Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

ОЦЕНКА МИГРАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ В ГОРНО-ЛЕСНЫХ БУРЫХ ПОЧВАХ (ЮЖНЫЙ СКЛОН Б. КАВКАЗА)

zadeh A.I. Исаев С.А. Бабаев Ф.М.
Выявлены особенности распределения элементов в системе породы-почвы в результате почвообразовательного процесса в горно-лесных бурых почвах.
почвы
почвообразующие породы
элементы
миграции
аккумуляция

Почвенно-геохимические процессы являются фактором, способствующим преобразованию минерального субстрата почвообразующих пород. Цель работы заключалась в том, чтобы на основании сопряженного сравнения содержаний элементов в системе породы-почвы оценить характер миграционно-аккумулятивных процессов перераспределения элементов в результате процессов буроземообразования и степень выраженности этого процесса. Объектом исследования являются горно-лесные бурые почвы (гор.А) на среднеюрских (J2A, Jbj, J2bt), верхнеюрских (J3t), нижнемеловых (K1v, K1h), верхнемеловых (K2cm) отложениях. В породах и почвах определено содержание Cu, Pb, Co, Ni, V, Cr, Ti, Mn (спектральный анализ) и вычислены коэффициенты аккумуляции (отношение содержания элемента в почве к содержанию в породе) (табл. 1).

Таблица 1

Содержание элементов в породах и почвах (n⋅10-3 %) и коэффициенты аккумуляции (Ка)

 

Cu

Pb

Co

Породы

Почвы

Ка

Породы

Почвы

Ка

Породы

Почвы

Ка

J2a

J2a

J2bi

J2bt

J3t

K1v

K1v

K1v

K1h

K1h

K2cm

K2cm

K2cm

2,9

5,3

4,4

3,8

2,0

3,5

2,2

4,8

3,8

3,8

4,4

1,7

4,3

1,4

3,3

1,2

1,6

1,0

2,8

1,9

3,7

2,3

4,9

2,8

1,6

6,1

0,5

0,6

0,3

0,4

0,5

0,8

0,9

0,8

0,6

1,3

0,6

0,9

1,4

0,9

1,5

1,1

2,2

1,5

1,0

0,8

1,1

0,7

1,0

1,3

0,7

0,6

0,8

3,8

0,7

0,6

0,8

1,2

0,9

1,1

1,0

1,2

0,9

0,8

1,4

0,9

2,5

0,7

0,3

0,5

1,2

1,1

1,0

1,4

1,2

0,7

1,1

2,1

1,3

1,6

1,8

1,7

1,0

1,5

1,6

1,8

1,4

1,4

1,6

1,0

1,7

1,4

1,5

1,3

1,2

1,5

1,8

1,2

2,5

1,4

1,8

1,7

1,0

2,6

1,1

0,9

0,7

0,7

1,5

1,2

0,8

1,4

1,0

1,2

1,1

1,0

1,5

На основе коэффициента Стьюдента установлено, что при нормальном распределении элементов в почвах и породах различия между средними являются достоверными при следующих отношениях средних содержаний:  

Cu

Pb

Zn

Co

Ni

V

Cr

Ti

Mn

1,3

1,3

1,2

1,3

1,3

1,25

1,3

1,6

1,25

В среднем значимыми можно считать различия, начиная с отношения Х12 = 1,3 или Х21 = 0,7.

Анализ содержаний элементов в системе юрские породы-почвы, меловые породы-почвы показывает, что на породах разного минералогического состава процессы перераспределения элементов имеют свои особенности.

На основе коэффициента аккумуляции выделены два типа распределения Cu, Pb, Co, Ni, V, Cr в горно-лесных бурых почвах: элювиальный в почвах на юрских отложениях в пределах Ка 0,3-0,9 (в среднем 0,5) и преимущественно слабо дифференцированный в почвах на меловых отложениях в пределах Ка 0,8-1,3 (в среднем 1,2). Отклонения, которые наблюдаются в отношении Pb (J2a, Ka-2,5) связаны с тем, что пробы отобраны в районах, в которых присутствуют металлогенические зоны.

Итогом почвообразования на среднеюрских отложениях является дифференцированный профиль, в гумусовом горизонте которого содержание Cu, Pb, Co, Ni, V, Cr в 1,3-3 раза ниже по сравнению с породой. Согласно критерию Стьюдента, процесс миграции этих элементов можно считать достоверным, то есть вынос элементов из гумусового горизонта в почвах на юрских отложениях определяется факторами генетическими.

