Основы геохимии ландшафтов были заложены

Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

География — рефераты, презентации, шпаргалки, лекции, семинары, конспекты

Геохимия ландшафтов

Геохимия ландшафтов — это наука, изучающая химические процессы функционирования ландшафтов, а именно распространение, миграции, рассеяния и аккумуляцию химических элементов внутри ПТК и между различными ПТК.

Основы этой науки начали В.И.Вернадский и О.Е.Ферсман, теоретические положения сформулировал в 20-30-е годы Б.Б.Полинов, а в послевоенное время развили О.И.Перельман, М.А.Глазовська и их многочисленные ученики. Главной идеей геохимии ландшафтов является представление о наличии определенных закономерностей распространения и поведения различных химических элементов в ПТК.

Первая закономерность заключается в том, что каждый ПТК характеризуется определенным уровнем содержания различных химических элементов. Это обусловлено свойствами ПТК и самих элементов. Наиболее распространены на Земле О, Si, AI, Fe, Ca, Na, К, Mg [239]. Эти элементы образуют основную массу горных пород, почв, вод и организмов (99,03%) и называются главными. Все остальные элементы составляют менее 1% земной коры и называются редкими. Если они не способны к концентрации, то называются редкими рассеянными. Например, в U и Вг кларки почти одинаковые, но U просто редкий элемент, поскольку известны его месторождения, а Вг — редкий рассеянный, поскольку он почти не концентрируется в земной коре. В геохимии используется также термин «микроэлементы». Под ним понимаются элементы, которые встречаются в каком-то среде в микроколичествах (менее 0,01%). Им может быть и главный элемент. Так, AI — микроэлемент в организмах и макроэлемент в горных породах.

Изучение содержания химических элементов в земной коре начало в конце XIX века американским ученым Ф.У. Кларком, который впервые установил количественную распространенность химических элементов в земной коре. Поэтому единица среднего содержания химического элемента в земной коре, по предложению О.Е.Ферсмана, получила название кларк.

Главные химические элементы имеют кларк больше единицы. Кларки редких элементов не превышают 0,01. Исследование химического состава горных пород, почв, подземных и поверхностных вод различных ПТК позволяет выявить геохимические аномалии — участки территории, которые существенно отличаются концентрациями химических элементов или их соединений по сравнению с преобладающими значениями смежных участков и являются индикаторами месторождений полезных ископаемых или мест антропогенного загрязнения.

Вторая закономерность распространения химических элементов в ПТК состоит в их свойства мигрировать. Миграционная способность химических элементов определяется как внутренними, так и внешними факторами. К внутренним факторам относится способность химических элементов создавать химические соединения различной растворимости.

Элементы, которые активно вступают в реакции и создают различные химические соединения имеют высокую миграционную способность в горных породах, почвах, растениях, поверхностных и подземных водах. Они определяют характерные черты химического состава ПТК и называются типоморфных. Главные из них Si, Al, H, Na, Ca, Cl, Mg.

Типоморфнисть того или иного элемента определяется характером ПТК. Так, в степных ПТК типоморфных элементом является кальций, который определяет нейтральную или слабощелочную реакцию почвенных растворов. В ПТК тайги типоморфных элементом является водород, который обусловливает кислую среду и недостаток кальция в почвах. Типоморфных элементами пустынных ПТК является натрий и хлор. По преобладающей ролью определенного типоморфных элемента выделяют соответствующие типы ПТК, например: кислые (Н) и кислые глеевые (H-Fe) — в хвойных лесах; кальциевые (Ca) и кальций-натриевые (Ca-Na) — в степях; натриевые (Na ) и хлоридно-натриевые (Cl-Na) — в степных или пустынных впадинах с солончаками т.д. [63].

Неактивные химические элементы (цирконий, гафний, ниобий, тантал, платиноиды, инертные газы) почти не участвуют в реакциях и имеют незначительное влияние на свойства ПТК.

