Поиск

Группы водной геохимической подвижности продуктов выветривания и почвообразования
29.10.2015

Как показано выше, подвижность различных соединений довольно изменчива. Продукты выветривания и почвообразования можно объединить в группы и ряды геохимической подвижности. Б.Б. Полынов установил пять групп подвижности элементов при выветривании и миграции:

Группы водной геохимической подвижности продуктов выветривания и почвообразования

Руководствуясь этими рядами подвижности элементов при выветривании, можно предвидеть, что соединения элементов I и II групп будут легко выноситься из элювиальной коры выветривания и накапливаться в аккумулятивной коре выветривания. Соединения элементов III и IV групп, наоборот, будут относительно накапливаться в элювиальных горизонтах и корах выветривания.
А.И. Перельман предложил понятие коэффициента водной миграции, под которым следует понимать отношение среднего содержания данного элемента в речной воде к среднему его содержанию в литосфере (кларку) или к среднему содержанию этого элемента в горных породах, дренируемых рекой и притоками. В общих чертах группы элементов по коэффициентам водной миграции, подсчитанным А.И. Перельманом, близки к рядам Б. Б. Полынова, хотя в некоторых деталях они отличаются. Главные отличия приходятся на условия восстановительного режима с образованием H2S, когда миграционная активность серы, железа, марганца, кобальта, меди и других элементов сильно меняется (рис. 40).
Группы водной геохимической подвижности продуктов выветривания и почвообразования

Однако в природе не всегда выдерживаются эти закономерности. Нередко создаются условия, когда фактическая потеря элементов' из коры выветривания резко отличается от ожидаемой теоретически. По интенсивности выноса при выветривании первые места занимают Ca, Mg, Na, К, Mn (табл. 32).
Сопоставление большого числа материалов позволило нам дать свою группировку соединений по их педогеохимической подвижности, связанную в основном с условиями геохимии почв (табл. 33).
Группы водной геохимической подвижности продуктов выветривания и почвообразования

