Поиск

Почвенно-геохимические спутники и антагонисты
29.10.2015

Обзор педогеохимической подвижности важнейших продуктов выветривания и почвообразования, при всей относительности описанных групп, позволяет предвидеть и понимать поведение различных соединений в процессах формирования почв и почвенного покрова отдельных ландшафтов, континентов и их частей.
В природе редко достигается полное разделение продуктов почвообразования и выветривания. Обычно они выпадают в осадок или мигрируют и аккумулируются совместно в виде групп соединений-спутников, что обусловливается сходством путей их образования, близкой растворимостью или близостью их биологического и почвенно-геохимического значения.
В первом приближении можно считать, что компоненты описанных выше пяти групп педогеохимической подвижности соединений и являются спутниками-мигрантами, спутниками-аккумулянтами. Многочисленные и вполне достоверные наблюдения свидетельствуют о том, что миграция и аккумуляция нитратов, хлоридов и сульфатов происходит совместно и часто сопровождается накоплением соединений брома, йода и бора. Это установлено для солончаковых пустынь Америки, Африки, Азии, юга Русской равнины, Кура-Араксинской низменности.
Общим правилом является совместная миграция и аккумуляция гипса, карбонатов и бикарбонатов кальция и магния и гуматов кальция. Гипс и углекислый кальций являются также постоянными геохимическими спутниками хлоридно-нитратно-сульфатных аккумуляций.
Карбонаты и бикарбонаты щелочей всегда сопровождаются мобильным кремнеземом, гуматами щелочей, нередко алюминатами щелочей в растворах, а в осадке — углекислым кальцием и монтмориллонитовыми глинами.
Совместно мигрируют и накапливаются фульваты и карбонаты железа, марганца, никеля, кобальта, меди. В остаточной коре выветривания образуются и совместно относительно накапливаются окислы и гидроокислы алюминия, железа, титана, кварц, каолинит.
Опаловидный и пылевидный аморфный кремнезем, углекислый кальций, коллоидный гумус, окислы железа и марганца и их фосфаты накапливаются совместно в сапропеле мелководных пресных озер, в торфяниках, глеевых горизонтах почв.
Компоненты каждой группы меньшей миграционной активности не только преимущественно задерживаются в элювиальных ландшафтах, но и сопровождают в виде спутников-примесей повсеместно в почвах и корах выветривания транзитных и аккумулятивных ландшафтов компоненты ближайших групп возрастающей мобильности. Эту закономерность можно назвать «правилом сопровождения». Согласно этому правилу, например, аккумуляция в почвах нитратов, хлоридов, сульфатов должна обязательно сопровождаться аккумуляцией гипса, углекислого кальция, вторичного кремнезема, полуторных окислов, глинных минералов.
В соответствии с этим же правилом аккумуляция фосфатов и карбонатов железа, алюминия, марганца должна сопровождаться, хотя и в ослабленной форме, но достаточно выраженной аккумуляцией компонентов IV и V групп, т. е. гидроокислов алюминия, железа, марганца, гуматов этих же металлов, кварца и глинных минералов. Подчиняясь этому же правилу, компоненты I группы не сопровождают аккумуляции компонентов II и особенно III и IV групп. И действительно, гипсовые и карбонатно-кальциевые аккумуляции, не содержащие скоплений нитратов, хлоридов и сульфатов щелочей, достаточно известны в природе (луговые мергели, коричневые почвы, некоторые черноземы). Общеизвестно также, что типичные аккумуляции компонентов IV и V групп (латериты, аллиты, ферраллиты, каолиниты) никогда не сопровождаются компонентами I и II групп, так как последние должны быть выщелочены ранее.
Однако имеются еще более сложные явления, которые можно назвать почвенно-геохимической несовместимостью (антагонизмом). Геохимический антагонизм возникает между такими соединениями, которые, вступая в реакции между собой, полностью разрушаются и не аккумулируются, несмотря на их приток.
Весьма типичным примером педохимической несовместимости являются карбонаты (бикарбонаты) щелочей и гипс, сода и хлориды кальция, алюминаты натрия и гипс. Во всех этих сочетаниях щелочной компонент будет нейтрализоваться, а продукты реакции будут превращаться в обычные пары геохимических спутников: карбонат кальция и сульфаты натрия, карбонаты кальция и хлориды натрия, окислы алюминия и сульфат натрия. Так же несовместимы геохимически при аэрации среды сульфиды железа и карбонаты кальция или сода. Окисление сульфидов сопровождается образованием серной кислоты, разрушением карбонатов и образованием гипса или сернокислого натрия на бескарбонатном фоне обогащенном окислами железа. Гипсовые аккумуляции, окрашенные окислами железа и марганца, могут быть как раз свидетелями подобного процесса образования и разрушения сульфидов в прошлом.
По тем же причинам геохимически несовместимы квасцы и углекислый кальций (приморские кислые солончаки). Несовместимы нитраты и сульфиды, так как нитраты не могут образоваться и удержаться в анаэробной обстановке, где формируются сульфиды. В сильнокислой почве (насыщенной водородом и алюминием) невозможна аккумуляция карбонатов кальция, магния, натрия: эти соединения неизменно должны вступать в реакцию с кислой почвой и разрушаться.
Мало возможно в растворах совместное нахождение соединений SiO2, Al2O3, Fe(OH)3. Они неизбежно реагируют друг с другом, образуя осадки аморфных и окристаллизованных глин.
Явление почвенно-геохимической несовместимости соединений лежит в основе многих приемов химических и механических мелиораций неплодородных почв (гипсование и кислование щелочных почв, плантаж и аэрация почв, известкование кислых почв). Как в природных почвенных процессах, так и в практике мелиораций накопление в растворе или в осадке одного из пары геохимических антагонистов может быть устойчивым лишь при полной ликвидации другого антагониста и лишь при условии постоянного притока первого компонента с грунтовыми водами, с поливными водами, в виде специальных препаратов или удобрений. Это правило особенно важно в практике мелиорации содовых почв и поддержания их плодородия.
Несколько компонентов являются наиболее универсальными и повсеместными педохимическими спутниками любого почвообразовательного процесса. Это органический углерод, азот, кремнезем (аморфный или вторичный кварц), полуторные окислы и глинные минералы. Первичный почвообразовательный процесс (бактериальный, лишайниковый) или высокоразвитый черноземный почвообразовательный процесс, подводное почвообразование всегда дают продукты, обогащенные органическим углеродом и азотом, глинными минералами и вторичными соединениями кремния, образующими почвенный мелкозем. Эрозия и повторная седиментация, обособление, поднятие и расчленение аккумулятивных ландшафтов (террас, дельт) могут вызвать противоречивые процессы. Задача исследователя заключается в историческом анализе картины путем вычленения признаков реликтовых и установления кореллирующих признаков новейших процессов, наложенных на реликты.