Главными внешними факторами миграционной способности химических элементов является физико-географические условия — температурный режим, влажность, рельеф и т.д. Температурные условия влияют на скорость химических реакций. От температуры воды зависит также миграционная активность элементов. В жарком климате она может быть более высокой, чем в тундре или зоне многолетней мерзлоты с их низкими температурами. Наличие воды является необходимым условием перехода химических элементов в растворы и включение их в миграционные потоки. В зависимости от формы движения материи выделяют четыре вида миграции химических элементов: механическую, физико-химическую, биогенную и техногенную. Механическая миграция включает россыпи, ветровую и водную эрозию. Физико-химическая миграция включает растворение, осаждение, сорбция и другие сложные процессы, протекающие с участием воды и воздуха. Поэтому физико-химическую миграцию разделяют на водную и воздушную. Биогенная миграция осуществляется в результате деятельности живых организмов. Техногенная миграция — это процессы перемещения, концентрации и рассеяния химических элементов под влиянием деятельности человека. Все формы миграции тесно связаны и встречаются практически повсеместно. Но при различных природных условий соотношение и роль различных видов миграции не одинаковы. Так, в пустынях возрастает роль механической миграции, а во влажных тропиках-физико-химической и биогенной миграции и т.д. Количественной оценке миграции элементов в ландшафте служит интенсивность миграции-количество химического элемента, которая переходит в подвижной состояние за единицу времени.

Если интенсивность миграции резко уменьшается на коротком расстоянии, это приводит к осадку мигрирующих элементов и вызывает их значительную концентрацию на определенном участке. Такие участки называют геохимическими барьерами. Они возникают в местах разгрузки подземных вод, на грани пород разного состава, на грани почвенных горизонтов, у подножия склонов и т.д.

Рудные тела некоторых месторождений полезных ископаемых образуются именно на геохимических барьерах. Классификация барьеров построена в соответствии с видами миграции химических элементов. Выделяют механические, физико-химические и биогеохимические барьеры.

Механические барьеры образуется в результате изменения рыхлых пород на плотные. Наиболее характерными они для элементов благородных металлов (Au, Те, Cr и др.).. Физико-химические барьеры связаны с изменением физических и химических условий миграции. Различают окислительный, восстановительный глеевых, восстановительный сероводородный, кислый, щелочной, нейтральный, испарительный, сорбционный и сульфатный физико-химические барьеры. Окислительный барьер формируется на пределы изменения восстановительной обстановки на окислительную. Наличие свободного кислорода и других окислителей приводит к образованию нерастворимых окисных соединений, что характерно для железа, марганца (ржавые пятна). Восстановительный глеевых барьер препятствует миграции восстановительных соединений селена, ванадия, урана, молибдена, кобальта, которые выпадают в осадок. Восстановительный сероводородный барьер формируется там, где созданы условия для образования сероводорода. Вступая в геохимическую реакцию с металлами, сероводород образует сульфиды металлов (FeS, PbS), которые выпадают в осадок. На этом барьере задерживается миграция Fe, V, Sn, Ni, Co, Cu, Pb, Cd, Hg, Se. Кислый бар ‘Премьер формируется при изменении щелочной или нейтральной реакции на кислую. Такой барьер задерживает миграцию Si, Mo, Se, Hg, соединения которых в кислой среде слаборастворимые. Щелочной барьер образуется на границе изменения кислой или нейтральной реакции на щелочную. В условиях щелочной среды соединения Fe, Ca, Mg, Zn, Cu, Ni, Co, Pb, V, Cd переходят в слаборастворимые соединения. Нейтральный или кальциевый барьер образуется при наличии карбонатных пород или жестких вод, которые насыщены ионами С032. На барьере останавливается миграция Ca, Fe, Ва, Sr. Сульфатный барьер характерен для вод, которые обогащены сульфатными ионами. Здесь концентрируется Ва, Ca, Sr. Испарительный бар ‘Премьер характерен для верхних горизонтов почв аридных ландшафтов. Вода с растворимыми соединениями движется вверх, испаряется, а элементы выпадают в виде хлоридных, сульфатных и карбонатных солей. Этот барьер прекращает миграцию всех растворимых в воде веществ. Сорбционный барьер проявляется в тех ландшафтах, в которых много коллоидных частиц (гумуса, глины). Он может осаждать практически все элементы, встречающиеся в растворе в ионной форме. Биогеохимические барьеры — это способность живых организмов содержать химические элементы.

Третья закономерность распространения химических элементов в ПТК заключается в том, что все процессы миграции, рассеянии и аккумуляции химических элементов обусловлены геохимическим сообщением ПТК.

