Грануло-петрографо-минералогические разряды почв

Грануло-петрографо-минералогические разряды — это группы почв, характеризующиеся общностью гранулометрического и петрографического составов, минералогического состава грубо- и тонкодисперсных частей, распределения по профилю илистого вещества и важнейших показателей химического состава.

Ареалы разрядов почв, за некоторым исключением, основаны на ареалах почвенной карты (Атлас, с. 72), поэтому карта разрядов является дополнением к почвенной карте.

В основу карты положен опыт многолетних исследований почв, включавших: определение гранулометрического состава по Н.А. Качинскому [117] или Н.И. Горбунову [54], комплексные (рентгеноструктурные и термогравиметрические) исследования минералогического состава илистых фракций по методике Н.И. Горбунова и Б.П. Градусова [55], определение химического состава почв и илистых фракций. В почвах ряда регионов исследован минералогический состав всех гранулометрических фракций: илистых, пылеватых и песчаных [30].

Диагностика глинистых минералов проведена комплексом методов, главным среди которых был рентгендифрактометрический метод. Принципы диагностики глинистых минералов включают сочетание дифракционных картин гранулометрических фракций в разных состояниях. Минералы со смешаннослойной структурой идентифицированы по современным представлениям о структуре этих минералов [64, 230]. Первичные аналитические данные были обобщены с помощью статистических и многомерных математических методов (МГК, дискриминантных функций, оценки кластерного сходства по А.С. Фриду, площадей образов). Система признаков, использованных в легенде к карте, построена также на экспертных оценках петрографо-минералогических, гранулометрических и химических показателей.

Материалы изучения твердой фазы почв получены в комплексных исследованиях с ведущими специалистами факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, Почвенного института им. В.В. Докучаева и ряда почвенных учреждений бывшего Советского Союза.

Несмотря на многочисленные публикации по глобальным закономерностям географии петрографо-минералогических и кристаллохимических особенностей почв, обобщенная картина грануло-петрографо-минералогического разнообразия почв такой сложной по истории и современным процессам почвообразования почвенного покрова территории, как Российская Федерация, дается впервые.

Почвенный покров Российской Федерации по дисперсности твердой фазы и ее петрографо-минералогическому составу является преимущественно пылеватым хлорит-гидрослюдистым. Это отражает влияние мелкозема древних, эпигенетически измененных комплексов осадочных пород горных систем, а на равнинах — местных коренных пород. Вследствие глубокого вреза речных долин, возраст этих пород изменяется от палеозойского до кайнозойского.

Равнинная территория страны делится на две примерно равные части: западную (до Енисея) с преобладанием суглинисто-глинистых пород олигомиктового и мономиктового типа с хлорит-смектит-гидрослюдистыми ассоциациями слоистых силикатов, кварцем и полевыми шпатами (преимущественно, микроклин-ортоклазового ряда) ледового или аллювиального генезиса и восточную с разнообразными типами твердой фазы, часто полимиктовыми ассоциациями разного типа, смектитовыми, гидрослюдистыми, аллофановыми. В грубодисперсной части почв здесь среди полевых шпатов часты высокие концентрации плагиоклазов, значительные ареалы почв содержат вулканические стекла.

В биоклиматических условиях, характерных для России, почвообразование сопровождается слабыми изменениям петрографо-минералогической структуры почвообразующих пород. Установлены: физическое выветривание, в том числе морозное, трансформационные изменения слюд и хлоритов к открытым вермикулитовым или смектитовым структурам, синтетические продукты изменений минеральной части ограничены, в основном, аморфными гидроксидами малоподвижных элементов, аллофанами, возможно, галлуазитами (в почвах на вулканических пеплах).

