КРИОГЕННЫЕ ПОЧВЫ

Криогенные почвы — это обширная группа различных типов почв, формирующихся в условиях криогенеза, общим диагностическим признаком которых служит наличие на той или иной глубине от поверхности в подстилающих их грунтах многолетнемерзлых слоев- «вечной мерзлоты». При этом многолетнемерзлые породы смыкаются (сливаются) в почвенном профиле со слоем сезонного промерзания-протаивания.

К группе криогенных почв не относятся почвы сезонного промерзания, в том числе и длительного сезонного промерзания, если они не имеют подстилания многолетнемерзлыми грунтами. Тем не менее криогенные (мерзлотные) процессы, охватывающие весь комплекс процессов и явлений, связанных с промораживанием почв и грунтов, имеют место и в других почвах, например, в длительно сезонно промерзающих глее-подзолистых почвах северной тайги или в сезонно промерзающих серых лесных почвах лесостепи, но это не делает такие почвы «криогенными», поскольку в них отсутствует слой многолетней мерзлоты.

Все криогенные почвы являются сезонно промерзающими с поверхности вплоть до многолетнемерзлого слоя и оттаивают в летний период до той или иной глубины, которой и определяется мощность слоя современного почвообразования (в слое многолетней мерзлоты почвообразование не идет). Этот ежегодно оттаивающий слой криогенных почв носит название деятельного слоя или слоя сезонного промерзания — протаивания.

Распространение криогенных почв. Территория, на которой распространены многолетнемерзлые грунты, составляет почти 25% всей внеледниковой суши Земли. Наиболее типичны они и широко распространены в арктическом и субарктическом поясах, а также в восточносибирской и западно-канадской частях бореального пояса. В горах они характерны для субнивальной и нивальной зон. В Антарктике их распространение крайне ограничено в связи с ничтожной площадью внеледниковой суши в этом регионе. В целом южная граница криогенных почв проходит по нулевой изотерме средней температуры воздуха за год.

Криогенез почв

Криогенез — это генезис (образование, развитие и эволюция) почв в условиях влияния многолетней мерзлоты.

Специфические криогенные процессы. Влияние мерзлоты на почвообразование чрезвычайно многостороннее. Оно проявляется в следующем:

— в систематическом механическом нарушении, деформации почвенного покрова;

- в образовании специфических форм мерзлотного нано-, микро-рельефа, полигональности почв.

Наиболее существенные причины образования полигональных структур:

1) сжатие грунтов при промерзании и оттаивании;

2) сортировка материала, выталкивание к поверхности крупных частиц;

3) развитие жил и линз подземного льда.

При образовании криогенных форм микрорельефа отмечается такая последовательность процессов:

1) растрескивание (морозобойное или вследствие усыхания) тонкодисперсных грунтов, слагающих слой сезонного протаивания;

2) промерзание сезонно-талого слоя и, как следствие этого, образование закрытых систем, окруженных замерзшей частью грунта;

3) развитие в закрытых системах напряжений, деформаций, а иногда и разрывов.

Эти процессы приводят к появлению таких многообразных полигональных форм микрорельефа, как «пятнистые тундры», «пятна-медальоны», «каменные венки», «котлы кипения» и др.

Кроме пятнистых форм микрорельефа большое распространение в Субарктике имеют бугорковатые и бугристые образования, происхождение которых связано с процессами пучения.

Пучением грунтов называется неравномерное увеличение их объема при промерзании, происходящее как за счет увеличения объема имевшейся в грунте воды на 9% при ее кристаллизации, так и вследствие замерзающих новых объемов воды, мигрирующих извне в рассматриваемый объем грунта и к фронту промерзания.

В песчаных грунтах влага накапливается в незначительных количествах, поэтому пучению они практически не подвергаются, и, наоборот, в суглинистых и особенно глинистых почвогрунтах миграция воды к фронту промерзания и ее последующее расширение происходят доста точно интенсивно. В связи с этим процессы пучения широко распространены на тяжелых грунтах в наиболее гумидных условиях.

Процессы образования бугорков и бугров пучения и соответствующего поверхностного пятнообразования осложняются в мерзлотных районах явлениями солифлюкции - текучестью грунта по склону. Переувлажнение почвенной толщи в период весенне-летнего протаивания приводит к тому, что деятельный слой почв приобретает консистенцию плывуна и сползает по поверхности горизонта многолетней мерзлоты под воздействием силы тяжести.

Процессы солифлюкции тесно связаны с явлением тиксотропии. Основную роль в образовании тиксотропной структуры криогенных почв играют гели коллоидной кремнекислоты, её комплексные соединения с гидратами железа и алюминия и подвижными гумусовыми веществами. При явлении тиксотропии вся почвенная влага включается в состав гидратных оболочек почвенных частиц и теряет способность к свободному передвижению, в результате этого передвигаются не растворы, а вся почвенная масса.

Кроме криогенных деформаций почвенного профиля и смещения почвенных масс в мерзлотных почвах интенсивно идут также процессы сезонной миграции влаги и растворенных в ней продуктов выветривания и почвообразования к более холодному фронту. Под влиянием градиента температур в зимний период наблюдаются восходящая миграция растворов и увеличение содержания водорастворимых веществ в более холодных поверхностных горизонтах почвы, в летний период происходит отток вниз по направлению к мерзлой части почвенного профиля. В результате этого в криогенных почвах отмечаются два центра аккумуляции веществ: верхний, приуроченный к гумусовому горизонту, и нижний - в надмерзлотной части профиля.

Многолетнемерзлый слой служит водоупором, замыкающим снизу почвенный профиль, он затрудняет внутрипочвенный сток, обусловливает переувлажнение и оглеение почвы, способствует накоплению в надмерзлотном горизонте гумуса (ретинизация гумуса) и других продуктов почвообразования.

Роль мерзлоты в увлажнении почвы определяется её типом. Различают мерзлоту «льдистую» и «сухую». В первом случае порода или почва (главным образом суглинистого или глинистого гранулометрического состава) содержит в больших количествах лед (до 50—70% от объема). Именно такая мерзлота служит фактором переувлажнения почвы. В песчаных и щебнистых отложениях из-за низких запасов влаги могут наблюдаться отрицательные температуры без накопления существенных количеств льда (лишь ограниченное количество кристаллов по трещинам и порам). Эта «сухая» мерзлота обеспечивает хороший дренаж почв и не может создавать условий для их переувлажнения.

Низкие или отрицательные температуры профиля криогенных почвогрунтов определяют преобладание физического выветривания над химическим, низкую скорость разложения органических остатков. Продукты выветривания коренных пород в мерзлотных районах характеризуются обломочностью и обогащенностью слаборазложившимся органическим веществом.

Общие свойства криогенных почв:

1) мерзлотный тип температурного и водного режимов;

2) низкие скорость и емкость биологического круговорота веществ;

3) оторфованность и грубогумусность органогенных горизонтов;

4) слабая дифференциация минеральной части профиля на генетические горизонты;

5) наличие в профиле признаков криогенной деформации и криотурбаций (полигональность, бугорковатость и пятнистость поверхности, морозобойная трещиноватость, криогенная дифференциация скелетного материала и т.д.);

6) криогенная оструктуренность;

7) криогенная коагуляция продуктов выветривания и почвообразования.

К криогенным почвам относятся арктические, тундровые, мерзлотно-таежные почвы, подбуры. Мы с вами рассмотрим только мерзлотно-таежные.