БИОГЕОХИМИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПОЧВЫ

 

 

Минерализация грунтовых вод. Атмосферный перенос

 

Как отметил В. А. Ковда, в природе редко достигается полное геохимическое разделение продуктов выветривания и почвообразования. Обычно они выпадают в осадок или мигрируют и аккумулируются совместно в виде групп соединений-спутников, в частности групп близкой педогеохимической подвижности. Например, в солончаковых пустынях континентов отмечается совместная аккумуляция нитратов, хлоридов, сульфатов, а также соединений брома, йода и бора. Совместно мигрируют, хотя частично и разделяются в пространстве в соответствии с различиями в скоростях миграции, сульфаты и карбонаты кальция и магния. Гипс и известь являются постоянными спутниками хлоридно-нитратно-сульфатно-натриевых аккумуляций.

 

Количественная характеристика миграционных потоков достаточно сложна и требует большого объема экспериментальных данных. Однако она может быть дана на основании установленных зависимостей.

 

При глубоких грунтовых водах в почвах склонов образуется местами временный боковой внутрипочвенный сток по поверхности какого-то слабоводопроницаемого горизонта при интенсивном увлажнении вышележащей почвенной толщи, например весной после снеготаяния в толще горизонта Е, подстилаемого уплотненным иллювиальным горизонтом.

 

Согласно С. И. Васильеву (1950), такой сток в подзолистых почвах может иметь скорость 66—84 см/сут в поверхностном горизонте, достигая максимума 202 см/сут. Эти внутрипочвенные воды могут в нижних частях склонов сливаться с основным горизонтом грунтовых вод либо выклиниваться в виде родников, мочажин (мочары Украины и Молдавии).

 

При этом внутрипочвенный поток выносит вниз по склону растворимые соединения, выпадающие в местах изменения скорости потока или изменения рН и (или) Eh среды. Таким образом, образуются аккумуляции солей, гипса, извести, железа и марганца, кремнезема на шлейфах или перегибах склонов. Прослои болотной руды, луговые мергели в таежно-лес- ной зоне, «солонцовые поляны)» лесных массивов южной лесостепи, известковые коры полупустынь и пустынь, латеритные коры тропиков образуются именно этим путем ().

 

 

При промывном или периодически промывном водном режиме продукты выветривания и почвообразования уходят за пределы почвенного профиля в грунтовые воды и перемещаются в общем нисходящем грунтовом потоке. За счет этого все грунтовые воды в той или иной степени минерализованы

 

Грунтовый поток медленно (в глинах 1 м/год, в суглинках 1 м/сут, в песках и галечниках 2—5 м/сут) перемещается от возвышенных территорий к понижениям, долинам рек, озерам, морскому побережью либо в бессточные замкнутые понижения При глубине 0,5—3 м грунтовые воды через свою капиллярную кайму непосредственно участвуют в почвообразовании. Приближаясь к поверхности в испарительном водном режиме, они испаряются и оставляют в почве принесенные вещества (процесс засоления).

 

Минерализация грунтовых вод постепенно возрастает в направлении их движения по мере удаления от источника питания. При этом происходят противоречивые процессы: с одной стороны, в воды поступают все новые порции растворенных веществ, а с другой — часть веществ достигает насыщения и начинает выпадать в осадок по пути потока. Постепенно происходит дифференциация компонентного состава по степени растворимости веществ: возрастает концентрация более растворимых компонентов и уменьшается относительная доля менее растворимых. Расходуясь на испарение и транспирацию и постепенно трансформируясь по компонентному составу по мере движения, грунтовый поток со временем создает резко выраженную закономерную пространственную дифференциацию веществ в направлении своего движения. При этом создаются последовательные геохимические пояса аккумуляции в пространстве продуктов выветривания и почвообразования, соответствующие месту и времени насыщения потока данным компонентом.

 

Пространственное перераспределение веществ грунтовыми водами приводит к дифференциации по химическому и минералогическому составу элювиальных, транзитных и аккумулятивных кор выветривания и соответствующих им почв и ландшафтов, почвенно-геохимических провинций и регионов.

 

Если иметь в виду большой геологический круговорот веществ на земной поверхности в целом, то в нем существенную роль играют и другие миграционные потоки, в частности океанический перенос — водо- и солеобмен между различными океанами планеты. Из океана в океан ежегодно перемещается течениями 21 млн. км3 воды (весь речной сток материков составляет лишь 0,448 млн. км3). С речным стоком, например, в Индийский океан поступает воды 6 тыс. км3/год, а с океаническими течениями — 7283 тыс. км3 /год (выносится из него течениями 7284,6 тыс. км3/год).

 

Атмосферный перенос — это обмен веществами между разными участками планеты через атмосферу при посредстве ветровых воздушных потоков. Ежегодно с океана на сушу через атмосферу поступает 125 тыс. км3 воды в виде атмосферных осадков, а вместе с нею и 580 млн. т различных солей, около 17% химического стока с суши в океан. Имеет место атмосферный перенос и континентального происхождения, имеющий как глобальное (пыль Сахары обнаружена в Северной Америке, пепел ряда вулканов выпадает постепенно на всех материках), региональное (сера, выбрасываемая заводами Рура, выпадает в Скандинавии, а заводами США — в Канаде), так и локальное (химические выпадения вокруг заводов, солевая импульверизация по берегам морей и вокруг соленых озер, песчаные и пыльные бури) значение.

 

Существенную и все возрастающую роль в глобальном круговороте веществ играет техногенный перенос — техногенные потоки вещества, совершающиеся при обмене сырья и продуктов производства между различными точками планеты. По расчетам Н. Ф. Глазовского (1976), только с экспортом древесины с территории СССР ежегодно отчуждается (в тыс. т) 1,2—5 фосфора, 6—20 азота, 1,2—6 кремния; миграция этих элементов с древесиной из лесных районов страны в безлесные в 15—20 раз больше. Из Кузбасса в европейскую часть СССР ежегодно поступает с углем 150—220 тыс. т азота и много больше серы. С межгосударственными перевозками зерна в мире ежегодно переносится (в тыс. т) 1700 калия, 170 фосфора, 2400 азота.

 

Техногенные потоки вещества на планете постоянно возрастают и уже сопоставимы по своей плотности и массопереносу с природными геохимическими потоками. При сжигании угля, например, в атмосферу ежегодно поступает 3 • 107 т азота и примерно столько же изымается из атмосферы для производства азотных удобрений.

 

Для характеристики техногенных миграционных потоков используют коэффициент технофилъности элемента Kt (А. И. Пе- рельман, 1976), характеризующий степень использования элемента относительно его кларка

 

Миграционные потоки на земной поверхности непосредственно связаны с почвенным покровом, ибо через них почва получает и отдает те или иные вещества, а современная почва — это всегда баланс между приходом и расходом вещества.

 

 

К содержанию: Ковда, Розанов: Почвоведение

 

Смотрите также:

 

Химия почвы    Грунтоведение  Занимательная геохимия. Химия земли. Академик Ферсман

 

Владимир Вернадский  Палеобиогеохимия  геохимия, атомное строение...