Субаквальные (подводные) ЭЛ формируются днищах рек, озер, шельфовой зоне морей. Химические элементы приносятся сюда с твердым и жидким стоком из вышерасположенных EJI. Это имеет как положительные, так и отрицательные последствия. Принесенный сверху материал накапливается и подводные растения нередко лучше обеспечены минеральными веществами, чем надводные. Но иногда в водоемах может создаваться избыток вредных компонентов техногенного загрязнения-тяжелых металлов и синтетических органических соединений.

Транселювиальни ЭЛ — это верхние части склонов водоразделов, где происходит преимущественно транспортировки химических элементов. Элювиально-аккумулятивные ЭЛ — это нижние части склонов водоразделов, где происходит и транспортировки, накопления химических элементов. Аккумулятивно-элювиальные ЭЛ — это замкнутые понижения водоразделов с глубоким уровнем грунтовых вод, где вынос химических элементов происходит лишь с грунтовым стоком. Транссупераквальни ЭЛ — это склоны пониженных, подчиненных водоразделам междуречий, где происходит преимущественно транспортировки химических элементов. Трансаквальни ЭЛ-это днища рек, озер, морей с проточными водами, аквальных — днища озер с непроточных водами.

Согласно Б.Б.Полиновим, совокупность EJI, последовательно чередуются в пределах определенного геоморфологического элемента (водораздела, склона, террасы, днища водоема) и сходные по условиям миграции, составляет местный геохимический ландшафт или местность. Серия EJI, сменяющих друг друга в направлении от водораздела к днищу долины и связанные латеральным направлением миграционных потоков, формируют ландшафтно-геохимическую Катена (ЛГК) — простейшую, за М.А.Глазовською [63], каскадную ландшафтно-геохимическую систему — КЛГС. Совокупность ЛГК, которые ограничены общим водосборным бассейном, формирует ландшафтно-геохимическую арену (ЛГА).

Источник статьи: http://worldofscience.ru/geografija-mira/5760-geokhimiya-landshaftov.html

Геохимия ландшафта

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Геохимия ландшафта» в других словарях:

геохимия ландшафта — Химический состав компонентов ландшафта, основные формы и закономерности миграции в ландшафтах химических элементов и изучение этих процессов … Словарь по географии

ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТА — раздел геохимии и физической географии, изучающий химический состав и миграцию химических элементов в географических ландшафтах … Большой Энциклопедический словарь

ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТА — раздел геохимии, изучающий закономерности распределения и миграции хим. элементов под влиянием факторов, определяющих ландшафт, т. е. облик той или иной части поверхности Земли, возникающий вследствие определенного сочетания рельефа, климата, вод … Геологическая энциклопедия

Геохимия ландшафта — раздел геохимии, исследующий процессы аккумуляции, размещения, миграции и выноса химических элементов в современных и древних ландшафтах. Экологический словарь. Алма Ата: «Наука». Б.А. Быков. 1983 … Экологический словарь

геохимия ландшафта — Раздел геохимии, изучающий законы миграции химических элементов в ландшафте. [ГОСТ 28492 90] Тематики поиск полезных ископаемых … Справочник технического переводчика

геохимия ландшафта — раздел геохимии и физической географии, изучающий химический состав и миграцию химических элементов в географических ландшафтах. * * * ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТА ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТА, раздел геохимии (см. ГЕОХИМИЯ) и физической географии (см. ФИЗИЧЕСКАЯ… … Энциклопедический словарь

Геохимия ландшафта — 13. Геохимия ландшафта Раздел геохимии, изучающий законы миграции химических элементов в ландшафте Источник: ГОСТ 28492 90: Геохимические методы поисков твердых полезных ископаемых. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТА — раздел геохимии и физ. географии, изучающий хим. состав и миграцию хим. элементов в геогр. ландшафтах … Естествознание. Энциклопедический словарь

геохимия — и; ж. [от греч. gē и лат. (al) chemia]. Комплексная наука, изучающая химический состав Земли и законы распространения и распределения в ней химических элементов. ◁ Геохимический, ая, ое. Г ие изменения. Г ие методы поисков нефти. Г ая… … Энциклопедический словарь

Геохимия — I Геохимия (от Гео… и Химия) наука о химическом составе Земли, законах распространённости и распределения в ней химических элементов, способах сочетания и миграции атомов в ходе природных процессов. Г. часть космохимии (См. Космохимия).… … Большая советская энциклопедия

