ооидную ориентацию; замечены признаки криотурбаций, поровая сеть-не развита. На глубине 0,5 м профиль замыкается льдистым многолетнемерзлым горизонтом.

Рассматриваемые почвы имеют высокую катионообменную способность и содержат большое количество обменных оснований, суша которых в минеральных горизонтах вначительно превышает гидролитическую кислотность. Отмечается высокое содержите в мелкоземе илистой фракции; количество железа, переходящего в селективные вытяжки, невелико. Рентгеновское исследование илистого материала продемонстрировало преобладание хлорит-вермикулитов.

Из полученных данных следует, что направленность гидроморф-ного почвообразования на измененных основных породах определяется взаимовлиянием оглеения и выветривания унаследованных слоистых силикатов, являющегося главным фактором формирования тонкодисперсного вещества минеральных горизонтов. .

В прйохотских мерзлотно-таежных почвах затруднение вертикальной миграции влаги и выноса растворенных и суспендированных веществ способствует аккумуляции глинистого материала. Последний в изобилии образуется при выветривании "породного" хлорита и обеспечивает высокую катионообменную способность. Химическое выветривание протекает недостаточно интенсивно для полного растворения глинистых минералов, деградационная трансформация не достигает продвинутой смектитовой стадии.

Иная картина наблюдается в валаамских торфянисто-перегнойных почвах. Здесь вертикальный и боковой отток влаги также затруднен, однако аккумуляции глинистого материла не происходит; напротив, слоистые силикаты исчезают ив самых тонких фракицй. Вероятно, это связано с тем, что унаследованные глинистые минералы представлены в основном железистым смектитоы, не устойчивым в переувлажненных почвах. Неустойчивость связана с присутствием в его кристаллической решетке трехвалентного железа, способного к восстановлению. Происходит полное разрупение минерала с высвобождением ела-

гавдих его элементов, что иоакт являться источником накопления органосвяванных пирофосфатнорастворимых форм железа Обеднение тонких фракций смектитом приводит к уменьшению катионообменной способности.

Заключение

Главным отличием почв, формирующихся на основных породах, измененных постмагиатическш кэтасоматозом и метаморфизмом, от почв, развитых на кайнотгашых базитах, является усиление роли процессов и свойств, связанных с образованием в минеральных горизонтах больших количеств тонкодисперсного глинистого материала В таежных ландшафтах в мезоморфных условиях описаны почвы, разнообразие которых распадается на две группы: почвы с бурым слабодиф-ференцированнын профилем и почвы с осветленным элювиальным горн-зонтом. Образованию последнего способствует прохладный гумидный климат и такой тип догипергенной переработки материнской породы, при которой исчезает шшералы, наиболее легко подвергающееся полному растворению (основныэ плапюклааы, вул1аническое стекло) и появляется большое количество слоистых силикатов.

Состав гл1шистых минералов'тонких фракций и его профильная дифференциация определяется сложным сочетанием факторов. Среди них важную роль играют состав "породных" слоистых силикатов, интенсивность дробления и трансформации, возможность вертикальной и боковой суспензионной миграции, а также полного растворения глинистых минералов, присутствие продуктов древнего выветривания. Очевидно, что часть этих факторов может функционировать достаточно независимо от процессов, определяющих морфологическую дифференциацию, в связи с чем не проявляется жесткая связь мевду опре-

деленной морфологической конструкцией профиля и типом распределения глинистых минералов.

ВЫВОДЫ

1. Геохимическая и минералогическая направленность бореального выветриваная палеотипных основных пород определяется догипер-генным преобразованием, нивелирующим различные компоненты по устойчивости к деструкции. Происходит относительно равномерный вынос элементов без выраженной агасумуляции железа и магния в остаточных продуктах.

2. В результате выветривания палеотипных пород наряду со слабоок-ристаллизованными соединениями образуется больпое количество тонкодисперсных глинистых минералов ва счет дробления и трансформации унаследованных филлосиликатов.

3. В таежной Боне на элювии основных измененных пород в автоморф-ных условиях распространены почвы с бурым слабодифференцирован-ным профилем, в образовании минеральных горизонтов которых велика роль оглинивания и ожелеэнения за счет выветривания »слоистых силикатов, а альфегумусовая миграция имеет подчиненное значение. В этих почвах имеется тенденция к накоплен/.*) в под-подстилочной воне глинисто-гумусового тонкодисперсного вещества и образованию горизонта А1. В связй с глинистым составом тонкодисперсного материала велика катионообменная способность. Данные почвы целесообразно относить к буроземам, в том числе гру-богуыусовым. ■

4. На дериватах палеотипных базитов под таежной растительностью формируются почвы с осветленным элювиальным горизонтом. Эти почвы образуется под влиянием сложного сочетания почвообразова-

тельных процессов (метаморфическое оглиниванне, шшовиаль-но-альфегумусовый процесс, лессивая, элювиально-глеевый процесс). что обесЙечивает сложную комбинацию морфологических и аналитических признаков. В них сочетаются сеойствз, характерные для альфегумусовых подзолов на, легких породах и подзолистых текстурно-дифференцированных почв на суглинках. Образованию 'подзолистых почв способствует прохладный океанический климат и высокая степень измененпости пород, б. Состав и распределение по профилю глинистых минералов тонких фракций определяется рядом факторов: составом слоистых силикатов, образовавшихся в породах в ходе.догилергенной переработки, интенсивностью^их дробления и трансформации и локализацией зоны наибольшей активности этого процесса, перераспределением :глинистых минералов путем суспензионного переноса, присутствием продуктов древнего выветривания, 1 возможностью полного разрушения глинистых частиц. Сложное' сочетание этих факторов приводит к большому разнообразию глинистых профилей и отсутствию жесткой связи между типом морфологической организации профиля и распределением глинистых минералов. ' , ■ ; ' б. В гидроморфных разностях формирование свойств почв зависит от типа взаимодействия между оглеением й преобразованием, слоистых силикатов. Возможны как случаи накопления глинистого материала, так и его деструкции; последнее.■ наблюдается в случае присутствия минералов, содержала«; Ге .

Список работ, опубликованных; по теме диссертации

1. Еиветриванке плагиоклазов в габбро-диабпзах о. Валаам. //Вестник НГУ, сер. 17, ПочЕСЕедоние,' 1983. N 2, с. 7/-7Э.

2. Автономное таекноэ порообразование в Юго-Западном Охотоморье. //Почвоведение, 1089, Н 11, с. 16-27 ( в соавт.).

3. Шрфология профилей и химизм выветривания основных пород в бо-реальных условиях. //Балл. Пэчв. ии-та им. Е Е Докучаева (в соавт., в печати).

4. Современные и древние процессы ьыветривания в связи с почвообразованием на основных породах острова Валаам. //Почвоведение (в соавт. , в,печати).

Б. Почвообразование и выветривание на основных породах о. Валаам. // Вести. Моск. ун-та. сор. почв, (в соавт.в печати).