Эпп миграции и аккумуляции карбонатов

• карбонатизация

• окарбоначивание, (гидрогенная аккумуляция).

• карбонатно-иллювиальный

Окарбоначивание По Розанову:– процесс вторичной аккумуляции карбоната кальция в почвенной толще при отложении его из минерализованных грунтовых вод при достижении ими насыщения карбонатом или гидрокарбонатом кальция или при обработке гипсосодержащего слоя щелочными содовыми водами.

Окарбоначивание при неизменяющихся гидробиоклиматических усло­виях относится к постоянно действующим, не затухающим во времени процессам, так как объем аккумуляции солей не скомпенсирован объемом оттока насыщенного раствора.

Процесс окарбоначивания широко развит и охватывает практически все природные зоны. В почвах высоких широт и нивального пояса гор формируется криогенно-литогенный кальцит. В почвах сухостепной, полу­пустынной и пустынной зон образуются преимущественно малоподвижные формы карбонатов, почвенный мелкозем пропитан карбонатными солями. Глубина залегания карбонатного горизонта уменьшается по мере нарас­тания сухости климата, и в пустынных почвах карбонаты присутствуют уже в поверхностном горизонте. В почвах степной и лугово-степной зон накапливаются более миграционноспособные формы, а сам карбонатный горизонт опущен на некоторую глубину и залегает ниже гумусового горизонта. Для этих почв характерны сезонные миграции карбонатов.

Карбонатизация — синтез в почвенной толще карбонатов при выветривании материнской породы.

Основное ограничение — породное. Процесс карбонатизацни не может проходить при отсутствии выветривающихся минералов и при отсутствии в выветривающихся минералах необходимых катионов. Так, трудно ожидать карбонатизацию на гиббситовых корах выветривания или на кварцевых песках. В силу зависимости исключительно от литологических условий процесс карбонатизацни может протекать практически в любых климатических условиях. Однако, будучи непосредственно сопряженной с миграционными процессами (окарбоначиванием и выщелачиванием), карбонатизация может и не быть зафиксирована в почвенном профиле в виде твердофазного результата (карбонатных новообразований). Так, в гумидных областях в почвах с промывным водным режимом этот процесс может быть диагностирован только в жидкой фазе — в почвенном растворе. Поскольку между карбонатизацией и выветриванием существует прямая зависимость, то наиболее интенсивно процесс синтеза карбонатов идет во влажных тропических областях. Твердофазный эффект карбонатизацни наблюдается лишь в аридных регионах, где синтез сопряжен с аккумуляцией карбонатов. Правда, в аридных регионах скорость преобразования минералов, а следовательно, и выхода катионов невелика, отчего карбонатизация идет довольно медленно. В этом заключается парадокс карбонатизацни, которая, "требует" интенсивного гидролиза минеральной массы (и, следовательно, большого количества влаги) и одновременно недостатка влаги для аккумуляции карбонатов в почвенном профиле. Этот

парадокс имеет решение в шоровых солончаках, где растворимость СаСОз повышается почти в 30 раз против растворимости его в дистиллированной воде, равной менее 1 моль/л Интенсивное разрушение минералов в присутствии солей здесь происходит в условиях аккумуляции карбонатов.

К процессу карбонатизацни, относится и процесс синтеза карбонатов при обработке гипсоносных горизонтов щелочными, насыщенными углекислотой водами, что приводит к метаморфозам кальцита по гипсу.

Процесс карбонатизацни на бескарбонатных породах отмечается в аридных районах Северной Америки, где в ходе длительных процессов выветривания формируются карбонатные корочки и псевдоморфозы кальцита по легковыветривающимся минералам .

Криогенное окарбоначивание (карбонатизация). Оно сводится к процессу аккумуляции карбонатов в почве вследствие их образования при освобождении оснований из выветривающейся породы в условиях затрудненного выноса за пределы профиля. В этих условиях

карбонаты кальция и магния выделяются в виде налетов и корочек на поверхности обломков камней или в виде мучнистой массы заполняют норы и трещины.