Три макропроцесса являются определяющими в преобразовании пород при почвообразовании: 1) диспергация крупнозема, преимущественно физическим выветриванием; 2) агрегация илистых и пылеватых частиц в крупнопылевато-песчаные при взаимодействии частиц минералов с органическими гумусовыми веществами и малоподвижными элементами — кремнием, алюминием и железом; 3) элювиальный подзолистый гидролиз слоистых, в особенности глинистых силикатов. Меньшее значение имеет процесс перехода частиц глинистых минералов со смектитовым пакетом в супердисперсное (наноразмерное) состояние (в содовых солонцах).

Наиболее подвержены разрушающим и понижающим упорядоченность структур воздействиям агротехногенных мероприятий индивидуальные наноразмерные частицы смектита, а также пакеты смектитового типа в составе смешаннослойных образований слюда-смектитового типа почв основных земледельческих областей России. Результатом этих процессов является обеднение верхних горизонтов почв илистыми частицами, а также алюминием, магнием и калием. В дифференцированных (дерново-подзолистых и серых лесных) почвах при эрозии на стадии средней смытости в пахотный горизонт вовлекается обогащенный илом и смектитовыми компонентами материал [205].

Основные ареалы грануло-петрографо-минералогических разрядов почв западной части Российской Федерации

На территории Балтийского щита выделяется хлорит-гидрослюдистый разряд почв (4). Он характеризуется песчано-супесчаным гранулометрическим составом, преобладанием грубодисперсных слюд, хлоритов, полевых шпатов, включая кислые плагиоклазы. Доля илистых фракций и собственно глинистых минералов невелика. Характерно высокое содержание биотитов (флогопитов) и продуктов их деградации к гидробиотитам и вермикулитам.

На северо-западе Русской равнины в области валдайского оледенения господствуют почвы каолинит-гидрослюдисто-смектитового (вермикулитового) разряда (6). Они характеризуются разнообразным гранулометрическим составом, включая глинистые разности. Почвы на ленточных глинах характеризуются преобладанием гидрослюд и каолинит-смектитов. Почвы на моренных суглинках и песках выделяются по признакам сложного и переменчивого состава твердой фазы.

Огромный ареал хлорит-каолинит-смектитового разряда (8) подзолистых, дерново-подзолистых почв и смектит-гидрослюдистого разряда (11) серых лесных почв на покровных и лёссовидных суглинках выделяется по резкому элювиальному характеру распределения глинистых минералов и кварц-полевошпатовых минералов песчано-пылеватой компоненты.

Ареалам черноземов, каштановых и бурых пустынно-степных почв соответствует суглинисто-глинистый гидрослюдисто-смектитовый разряд (14). Для черноземов характерна агрегированность частиц за счет физико-химических и физико-механических сонахождений наноскопического синтетического смектита и слюда-смектитов. В светло-каштановых и бурых пустынно-степных почвах встречаются признаки слитогенеза и солонцовых изменений. В солонцовых почвах резко обеднен смектитовым компонентом ил верхнего горизонта. При содовом типе засоления смектитовый компонент находится в супердисперсном состоянии.

Западно-Сибирская низменность отличается преобладанием легкосуглинистых и песчано-супесчаных почв с хлорит-каолинит-смектитовым (8) кварц-полевошпатовым составом. Изменения минералогического состава по профилям подзолистых и дерново-подзолистых почв менее выражены, чем в ареале суглинистых почв Восточно-Европейской равнины. На юге низменности в пределах Барабы и Кулунды наряду с обычными гидрослюдисто-смектитовыми разрядами распространен разряд с супердисперсным смектитом (15). Наноскопическое состояние минерала вызвано воздействием слабоминерализованных содовых растворов.

Основные ареалы грануло-петрографо-минералогических разрядов почв восточной части Российской Федерации

Почвы характеризуются большим разнообразием разрядов по сравнению с почвами западной части. В пределах Северо-Сибирской низменности господствующими являются почвы смектитового разряда (12) с высоким содержанием плагиоклазов. Плато Путорана характеризуется хлорит-смектитовым разрядом почв (2) из триоктаэдрических смектитов и корренситов. На Анабаре господствует хлорит-гидрослюдистый разряд (4).

