Задание №4 Элементарные геохимические ландшафты, геохимические барьеры и ареалы аккумуляции

Целью задания является ознакомление студентов с основами геохимии ландшафтов.

В задачи работы входит освоение понятий: элементарный ареал геохимического ландшафта, геохимические барьеры, ареалы аккумуляции.

Методические материалы. Закономерности миграции химических элементов от повышений к депрессиям рельефа – предмет изучения геохимии ландшафтов. Б.Б. Полынов ввел понятие элементарный геохимический ландшафт, который соответствует элементарному почвенному ареалу, экосистеме или биогеоценозу. Все разнообразие элементарных ландшафтов на земной поверхности и связанных с ними почв Б.Б. Полынов по условиям миграции и аккумуляции веществ объединил в три группы: ландшафты элювиальные (на элювии, в широком смысле, горных пород), супераквальные (надводные) в нижних частях склонов и субаквальные (подводные).

По условиям миграции химических элементов Б. Б. Полынов (1952) предложил различать следующие виды элементарных ландшафтов (фаций): элювиальный, супераквальный, субаквальный.

М.А. Глазовская (1964) дополнила их новыми видами в пределах основных элементарных ландшафтов (рис. 5.).

Супераквальный и субаквальный ландшафты называют также подчиненными, так как на их формирование влияют продукты выветривания и почвообразования элювиальных ландшафтов.

Элювиальный элементарный ландшафт выделяется на повышенных формах рельефа и развивается автономно. А.И. Перельман предложил называть его автономным элементарным ландшафтом. Слагающие его породы по вертикальному профилю могут быть однородны или разнородны по гранулометрическому составу и генезису.

Рис. 5. Схема основных типов месторасположений фаций

(А.И. Голованов, 2005): 1 – элювиальные, 2 – аккумулятивно-элювиальные, 3 – трансэлювиальные, 4 – трансаккумулятивные, 5 – супераквальные, 6 – субаквальные (водные), 7 – пойменные.

Почвенная разновидность автоморфная (атмосферного увлажнения). Химические элементы привносятся только с атмосферными осадками и пылью. Грунтовые воды залегают глубоко и в почвообразовательном процессе не принимают участия.

Преобладает вертикальная миграция химических элементов вниз по профилю. В ходе эволюции элювиальный элементарный ландшафт обедняется химическими элементами.

В пределах элювиальных элементарных ландшафтов иногда встречаются понижения, в которых аккумулируются химические элементы с повышений, иногда протекает процесс заболачивания. Такой ландшафт называется элювиально-аккумулятивным.

Иногда у элювиального элементарного ландшафта бывают выражены склоны различной крутизны. В таких случаях верхнюю половину склона относят к трансэлювиальному элементарному ландшафту, а нижнюю половину склона - к трансэлювиально-аккумулятивному. С верхней половины склона активно механически выносятся частицы почвы и аккумулируются в нижней половине с образованием делювиальных и пролювиальных отложений.

Супераквальный (надводный) элементарный ландшафт приурочен к пониженным формам рельефа. Почвенно-грунтовые воды залегают в пределах почвенного профиля, местами в зоне корнеобитаемого слоя. В таких условиях формируются полугидроморфные и гидроморфные почвы, в которых аккумулируются и частично выносятся химические элементы

В зависимости от активности миграции грунтовых вод и водообмена супераквальные элементарные ландшафт бывают транссупераквальными с проточными водами (пойма), собственно супераквальные - с застойными водами замкнутых понижений (болото вне поймы).

Субаквальный (подводный) элементарный ландшафт формируется на различных по составу подводных отложениях рек, озер, шельфовой зоны морей и океанов. Химические элементы привносятся с твердым и жидким стоком из элювиальных и супераквальных ландшафтов. Наносы и отложения постепенно при уплотнении превращаются в породу. Она служит источником поступления химических элементов в водные растения. При отмирании и разложении растений формируются сапропели - органо-минеральные соединения с высоким содержанием битумов. В этих условиях металлы восстанавливаются и при наличии сероводорода осаждаются в форме сульфидов.