В почвах на верхнеюрских отложениях титона, представленных органогенными известняками и доломитами, наблюдается миграция из гумусового горизонта Cu, Pb, Ni, Cr и аккумуляция Co и V.

Таблица 1 (продолжение)

Содержание элементов в породах и почвах (n⋅10-3 %) и коэффициенты аккумуляции (Ка)

 

Ni

V

Cr

Породы

Почвы

Ка

Породы

Почвы

Ка

Породы

Почвы

Ка

J2a

J2a

J2bi

J2bt

J3t

K1v

K1v

K1v

K1h

K1h

K2cm

K2cm

K2cm

5,3

6,0

6,7

6,7

4,2

3,8

2,7

4,4

4,1

7,2

5,9

1,9

2,8

2,2

4,8

2,6

2,0

2,1

6,5

4,6

3,4

3,2

5,7

5,3

2,3

5,1

0,4

0,8

0,4

0,3

0,5

1,7

1,7

0,8

0,8

0,8

0,9

1,2

1,8

16,2

15,3

16,1

15,7

5,5

10,4

3,9

18,8

6,5

13,1

11,7

7,5

9,7

7,6

8,9

9,2

7,0

7,9

12,3

10,7

21,2

6,4

15,6

10,1

6,4

7,8

0,5

0,6

0,6

0,4

1,5

1,2

2,7

1,1

1,0

1,2

0,9

0,9

0,8

6,3

6,4

5,9

5,3

4,3

4,4

2,0

5,7

4,7

6,4

5,7

3,6

3,1

3,9

5,2

3,8

2,9

2,9

5,3

6,9

3,9

4,0

5,5

4,1

3,7

4,8

0,6

0,8

0,6

0,5

0,7

1,2

3,4

0,7

0,8

0,9

0,7

1,0

1,5

В почвах на меловых отложениях распределение Cu относится к слабо элювиальному типу, проявляясь в тенденции миграции Cu в пределах Ка 0,6-0,9. Содержание Pb, Co, Ni, V, Cr в гумусовом горизонте почв варьирует на уровне, близком к содержанию в породах.

В почвах на меловых отложениях выделяется группа элементов Ti-V-Cr, для которых возможен аккумулятивный тип распределения (Ка = 1,2-3,4). На основе кластерного анализа выявляется, что эти элементы в меловых породах образуют ассоциацию, существенную на 1 % уровне значимости, что свидетельствует о том, что они входят в одну минеральную компоненту. В процессе почвообразования содержание ее или остается на уровне содержания в породе, или имеет место ее накопление.

Таблица 1 (продолжение)

Содержание элементов в породах и почвах (n⋅10-3 %) и коэффициенты аккумуляции (Ка)

 

Ti

Mn

Породы

Почвы

Ка

Породы

Почвы

Ка

J2a

J2a

J2bi

J2bt

J3t

K1v

K1v

K1v

K1h

K1h

K2cm

K2cm

K2cm

160

193

162

100

66

86

50

125

76

140

132

168

149

235

204

338

189

217

192

369

122

97

293

135

323

333

1,5

1,1

2,1

1,9

3,3

2,2

7,3

1,0

1,3

2,1

1,0

1,9

2,2

31

41

37

32

85

52

57

16

75

33

46

47

58

48

182

61

58

39

71

45

67

28

43

60

21

55

1,5

4,4

1,7

1,6

0,3

1,4

0,8

4,3

0,6

1,3

1,3

0,4

0,9

К элементам, которые имеют тенденцию накапливаться в гумусовом горизонте почв как на юрских, так и на меловых породах, то есть независимо от типа пород, относится Ti, степень накопления которого определяется значениями Ка 1,0-3,3. Можно полагать, что аккумуляция Ti связана с тем, что Ti находится в устойчивых к химическому выветриванию минералах. Фактором аккумуляции является и органическое вещество почв, корреляционная зависимость между которым и Ti является положительной, до уровня значимости [2].

