Железо: гидрогенное накопление

Оруденение — процесс гидрогенного накопления окислов железа разной степени гидратации в толще почвы с образованием «железистого солончака» или рудякового горизонта (болотной руды). В зависимости от стадии развития процесса морфологическое его проявление будет различным. Обычно этот процесс проявляется в местах геохимических барьеров для железа: притеррасные понижения в поймах, места выхода железистых грунтовых вод в депрессиях рельефа, окраины болот, особенно низинных (Перельман, 1966). На ранних стадиях (во времени или в пространстве) формируются ожелезненные торфяные или минеральные горизонты, интенсивно прокрашенные охристо-бурыми окислами железа и содержащие микроконкреции концентрического строения. На более зрелых стадиях формируются конкреционные горизонты, состоящие из отдельных или сцементированных между собой конкреций концентрического строения и неправильной формы крупных желваков натечной формы. Основной минералогической формой в этих условиях будет лимонит.

ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ (Fe, Mn) СЕГРЕГАЦИЯ И ЦЕМЕНТАЦИЯ — процесс образования стяжений, прослоев и кор, отличающихся от вмещающей их массы повышенным содержанием Fe, Mn, связанный с резким ослаблением миграционной способности этих элементов при переходе из закисного состояния в окисное.

Диагностика. Образование в пределах почвенного профиля ново­образований с различным соотношением Fe, Mn, в виде плотных, мягких и диффузных концентрических выделений: ортштейновых конкреций, бобовин, желваков, глобулярных облаков, жерствы, бобо­вой руды; трубковидных выделений (роренштейнов): бурых и желто-красных трубок и скоплений прикорневых конкреций по ходам живых и отмерших корней, ржавых корневых чехликов, а также прослоек и коровых выделений: псевдофибр, ортзандов, плинтитов, латеритов.

Механизм. Процессы окислительной сегрегации и цементации воз­никают при сочетании активной концентрирующей деятельности поч­венных микроорганизмов и физико-химических явлений накопления Fe и Мп, обусловленных реакциями аутооксидации и адсорбцией этих элементов. "Микроорганизмы косвен­ным образом часто являются инициаторами упомянутых абиогенных процессов. Это может происходить в случаях повышения рН среды в результате их жизнедеятельности или вследствие отрицательного заряда поверхности микробных клеток, на которой адсорбируются гидроокиси. Образующиеся биологическим путем на микробных клетках отложения окисленных форм железа и марганца в дальнейшем становятся свое­образными центрами физико-химического окисления и накопления этих элементов. Образование наиболее плотных форм новообразований связано с их дальнейшей, часто необратимой трансформацией — окристаллизацией и дегидратацией оксидов железа. В зависимости от экологической обстановки результаты биологической активности микроорганизмов могут быть различны, что приводит к образованию различных по форме и размеру конкреций. На форму, размеры, твердость и состав конкреционных и коровых новообразований оказывают также влияние концентрация Ре и Мп в растворах, обусловленная процессами мобилизации этих элементов и источником их формирования, а также скорость и амплитуда изменений окислительно-восстановительных условий. Чем больше скорость изменений этих условий, тем больше твердость новообразований; чем больше амплитуда, тем меньше отношение содержания Ре к Мп в конкрециях. При меньшей контрастности окислительно-восстановительных условий содержание Мп понижается, так как его окисление происходит при более высоких значениях окислительно-восстановительного потенциала.

Что касается источника аккумулирующихся веществ, то здесь необходимо разделять: внутригоризонтную сегрегацию — стягивание соединений Fе и Мп в конкреции внутри горизонта без существенного их выноса; внутрипрофильную — формирование конкреционных образований в иллювиальных в отношении железа и марганца горизонтах; латеральную сегрегацию и цементацию — образование конкреционных, а чаще и коровых новообразований, связанных с осаждением соединений элементов с переменной валентностью их грунтовых, болотных и внутрипочвенных вод.

Факторы. ЭПП окислительной сегрегации и цементации имеют место: 1) при чередовании восстановительных и окислительных процессов, приводящих к мобилизации железа и марганца в раствор; 2) при кис­лых и слабокислых значениях рН в зоне восстановления; 3) при наличии микроорганизмов; 4) при достаточной проницаемости субстрата, создающей возможность передвижения почвенного раствора.

Такое сочетание условий наиболее типично для полугидроморфных почв гумидных ландшафтов.

Взаимодействие с другими ЭПП. ЭПП окислительной сегрегации и цементации не могут существовать без ЭПП оглеения, мобилизующего элементы с переменной валентностью в раствор, а также без ЭПП иллювиальной и аллохтонной глеевой миграции (за исключением внутригоризонтной сегрегации). Иногда окислительные сегрегация и цементация сопряжены с процессами карбонатной сегрегации, в резуль­тате чего образуются карбонатно-железистые новообразования.