Источник статьи: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/78641/%D0%93%D0%B5%D0%BE%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%8F

Ландшафтно-геохимический подход к изучению природных территориальных комплексов

Зарождение геохимии ландшафта.Геохимия ландшафта так же, как и геофизика ландшафта, имеет корни, уходящие вглубь ве­ков, но как самостоятельная наука геохимия ландшафта сфор­мировалась только в 30—40-х гг. XX в. Химия -» геохимия -» гео­химия ландшафта — таков путь становления геохимии ландшафта. Из отечественных ученых выдающаяся роль в становлении гео­химии принадлежит В.И.Вернадскому (1863— 1945) и его ученику А.Е.Ферсману (1883—1945).

Первым, заложившим основы новой науки геохимии ландшаф­та, был Б. Б. Полынов. Вторым выдающимся классиком геохимии ландшафта бесспорно называют А. И. Перельмана, впервые про­читавшего курс «Геохимия ландшафта» на географическом факуль­тете МГУ в 1951 г., а в 1955 г. опубликовавшего монографию «Очерки геохимии ландшафта». Им было создано много книг, в том числе учебников по геохимии и геохимии ландшафта и подготовлено много учеников.

В 60 —70-е гг. XX в. геохимия ландшафтов активно развивалась, особенно в области поисков полезных ископаемых. Начатые М. А. Глазовской экспедиционные исследования поисков руд мед­ного колчедана в Уральских горах с применением ландшафтно-геохимического метода показали большую эффективность ланд­шафтного подхода. В скором времени ландшафтно-геохимические методы стали рабочими в геолого-разведочных партиях. Затем они начали применяться в медико-географических исследованиях, а в настоящее время и еще шире — в решении проблемы охраны окружающей среды.

Читайте также:  Теплица с открывающейся дверью от температуры

На 60-е гг. XX в. приходится наиболее активная работа ланд­шафтных стационаров Сибирского отделения АН СССР. Ланд­шафтно-геохимические методы наряду с ландшафтно-геофизиче-скими стали на стационарах основными методами изучения ПТК на локальном уровне. Некоторые методы даже являются общими как для геохимии, так и для геофизики ландшафта. Например, методы изучения баланса биомассы, описанные в разделе 2.6, где в таблицах приведены данные о запасах и продуктивности фито-массы плакорных сообществ различных зон и подзон и о биогео­химическом круговороте, вполне применимы как для ландшафт-но-геофизических, так и для ландшафтно-геохимических характе­ристик ПТК. Совместное использование методов геофизики и гео­химии ландшафта наряду с традиционными методами ландшафт­ного картографирования и профилирования делает возможным все­стороннее изучение ПТК, их структуры, функционирования, пря­мых и обратных связей с другими природными комплексами или антропогенными объектами.

Основные понятия.В геохимии ландшафта используется своя терминологическая система. Понятие элементарный ландшафт у геохимиков примерно соответствует фации у ландшафтоведов. Фа­ции, сменяющие друг друга от местного водораздела к местной депрессии, связанные между собой миграцией веществ, представ­ляют собой геохимически сопряженный ряд — звено (М. А. Глазов-ская, 1964, 2002), или катену.

Части звеньев, приуроченные к разным элементам форм мезо­рельефа (вершинным поверхностям холмов, склонам, депресси­ям), соответствуют подурочищам. Для урочищ и местностей, при­нятых в ландшафтоведении, в геохимии ландшафтов нет анало-

гов, но сам термин местность, местный геохимический ландшафт употреблялся для обозначения большей или меньшей территории, на которой наблюдается закономерное повторение определенных ландшафтных звеньев (катен). В современной литературе — это просто геохимические ландшафты (И. П. Гаврилова, 1985), среди которых различают простые и сложные. Простые состоят из оди­наковых звеньев и возникают в условиях однородного состава по­род и простого расчленения рельефа. Сложные состоят из разных звеньев и формируются на разных породах или (и) при сильном расчленении рельефа.

В процессе ландшафтно-геохимических исследований исполь­зуется много различных показателей, которые можно разделить на две группы. Первая группа — кларки и местные кларки. Это пока­затели абсолютного содержания химических элементов в ланд­шафтах, их компонентах, ярусах и отдельных элементах. Вторая группа — различные геохимические коэффициенты, выражающие относительное распределение элементов в изучаемых объектах в це­лях их сопоставления друг с другом.