Эти формы выделения карбонатов характерны и для теплых аридных регионов. Строение кальцита при этом имеет мелкозернистый характер, и видимых признаков перемещения карбонатов не наблюдается. Карбонатизация характерна и для поверхностных изменений пород, где они сводятся к перекристаллизации первичных форм кальцита в мелкозернистый.

Указанные выше формы новообразований не специфичны для карбонатизации, что затрудняет диагностику процесса.

механизм карбонатизации растворения Данного минерала, рассчитанная по АСг — энергии Гиббса, откуда log Са2+ = 18,6 - 2рН, где 18,6 есть log K°. Высвобождение Са2+

приводит к формированию бикарбонатов и карбонатов Са в зависимости от парциального давления СО2. Ряд растворимости Са-содержащих минералов, из которого можно выделить Са-стекло, пирохсен, ларпит и Са-оливин как минералы, наиболее растворимые в нейтральной и щелочной среде и, следовательно, способствующие карбонатизации. Облигатными для карбонатизации следует считать процессы выветривания, сопутствующими —миграции как легко-, так и труднорастворимых солей.__

Формирование карбонатного горизонта в автоморфных условиях.

Карбонатно-иллювиальный процесс – иллювиальное накопление карбонатов кальция, вынесенных сверху, в средней или нижней части профиля, особенно характерный для лугово-степных и степных почв. Морфологически этот процесс с большим трудом можно отличить от процесса гидрогенной аккумуляция карбонатов. Для разделения этих двух процессов необходим сложный генетический анализ профиля с привлечением результатов аналитического исследования почвы. Характер новообразований карбонатов в профиле в обоих случаях может быть одинаковым. Если генетически анализом профиля установлено, что данный карбонатно-аккумулятивный горизонт является иллювиальным, а не гидрогенным, то его морфология характеризуется прежде всего наличием тех или иных карбонатных новообразований.

А.И.Перельман предлагает следующую классификацию карбонатных новообразований:

1) дисперсно-распределенные новообразования (визуальное определение их отсутствует);

2) плеснеобразные выделения - налеты, выцветы, псевдомицелий, прожилки - принято относить к свежим более молодым новообразованиям, наиболее миграционноспособным;

3) стяжения - мягкие и плотные конкреционные формы типа белоглазки, журавчиков, дутиков, лёссовых куколок и т.д.;

4) коровые образования - прослои, панцири, коры, плиты, относящиеся к наиболее древним образованиям карбонатных солей.

Определение генезиса карбонатного горизонта (иллювиальный или в результате грунтово-водной аккумуляции) часто бывает весьма затруднено и требует сложного генетического анализа профиля с привлечением расчета массы карбонатов в различных горизонтах; наличие коровых образований свидетельствует скорее о гидрогенной природе горизонта (современной или прошлой). Твердые крупные конкреции могли образоваться также только при участии жестких грунтовых вод.

Механизм формирования карбонатного горизонта имеет две сос­тавляющие: источники солей и условия их осаждения. Основным источ­ником солей являются

• почвообразующие породы, богатые основаниями, освобождающиеся в процессе выветривания пород. Другим важным источ­ником поступающих в почву оснований является

• отмершая травянистая растительность, в составе золы которой преобладает Са. Н2С03, необходимая для образования углекислых солей, выделяется в почвенный раствор в процессе дыхания корней и живых организмов. Она образуется также при разложении органических остатков и поступает из атмосферы. Процесс образования карбонатных (бикарбонатных) солей идет по формуле СаСОз + СО₂ + Н₂О = Са(НСОз)2, при достаточном количестве влаги равновесие сдвигается в сторону бикарбонатных солей, которые, будучи подвижными, мигрируют во влажные сезоны года в пределах поч­венного профиля. По мере испарения раствора, уменьшения парциального давления СО₂ в почвенном воздухе или благодаря геохимическим барье­рам на пути миграции происходит выпадение осадка в форме карбонатных солей и постепенная их аккумуляция. В процессе осаждения солей и перехода бикарбоната Са в карбонат не исключено участие бактерий.