Соединения очень высокой подвижности. К этой группе относятся нитраты, хлориды щелочей и щелочных земель, сульфаты натрия, калия, магния, цинка, урана, карбонаты натрия и калия.
Относительную геохимическую подвижность этих соединений можно принять за 100. Наиболее растворимые из них — нитраты и хлориды, а также бромиды и иодиды — выщелачиваются в условиях элювиальных ландшафтов и при большом увлажнении особенно интенсивно. Они же весьма энергично накапливаются в почвах и коре выветривания аккумулятивных аридных ландшафтов и тем в большем количестве, чем суше климат.
Сульфаты и карбонаты щелочей, обладая при низких температурах несколько меньшей растворимостью, нередко отстают в выщелачивании, задерживаются в транзитных ландшафтах по пути их миграции, хотя также являются постоянными компонентами в процессах аккумуляции солей и почвах внутриматериковых низменностей, речных пойм и дельт.
Соединения высокой подвижности. К этой группе относятся углекислые и двууглекислые соли магния, кальция, стронция, цинка, сернокислые кальций и стронций, фульваты большинства металлов. Их относительная подвижность в элювиально-аккумулятивных процессах почвообразования на 0,5—1 порядок ниже соединений первой группы и может быть обозначена индексом 50—10. Соли кальция и магния, отличаясь достаточно высокой растворимостью, выщелачиваются в областях господства элювиальных процессов. В аккумулятивных и транзитных ландшафтах сернокислые и углекислые соли кальция образуют резко выраженные скопления в виде конкреций или сплошных горизонтов.
В качестве катионов кальций, магний, калий и натрий интенсивно поглощаются и задерживаются коллоидно-дисперсными системами почв и осадочных пород.
Калий, поглощаясь растительными и животными организмами и входя в состав вторичных минералов, особенно гидрослюд, отстает в своей миграции от натрия. Магний, участвуя в процессах доломитизации и необменно поглощаясь вторичными силикатами и алюмосиликатами (монтмориллонит), также относительно отстает в выносе в сравнении с натрием. Кальций же входит в состав многих биогенных образований (скелеты, раковины) и представлен в почвах малорастворимыми соединениями (карбонаты, фосфаты). Поэтому и во второй группе продуктов наибольшей миграционной подвижностью отличаются соединения натрия, которые являются также и высокорастворимыми. Этому способствует и низкая биогенность натрия, значение которого в зольном составе растений невелико.
Соединения первой и второй групп в виде разнообразных смесей солей разной растворимости и в разной концентрации присутствуют в почвенных растворах, в грунтовых и речных водах. Они же участвуют в формирований минерализованных подземных вод и различных рассолов. В условиях аридного климата эти соли интенсивно накапливаются в грунтах и почвах степей, саванн, пустынь, образуя соленосные осадочные породы и засоленные почвы.
Соединения умеренной подвижности. К этой группе продуктов почвообразования и выветривания, обладающих относительно небольшой, но все же вполне выраженной миграционной способностью, принадлежат ионные и коллоидные растворы кремнезема, бикарбонаты и фосфаты железа, марганца, кобальта, комплексные соединения алюминия, железа, марганца, кобальта, никеля, меди с органическими кислотами.
Относительная подвижность соединений этой группы на 2—2,5 порядка ниже по сравнению с соединениями первой группы и может быть обозначена в среднем индексом 0,5—1,0. Соединения фосфора в большинстве малорастворимы и, кроме того, интенсивно захватываются растительными и животными организмами, на длительное время задерживаясь в биологическом круговороте. Значительные количества подвижного кремнезема поглощаются низшими и высшими организмами, участвуя в образовании панцирей, скелета или механических тканей (диатомовые, радиолярии, фитолитарии злаков и древесины).
Освобождающиеся в процессе выветривания соединения кремнезема, фосфора, марганца, железа ограничены в пространственной миграции, задерживаются частично в области элювия либо выпадают вследствие хемогенных и биогенных реакций в осадок в области делювия, пролювия и аллювия, т. е. в транзитных ландшафтах. Однако значительные количества соединений кремнезема, фосфора, марганца, железа, кобальта, никеля уходят с водами грунтового и поверхностного стока в аккумулятивные области, образуя скопления в пойменных осадках и почвах, в дельтовых и прибрежных зонах морей и океанов, в озерах и болотах.
Соединения низкой подвижности. Значительно меньшей подвижностью в коре выветривания и почвах отличаются соединения алюминия, титана, окисного железа и окисного марганца. Их подвижность в тысячи и десятки тысяч раз меньше подвижности соединений первой и второй групп. Это откосится к гидроокисям этих металлов, а также к карбонатам и сульфатам бария и отчасти стронция, цинка. Однако иногда соединения алюминия перемещаются в заметных размерах, образуя аккумулятивные месторождения бокситов. Все же общепризнанным является положение о том, что соединения алюминия и титана преимущественно накапливаются в остаточной коре выветривания, т. е. в области элювия. Именно поэтому древние элювиальные коры выветривания во влажных тропиках представлены минералами гидроокиси алюминия с примесью титана.
Несколько иначе обстоит дело с соединениями железа. Образуя в коре выветривания в основном окисные формы, соединения железа также характеризуются низкой миграционной способностью и ясно выраженной тенденцией к накапливанию в остаточных продуктах элювиальных кор выветривания. Однако чуткая реакция железа на восстановительные условия и повышенную кислотность среды, образование при этом растворимых бикарбонатов и комплексных органо-минеральных соединений приводят к тому, что железо, подобно марганцу, иногда приобретает относительно высокую подвижность, может интенсивно выноситься, как и марганец, из области элювия. Соответственно в гидроморфных условиях соединения железа и марганца образуют зачастую значительные скопления в почвах, болотах, озерах, лагунных и шельфовых зонах морей. По этим же причинам соединения железа образуют резко выраженные горизонты накопления в почвах (латеритные коры, ортштейн, железистые кирасы).
Соединения ничтожной подвижности (инертные продукты). В эту группу Б.Б. Полыновым отнесен кремнезем кварца. Сюда должны быть присоединены такие высокоустойчивые минералы, как циркон, гранат, глинные минералы, а также сульфиды металлов. А.И. Перельман указывает на ничтожную миграционную способность соединений тория, ниобия, тантала. Относительная подвижность этой группы соединений приближается к нулю. Вследствие своей инертности кварц и циркон являются типичными компонентами остаточной коры выветривания, относительно накапливаясь в толщах элювия. По этим причинам кварц или циркон часто принимаются за соединение-свидетель, по отношению к которому рассчитывается миграционная способность других продуктов выветривания и почвообразования.
He следует, однако, забывать, что инертность кварца, глин и циркона не абсолютна. При высоких степенях дисперсности, особенно в условиях циркуляции щелочных растворов, кремнезем кварца способен к постепенному очень слабому растворению и миграции. При геологической продолжительности процессов это может привести к существенным результатам. Глины также в какой-то мере пептизируются и мигрируют.
Рассмотренная характеристика относительной подвижности продуктов выветривания и почвообразования условна. Тем не менее знание различной подвижности продуктов выветривания и почвообразования позволяет разобраться в механизме их горизонтальной и вертикальной дифференциации, в различных типах почв и коры выветривания, а также в закономерностях распределения их на поверхности суши.