Кларки элементовчисла, выражающие среднее содержание хи­мических элементов в земной коре, гидросфере, Земле в целом, косми­ческих телах и других геохимических или космохимических системах (БСЭ, изд. 3-е, т. 12. — С. 265). Различают кларки весовые (в %, г/т : или г/г) и атомные (в % от числа атомов).

Местные кларкиэто мера распространения химических элемен­тов в различных ярусах, компонентах и отдельных элементах ланд­шафтов, например в почвах, их горизонтах и отдельных включе­ниях и новообразованиях; в коре выветривания, в подстилающих породах, в руде и отдельных минералах; в растениях и их видах или даже частях (зеленая масса, корни, древесина, кора); в водах; в донных отложениях и т. п. Местные кларки широко используются для расчета второй группы геохимических показателей.

Довольно широкое применение получили кларки концентрации и рассеяния (КК, или Кк). Кларк концентрации, по В. И. Вернадско­му (1937), означает отношение содержания химического элемента в конкретном природном объекте к кларку литосферы. Он характери­зует степень концентрации элемента в геохимической системе и выражается формулой

где /с, — содержание элемента в изучаемом природном теле; К, — кларк этого элемента в литосфере.

А. И. Перельман в 1975 г. предложил для общего удобства опера­ций с аналитическими данными и наглядности графических по­строений новый показатель — кларк рассеяния (КР), по смыслу обратный кларку концентрации. Кларк рассеяния означает отноше-

ние кларка элемента в литосфере к его содержанию в природном объек­те. Он характеризует степень рассеяния элемента в геохимической системе при КК

В.В.Добровольский (1989) обращает внимание на принципи­ально различный характер геохимических сопряжений в условиях мезо- и микрорельефа (рис. 9). Если в первом случае ярко выражена односторонняя направленность миграционных потоков, то во вто­ром — направленность двусторонняя. Химические элементы, ми­грирующие с поверхностным стоком в западины, вмываются с фильтрующимися водами и частично обогащают почву. Вместе с тем быстрое иссушение микроповышений вызывает энергичное подтягивание вод по капиллярам. При этом почвенные воды мик­розападин поступают в почвы микроповышений и, в свою оче-

редь, приносят определенные химические соединения. Мы можем констатировать, что в первом случае четко выделяются автоном­ные и подчиненные природные комплексы, а во втором такого полного соподчинения нет.

Сопряженный анализ выявляет характерные для элементарных ПТК химические элементы и позволяет проследить их миграцию внутри комплекса (радиальную) и от одного комплекса к другому (латеральную). С его помощью можно получить различные коэф­фициенты, в том числе наиболее важные — водной миграции и биологического поглощения. Повторные исследования одних и тех же ПТК в полустационарных или стационарных условиях позволя- : ют выявить тенденцию изменения ПТК во времени.

Зоной выщелачивания в геохимии ландшафтов называют преиму­щественно ту часть вертикального профиля элементарного ланд­шафта (фации), в которой под влиянием атмосферных осадков происходит перемещение вещества от поверхности вниз по про­филю. (Строго говоря, этот термин употребляется и в другом смысле: как вынос вещества на значительных по размерам и сложности строения территориях от поверхности Земли, через всю кору вы­ветривания, до коренных пород.)

В качестве примера, обычного в геохимии ландшафтов понима­ния этого термина, можно привести характерный автономный почвенный профиль дерново-подзолистой почвы гумидных облас­тей, где зоной выщелачивания является подзолистый горизонт, и противоположный пример — гидроморфный почвенный профиль аридных областей, где зона выщелачивания практически отсут­ствует (рис. 10). На рисунке слева изображен профиль дерново-под­золистой почвы, сформировавшейся в условиях пермацидного (про­мывного) режима. Здесь труднорастворимые элементы (например, Si и Fe) перемещаются из горизонта А2 в нижележащий горизонт В, более растворимые (Са) — за пределы почвенного профиля, в

почвообразующую породу (горизонт С) и, наконец, легко раство­римые (Na) — выносятся еще глубже. Таким образом, под зоной выщелачивания здесь подразумевается почвенный горизонт, где процесс выщелачивания наблюдается весьма активно, образуя ха­рактерный горизонт, сильно обедненный химическими вещества­ми, в то время как сам процесс в более ослабленной форме про­должается и далее в глубь почвенного профиля и за его пределами.