В сухих и холодных областях образование кальцита связывают с вымораживанием раствора и криогенной метаморфизацией бикарбонатов, Вторичный кальцит может образоваться в горизонтах с обломками карбонатных пород, когда часть растворенного Са осаждается на месте, образуя вторичный кальцит на поверхности карбонатного щебня. При гидрогенной аккумуляции образование карбонатного горизонта осуществляется в зоне капиллярной каймы при достижении грунтовыми водами состояния насыщенности в отношении гидрокарбонатных солей. С гидрогенной аккумуляцией, помимо карбонатных горизонтов с характерными, уже упоминавшимися новообразованиями, могут быть связаны различные норовые заполнения.

Поступление на поверхность карбонатов Са и Mg и аккумуляция их внутри почвенного профиля могут происходить в результате эолового привноса и с атмосферными осадками.

Черноземы:

В — горизонт, переходный к породе, имеет преимущественно бурую

(до палевой) окраску; с языками и затеками гумуса, призмовидную структуру; по степени гумусированности, признакам иллювиирования веществ, наличию и формам выделения

карбонатов, характеру структуры, обилию кротовин обычно разделяется на несколько подгоризонтов; в оподзо- ленных и выщелоченных черноземах разделяется на горизонты

— Bt в верхней части и Вса в нижней, а в других подтипах выделяется как Вса; С — материнская порода, обычно Сса.

Чернозем оподзоленный

А (Ар) -A'-A'B-Bt-Bca-Cca.

Вскипание на глубине 150—170 см, выделения карбонатов преимущественно форме паутинок, псевдомицелия и прожилок. Вскипание от НС1 и выделения карбонатов на глубине 120—150 см от поверхности и могут отсутствовать в почвах, развитых на бескарбонатных породах.

Карбонатные выделения в профиле: 1 — прожилки; 2 — псевдомицелий; 3 - белоглазка; 4 - мучнистые скопления; 5 - журавчики; 6 - натеки на щебне в гор-х Bca и Cca

Черноземы выщелоченные характеризуются совмещением интенсивного гумусонакопления с выщелачиванием карбонатов из гумусового и подгумусового горизонта.

A(Ap)-AB-Bt-Bca-Cca. Горизонт Bt бескарбонатный. Глубины вскипания и выделения карбонатов чаще всего совпадают в нижней части горизонта Bt. Максимум выделений карбонатов в виде прожилок в верхней части карбонатного горизонта Вса. Начало вскипания на глубине 100—150 см. Выделения карбонатов в форме псевдомицелия начинаются немного глубже линии вскипания и проникают в горизонт белоглазки, что свидетельствует об активной миграции почвенных растворов, формирующих карбонатный горизонт. Карбонатные выделения в профиле: 1 — прожилки; 2 — псевдомицелий; 3 - белоглазка; 4 – журавчики

Карбонаты находятся в нижней части почвенного профиля в виде пятен, мучнистых скоплений либо натечных выделений на щебне и гальке. При образовании на породах, бедных кальцием, карбонатный горизонт может отсутствовать.

Черноземы типичные

А (Ар + А)-АВ-Вса-ВСса-Сса.

вскипание наблюдается в нижней части горизонта АВ. Здесь содержание карбонатов невелико, их выделения имеют форму редкого и рассеянного псевдомицелия (прожилок), глубже количество карбонатов возрастает, они выделяются в виде пятен белоглазки.

Вскипание наблюдается нередко в верхней части горизонта А с глубины 20—60 см. Несколько ниже появляются выделения карбонатов в виде налетов (паутинок, плесени), а с глубины 120—150 см в виде жилок. Белоглазка появляется на глубине 140—180 см, она

не обильна.

Черноземы обыкновенные

А(Аса)-АВса-Bca-BCcs

Карбонатные выделения в профиле: 1 — прожилки; 2 — псевдомицелий; 3 — белоглазка;4 — мучнистые скопления; 5 — натеки на щебне.

Вскипание наблюдается внизу горизонта А или в начале АВ. Карбонатные выделения появляются немного ниже линии вскипания и представлены преимущественно

редкими прожилками или неясными пропиточными пятнами; ниже появляется обильная белоглазка с максимумом в горизонте Вса. Почвы вскипают с поверхности или в верхней части горизонта А (до 30 см). Выделения карбонатов наблюдаются на глубине 30—40 см сначала в виде налетов, затем в виде жилок. На глубине 100—120 см нечетко выраженная белоглазка. в подтипе умеренных длительно промерзающих обыкновенных ч. почвы вскипают в нижней части гумусового горизонта. Максимум карбонатов приурочен к верхней части карбонатного горизонта. Выделения карбонатов в виде пропиточно-мучнистой, пятнистой или натечной на щебне форм.