В зависимости от активности миграции вод субаквальные элементарные ландшафты подразделяются на трансаквальные - с проточной водой (ландшафты проточных озер и рек) и аквальные – с непроточной водой (ландшафты непроточных озер и водоемов).

В поймах рек выражено сезонное изменение водного режима. В межень миграция элементов осуществляется по типу транссупераквальных ландшафтов, в половодье - по типу трансаквальных.

Супераквальный и субаквальный ландшафты называют также подчиненными, так как на их формирование влияют продукты выветривания и почвообразования элювиальных ландшафтов.

Геохимические барьеры и ареалы аккумуляции. Миграция веществ с водой осуществляется во взвешенном, истинно растворимом и коллоидном состоянии. Чем выше растворимость веществ в воде, тем больше их миграционная способность. Б.Б. Полынов установил пять групп миграции веществ при элювиальном выветривании:

1. Энергично выносимые (Cl, Br, I, S)	10 n
2. Легко выносимые (Ca, Na, K, Mg)	1 n
3. Подвижные (SiO2, P, Mn)	0,1 n
4. Слабо подвижные (Fe, Al, Ti)	0,01 n
5. Инертные (SiO2 кварца)	0

Участки, где изменение условий миграции приводит к снижению подвижности или накоплению веществ, Б.Б. Полынов назвал геохимическими барьерами. Им выделено три типа геохимических барьеров.

1. Биогеохимические барьеры, при которых происходит биогенная аккумуляция химических элементов в лесных подстилках, гумусовых горизонтах почв, торфах и др.

2. Физико-химические барьеры приводят к накоплению химических соединений за счет осаждения при смене физико-химических условий. Выделяют окислительные, восстановительные, сульфатные, карбонатные, щелочные, кислые, испарительные, термодинамические барьеры. В качестве примеров можно привести образование ожелезненных горизонтов в подзолистых почвах, накопление болотных руд (окислительный барьер), образование ареалов с повышенным содержанием солей (испарительный) и др.

3. Механические барьеры образуются на участках изменения скорости движения вод, при этом происходит механическое осаждение взвешенных частиц. Они характерны для аллювиальных, делювиальных и иллювиальных процессов.

Геохимические барьеры могут быть вертикальными (на границе почвенных горизонтов), линейными (на границе различных геохимических ландшафтов), площадными, формирующими ареалы аккумуляции продуктов выветривания.

Морфологически геохимические барьеры делятся на радиальные (вертикальные) и латеральные (горизонтальные), характеризующие различные направления миграции потоков и типов взаимодействия в ландшафтах.

Для характеристики почвенно-геохимических процессов в системе почва – горная порода используется коэффициент радиальной дифференциации (R), представляющий собой отношение подвижного или валового содержания химического элемента в том или ином генетическом горизонте почвы к его содержанию в почвообразующей породе.

Материалы для выполнения задания

1. Крупномасштабная топографическая карта с наличием склонов и пояснения к ней.

2. Карта форм и элементов рельефа. Желательно чтобы на карте были разные почвообразующие породы, контрастные по свойствам в сопряжённых ландшафтах.

3. Строение почвенных профилей с накличием геохимических барьеров..

4. Содержание химических элементов, которые отличаются подвижностью (по два элемента из каждой группы).

Порядок выполнения задания

1. Составляется карта форм и элементов рельефа.

2. Выделяются на карте элементарные геохимические ландшафты и определяются их названия.

3. Описываются возможные геохимические барьеры.

3. Определяются коэффициенты радиальной дифференциации для железа и алюминия

Контрольные вопросы

1. Элементарные геохимические ландшафты по Б.Б. Полынову.

2. Элементарные геохимические ландшафты по М.А. Глазовской.

3. Биогеохимические и физико-химические барьеры.

4. Вертикальные, горизонтальные и площадные геохимические барьеры.