Справа на рисунке 10 показано, как при близком залегании грунтовых вод в условиях непромывного (импермацидного) режима аридного климата процессы выщелачивания солей ослаблены нисходящим движением вод, в то время как активно проявляется процесс аккумуляции веществ под действием капиллярного под­нятия влаги. Это приводит к отложению наиболее растворимых солей (Na2SO4) на поверхности почвы или вблизи нее, ниже отлагаются менее растворимые соли (CaSO4) и еще ниже — еще менее раство­римые соли (СаСО3).

В действительности, в разных фациях процесс выщелачивания может сильно осложняться сезонными колебаниями погодных усло­вий, развитием сезонной мерзлоты, резким колебанием уровня грунтовых вод, появлением и исчезновением верховодки. Все это накладывает отпечаток на условия почвообразования и миграцию химических элементов и оставляет свои следы в вертикальном про­филе фаций. При внимательном изучении этих следов можно уло-

вить сезонную динамику направленности и интенсивности гео­химических процессов (М.А. Глазовская, 1964, 2002).

Условия миграции элементов.Вода — главный фактор миграции элементов. В геохимии ландшафтов все элементы классифициру­ются по их отношению к окислительно-восстановительным и ще-лочно-кислотным условиям среды. Детальная разработка такой клас­сификации сделана А. И. Перельманом (1966, 1979 и др.), разде­лившим все элементы по интенсивности водной миграции в раз­личных геохимических обстановках.

Выделяются три типа окислительно-восстановительных усло­вий: окислительные, восстановительные глеевые и восстановитель­ные сероводородные. В последних двух случаях в среде нет свободно­го кислорода, и обе среды восстановительные, но их свойства в геохимическом отношении весьма различны: глеевая среда благо­приятна для миграции многих металлов (железа, марганца и дру­гих); в сероводородной среде условия для миграции неблагопри­ятны в связи с образованием нерастворимых сульфидов.

По щелочно-кислотным условиям все воды делятся на четыре основных класса (табл. 2). Сильнокислые воды содержат свободную серную кислоту, образующуюся при окислении пирита и других дисульфидов. В природных условиях они встречаются в зонах окис­ления сульфидных месторождений, в угольных шахтах, в вулкани­ческих районах. В таких водах легко мигрирует большинство метал­лов, в том числе Fe, Al, Cu, Zn и др.

Кислые и слабокислые воды весьма характерны для тундровых и лесных ландшафтов. Их кислотность связана с разложением орга­нического вещества и поступлением угольной кислоты и других органических кислот.

В кислых и слабокислых водах легко мигрируют металлы в фор­мах бикарбонатов и комплексных соединений с органическими кислотами. Слабокислые воды очень широко распространены в верхних горизонтах земной коры.

Нейтральные и слабощелочные воды характерны для лесостеп­ных, степных, полупустынных и пустынных ландшафтов. Степень щелочности зависит от отношения бикарбоната кальция к его кар­бонату или же бикарбоната к СО2. Условия миграции менее благо­приятны для большинства металлов, которые здесь осаждаются в форме нерастворимых гидроокислов карбонатов и других солей. Анионогенные элементы (Si, Ge, As, V, U, Mo, Se и др.), напро­тив, мигрируют в них сравнительно легко. Органические кислоты при разложении органики полностью нейтрализуются СаСО3 и другими соединениями кальция, магния, натрия и калия, кото­рыми богаты почвы и породы.

Сильнощелочные воды содержат соду. Встречаются они в некото­рых лесостепных ландшафтах, в содовых солончаках и др. В содовых водах легко мигрируют Si, Al, Mo и комплексные карбонатные соеди­нения Си, Zn, Be, V, редких земель итгриевой группы, Se, Zr и др.

Для каждого класса вод характерна своя ассоциация мигриру­ющих элементов и ассоциация малоподвижных элементов — «за­прещенная» (А.И.Перельман, 1979, 1981; Ландшафтно-геохими-ческие основы. 1989). Ионный состав вод, минерализация (хло-ридные, сульфатные, гидрокарбонатные, пресные, соленые и дру­гие воды) также существенно влияют на условия миграции эле­ментов, но меньше, чем различия в классах вод.