Черноземы южные- повышенным горизонтом карбонатных выделений.

А (Ар + А)-АВ (ABca)-Bca-BCca-Cca-Ccs-Csa.

Глубина вскипания -нижней границе горизонта А, иногда очвы вскипают с поверхности. Выделения карбонатов начинаются в непосредственной близости от линии вскипания сначала в виде неясных пятен и прожилок, глубже в форме белоглазки. Горизонт максимального скопления белоглазки уплотнен.

Классификация по С03:

Некоторые формы карбонатов в черноземах имеют диагностическое значение в

типичных черноземах -прожилки и псевдомицелий,

в обыкновенных и южных - белоглазка.

Для почв, сформированных на лессах и лессовидных породах характерно также присутствие на большой глубине конкреционных форм, называемых журавчиками. дутиками. погремками, лессовыми куколками и т.д.

Разделение подтипов черноземов на роды по карбонатам:

Глубоковскипающие-типичные,обыкновенные,южные черноземы с более глубоким, чем в обычных родах, вскипанием за счет облегченного гран сотава или подстилания легкими породами либо вследсвие локальных улучшенных условий увлажнения (промываемости почвы).

Бескарбонатные-развиты на породах, бедных силикатным кальцием (мнее 1% древние коры выв.) Вскипание и выделение С03 отсутствует. Верхние гор-ты насыщенны основаниями и имеют нейтральную реакцию,нижние горизонты могут быть слабокислыми и содржат оч малое кол-во поглощенного Са. Этот род в лесостепях (оподзоленных, выщелочен,типичных) группах подтипов.

Карбонатные (пропитано)-устойчивое поверхностное вскипание, наличе С03 во всем почвенном профиле,начиная с пов-ти. С03 выделения мб ясно различимы в гумусовом гор-те (жилки,сединка, мицелий) либо фиксированы в его нижней части или под ним. генезис поверхностоной окарбоначенности мб связан с тяжелым (иловатым) грансоставом, с услвоиями повышенного ксероморфизма,реликтовыми явлениями, агротехнич. факторами (гл. вспашка). В оподзоленных и выщелаченных ч. данный род не выделяется.

Остаточно карбонатные-на резко карбонатных породах (мел,изветсняк, мергель). В профиле есть обломочный материал пород, большие кол-ва которого сосредоточены под гумусовыми гор-ми А+АВ (15-30% СаС03 и >).Подстилается грубым щебнистым элювием или элюво-делювием.

Общее вскипание отмечается с поверхности почвы или с подпахотного слоя (нижней половины гор. А). В подитпе оподзоленных ч. род этот не выделяется.

Карбонатные перерытые-высокое част о поверхностое вскипание из-за активности роющих животых (перенос С03 из С03 гор. в гумусовый. Смешение материала из разных гор-в.Род свойтсвенен для степных подтипов чернозема (типичный, обыкновенный, южный).

Каштановые почвы — это почвы с профилем типа А-Вса-С, формирующиеся в условиях сухих степей суббореального пояса. первом метре почвенного профиля наблюдаются обильные выделения карбонатов, а во втором—(во многих случаях) гипса.

АВ2 —вскипает от НС1; мощность около 10 см;

Вса — буровато-желтый, плотный, призмовидный или призмовид- но-ореховатый, пропитанный карбонатами; карбонаты выделяются в виде обильной белоглазки, прожилок или мучнистых скоплений в зависимости от термического ре- жима и свойств почвообразующих пород; мощность 50— 100 см;

Bcs —, с очень редкими выделениями карбонатов и вкраплениями гипса в виде друз, гнезд, прожилок; в нижней части горизонта выделения легкорастворимых солей; в почвах некоторых фаций и провинций этот горизонт отсутствует;

С — материнская порода. Каштановые почвы всегда имеют карбонаты непосредственно

под гумусовым горизонтом.