Сопряженный анализ содержаний Mn в системе породы-почвы показывает, что в почвах на среднеюрских породах происходит аккумуляция Mn (Ка = 1,5-1,7), а в почвах на меловых отложениях устойчивой тенденции распределения Mn не выявляется (Ка = 0,4-1,4). Связано это с тем, что в меловых породах и в отложениях титона выделяются две формы Mn: Mn в рассеянном состоянии в минералах и Mn в марганцевых конкрециях, окислах и гидратах окисей, определяя содержание аномальных концентраций (0,2-1-6 %). И именно содержание аномальных форм Mn снижается в почвах: в породах они составляют 7-17 % от объема выборки, а в почвах - около 2 %. Можно полагать, что в гумусовом горизонте почв происходит растворение марганцевых конкреций.

Миграционный механизм элементов в профиле почв определяется физико-химическими процессами, в частности карбонатным равновесием. Тот факт, что миграция Pb, Co, Ni, V, Cr наблюдается в почвах на юрских отложениях и не наблюдается в почвах на меловых отложениях, дает основание полагать, что одним из факторов геохимической подвижности этих элементов в почвах на юрских отложениях является более низкая карбонатность юрских отложений, представленных песчано-глинистой фацией, и, соответственно, низкая величина рН: величина рН в ааленских и байосских отложениях 7,0-7,5, в почвах на продуктах выветривания глинистых сланцев и песчаников 4,8-6,5, то есть является слабокислой-нейтральной. Величина рН в меловых отложениях и в отложениях титона, представленных известковистыми песчаниками и глинами, 7,9-8,9, в почвах на этих породах - 6,7-8,0, то есть является нейтральной-слабощелочной.

Для горно-лесных бурых почв Азербайджана характерен процесс лессиважа, процесс выноса из верхней части профиля илисто-коллоидной фракции. Степень выраженности этого процесса, интенсивность коллоидной миграции тесно связаны с характером почвообразующих пород: способствует подвижности этих частиц слабокислая, ближе к нейтральной реакция среды, наличие глинистых минералов, обедненность почв основаниями [1]. Именно с этими условиями, по-видимому, связаны особенности миграции Cu, Pb, Co, Ni, V, Cr, Ti, Mn в горно-лесных бурых почвах южного склона Б.Кавказа на юрских и меловых породах.

Гипергенная миграция элементов в горно-лесных бурых почвах Карпат [3] близка к характеру внутрипочвенной дифференциации элементов в почвах южного склона Б. Кавказа. Для широколиственных ландшафтов Карпат с горно-лесными бурыми почвами кислой коры выветривания характерны умеренно промывной режим, интенсивный биологический круговорот, преобладание окислительных условий, повышенное содержание коллоидов и наличие адсорбционно активных вторичных минералов. Коэффициент аккумуляции для Cu, Ni, Co, V, Cr, Zn, Mn колеблется в пределах 0,5-0,9-1,1, для Ti и Zr - 1,4-1,8. Условия гипергенной миграции в горно-лесных бурых почвах переходных к карбонатной коре выветривания определяются насыщенностью коллоидного комплекса обменными основаниями, тяжелым механическим составом. Большинство металлов образует в этих условиях устойчивые ореолы рассеяния: Ка для Cu, Ni, Co, V, Cr, Ti, Zn составляет 1,1-2,0.

Таким образом, почвообразовательный процесс, проявляясь в миграционно-аккумулятивных процессах, на уровне существенности изменяет геохимическую обстановку. Если содержание элементов в юрских и меловых породах варьирует в близких пределах, то в гумусовом горизонте почв на юрских отложениях содержание Cu, Pb, Co, Ni, V, Cr существенно (в 1,3-2 раза) ниже по сравнению с почвами на меловых отложениях.

Список литературы

  1. Гасанов Б.И. Буроземообразование в лесных почвах Азербайджана. - Баку: Элм, 1983. - 137 с.
  2. Исаев С.А., Рагим-заде А.И., Бабаев Ф.М. Корреляционные связи гумус-элементы в почвах (южный, юго-восточный склоны Б. Кавказа) // Современные наукоемкие технологии. - 2009. - №11. - С. 17-20.
  3. Сущик Ю.Я. Геохимия зоны гипергенеза Украинских Карпат. - Киев: Наук. думка, 1988. - 120 с.

Библиографическая ссылка

zadeh A.I., Исаев С.А., Бабаев Ф.М. ОЦЕНКА МИГРАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ В ГОРНО-ЛЕСНЫХ БУРЫХ ПОЧВАХ (ЮЖНЫЙ СКЛОН Б. КАВКАЗА) // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 4. – С. 77-80;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=21156 (дата обращения: 28.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674