Ареалы почв на Среднесибирском плоскогорье в районе Нижней и Подкаменной Тунгусок отличаются высоким содержанием хлоритов. Здесь часты почвы на сложных по гранулометрическому и петрографо-минералогическому составу почвообразующих породах, включая каолинитсодержащие.

Особыми чертами выделяется иллит-хлорит-смектитовый карбонатный (16) петрографо-минералогический разряд Иркутского амфитеатра и Оленёк-Анабарского плато. В илистом веществе часты иллитовые минералы или тосудиты (ди-триоктаэдрические хлорит-смектиты с признаками упорядоченного чередования пакетов).

Центрально-Якутская низменность характеризуется распространением хлорит-смектит-гидрослюдистого с карбонатами разряда почв (9).

В Забайкалье ареалы лугово-черноземных почв межгорных котловин отличаются присутствием каолинит-смектитов (13). Это смешаннослойное образование характерно и для лугово-черноземовидных почв и луговых подбелов равнин Приморья (Зейско-Буреинская, Суйфуно-Ханкайская, Среднеамурская низменности).

На преобладающей части Камчатки, а также на Курильских островах развиты почвы, содержащие вулканический стекловатый базис. Профили почв слоистые в связи с разной интенсивностью поставки пеплопадного и делювиально-пролювиального материала с гор. Характерная особенность стекловато-аллофанового разряда почв (3) состоит в том, что наиболее зрелые продукты выветривания вулканических стекол приурочены к нижним слоям и горизонтам профилей почв, так как они наиболее старые. Здесь вследствие слабой устойчивости стекол и промывного водного режима присутствуют продукты синтетического новообразования. Они представлены последовательностями соединений и минералов: оксидов-гидроксидов алюминия и железа, аллофанами, в низах профилей почв — галлуазитом.

Грануло-петрографо-минералогические разряды почв горно-геосинклинальных областей

Основными являются два типа ареалов грануло-петрографо-минералогических разрядов: гидрослюдисто- (хлорит-) вермикулит-смектитовый с каолинит-смектитом (5) и хлорит-гидрослюдистый (4). Почвы первого разряда характерны для наиболее древней геосинклинали Урала с проявлениями зеленокаменных основных и ультраосновных пород и прилежащих подгорных территорий. Второй разряд более однообразен. Он характерен для всего альпийского орогена с его продуктами эпигенетических изменений осадочных нормально-морских пород. Кавказ отличается распространением гетит-гематит-каолинитового (каолинит-смектитового) разряда (17). Особый ареал составляет стекловато-аллофановый разряд (3) пеплово-вулканических почв Камчатки.

Агротехногенные изменения грануло-петрографо-минералогических разрядов почв

Мощным фактором усложнения географии петрографо-минералогических разрядов почв является антропогенный, в частности агротехногенный фактор. Он вызвал усиление денудации и эрозии почв и пород, подавил проявления подзолисто-элювиального процесса дифференциации петрографо-минералогической основы, способствовал усилению процессов гистерезисных изменений глинистой компоненты почв, привел к дезорганизации органо-минеральных сонахождений и взаимодействий частиц, деградации агрегатного состояния верхних горизонтов почв. Ухудшилось калийное состояние петрографо-минералогической основы почв вследствие понижения мобилизации и усиления фиксации элемента, соответственно, гидрослюдами и вермикулитподобным компонентом гидробиотитов . Происходит увеличение значимости аммонийного катиона древних осадочных пород. На Камчатке в пеплопадных почвах недостаток фосфора связан с присутствием таранокита.

В целом география грануло-петрографо-минералогической основы содержит значительные возможности для понимания генезиса почв и оценки состояния их плодородия.

Б.П. Градусов

• Грануло-петрографо-минералогические разряды почв, масштаб 1:30 000 000