3 подтипа: темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые.

Классификация по С03:

В типе каштановых почв выделяются роды (признаки те же что для черноземов).:

обычные,

глубоко-вскипающие,

карбонатные,

карбонатные перерытые,

солончаковатые, солонцеватые,глубокосолонцеватые,остаточно-солонцеватые, неполноразвитые.

Сероземы — это светлые, рыхлые, карбонатные с поверхности почвы с недифференцированным ≪перерытым≫ профилем, формирующиеся в пустынных степях (полупустынях) субтропическогопояса. А-АВ-Вса-ВС

Сероземы развиваются в зоне полупустынь или пустынныхстепей.

АВ — с выделениями карбонатов в виде плесени по стенкам пустот; мощность 15—26 см;

Вса —с выделениями карбонатов в виде белоглазки, журавчиков, плесени; мощность 60—100 см; ВС — палевый, с глубины 1,5—2 м — прожилки и друзы гипса.

Сероземы — карбонатные почвы, причем карбонаты содержатся по всему профилю, начиная с поверхности. Максимум карбонатов приходится на горизонт Вса.

Сероземы делятся на 3 подтипа: сероземы светлые, типичные, темные.

светлые сероземы- Количество карбонатов равно 7—14% в верхнем горизонте и 12—15% в средней и нижней частях профиля.

типичные сероземы- Содержание карбонатов в верхней части профиля несколько меньше, а в средней больше, чем в светлых сероземах.

Темные сероземы подтип, формирующийся в наиболее влажном климате, приуроченный к более высоким частям предгорий и низкогорий. Темные сероземы наиболее сильно выщелочены по сравнению с другими подтипами. Содержание карбонатов увеличивается сверху вниз по профилю от 2—4 до 15%.

Сероземы разделяют на роды: обычные, солончаковатые, галечниковые.

Карбонатный горизонт обладает палевым цветом, более легким пылеватым составом, включает жилки и пятна мучнистого кальцита, иногда глинисто-карбонатные конкреции.

Коричневые почвы насыщенные нейтральные почвы с недифференцированным профилем коричневых тонов, сильно оглиненным, иногда карбонатным в средней и нижней частях. А-Вm-Вса-С, Приуроченными преимущественно к горным территориям или подгорным равнинам, В противоположность легкорастворимым солям, карбонаты кальция задерживаются в почвенном профиле коричневых почв, образуя карбонатно-аккумулятивный горизонт на той или иной глубине. В выщелоченных коричневых почвах карбонатный горизонт опущен глубже, чем в типичных и тем более карбонатных.

Коричневые почвы разделяются на 3 подтипа: выщелоченные, типичные и карбонатные,

Коричневые выщелоченные почвы развиваются на наиболее увлажненных территориях. Главная особенность строения выщелоченных коричневых почв — бескарбонатность гумусового и метаморфического горизонтов и сильная оглиненность последнего. Вскипают почвы с глубины 80—100 см. Реакция в бескарбонатных горизонтах нейтральная (рН 6,5—7,2).

Коричневые типичные почвы- отличаются карбонатностью метаморфического горизонта и менее выраженной оглиненностью.

Коричневые карбонатные почвы приурочены к наиболее аридным районам зоны коричневых почв. Содержание карбонатов с поверхности невелико (0,5—1%), вниз по профилю быстро возрастает. В горизонте максимального скопления карбонатов оно достигает 10—15%, из-за обилия карбонатных выделений горизонт приобретает мраморовидную окраску.

Летнее иссушение обусловливает подтягивание капиллярной воды и растворимых веществ, в том числе Са(НСО3)2 , из более глубоких горизонтов к поверхности почвы. Кристаллизуясь в капиллярных промежутках, новообразованные карбонаты кальция принимают форму белых прожилок или псевдомицелия. Периодическое поднятие почвенных растворов кверху обусловливает нейтральную реакцию верхней части почвенной толщи, насыщенность поглощающего комплекса основаниями.

В коричневых почвах определенное развитие получает процесс рубефикации, который обусловливает довольно яркую коричневую окраску почвы.