Типоморфными элементами называются элементы широко рас­пространенные, но не все. Роль элемента в ландшафте определяет­ся в большинстве случаев не столько его содержанием, сколько интенсивностью его миграции и способностью к аккумуляции (так называемый принцип подвижности компонентов). Например, в почвах солончаков кремния значительно больше, чем натрия или хлора, но типоморфными, определяющими характерные особенности ландшафта, будут именно легкорастворимые соли натрия и хлора, а не кремний или алюминий (А.И.Перельман, 1975).

По типоморфным водным (и воздушным) мигрантам, при од­новременном учете щелочно-кислотных и окислительно-восста­новительных условий, как отмечалось выше, все воды могут быть разделены на 21 класс (табл. 3).

Пользуясь приведенной классификацией, мы можем сказать, что, например, для тундровых ландшафтов весьма характерен кис­лый глеевый класс водной миграции (XII), для ландшафтов тай­ги, хвойно-широколиственных и широколиственных лесов — кис­лый и кислый переходный к кальциевому (III, IV, V), для лесо­степных и степных — кальциевый (VI) и т.д. В каждом ландшафте формируется свой набор ПТК разных классов водной миграции

химических элементов в зависимости от конкретных условий (гео­логического строения, рельефа, уровня залегания и состава грун­товых вод и т.д.).

Геохимические барьеры.Границы между разными геохимиче­скими обстановками называются геохимическими барьерами. По направленности миграционного потока различают барьеры ради­альные и латеральные, которые, в свою очередь, по способу пере­носа веществ подразделяются на диффузные и инфилыпрационные (первые более характерны для аквальных комплексов).

Различают макро-, мезо- и микробарьеры. Барьеры в почвах от­носятся к радиальным микробарьерам, ширина их (мощность) из­меряется сантиметрами или даже миллиметрами. Ширина пере­ходной полосы от природных комплексов нормального увлажне­ния к типичному болоту носит латеральный характер и может из­меряться десятками и сотнями метров; это уже мезобарьеры. Ти­пичный аквальный макробарьер, а также латеральный — устье крупной реки, впадающей в море (или океан), и прибрежная ак­ватория. Здесь происходит смешение пресных и соленых вод и ширина барьера может составлять многие сотни и тысячи метров.

По изменению типов миграции элементов А. И. Перельман (1966, 1977 и др.) выделяет следующие типы барьеров: 1) природные <ме­ханические, физико-химические, биохимические); 2) техногенные. В ланд­шафтных исследованиях, также как и в геохимии ландшафтов, наибольшее внимание уделяется физико-химическим барьерам.

Среди физико-химических барьеров А. И. Перельман (1973) вы­деляет десять основных классов: А — кислородный, возникающий при резкой смене восстановительной среды на окислительную; В — сероводородный или С — глеевый при смене окислительной среды на восстановительную; Д — щелочной при резком повышении рН; Е — кислый при резком понижении рН; F — испарительный; G — сорбционный; Н — термодинамический; J — сульфатный; К — карбо­натный.

В почвенных разрезах барьеры часто четко прослеживаются по смене состава и окраски горизонтов, по скоплению новообразова­ний. Так, в дерново-подзолистых почвах органическая подстилка является биохимическим барьером на переходе от растительного покрова к минерально-органическому гумусовому горизонту се­рого или даже темно-серого цвета. Гумусовый горизонт, в свою очередь, более или менее постепенно переходит в подзолистый горизонт (вымывания или выщелачивания), обычно белесого цвета и более легкого механического состава, чем гумусовый. При этом нередко особо выделяется переходный горизонт, который и явля­ется барьером — физико-химическим щелочным и одновременно биохимическим. Ниже следует переход к горизонту вмывания <ил­лювиальному). В суглинистых почвах он заметно более тяжелого ме­ханического состава и ярко окрашен в красновато-бурый цвет при-

внесенными в него окислами железа. Это — барьер физико-хими­ческий, сорбционный.

В песчаных дерново-подзолистых почвах обычно дифференциа­ция горизонтов менее четкая, а в горизонте вмывания окислы железа образуют тонкие извилистые полосы — псевдофибры или более или менее сцементированные слои ортзандов, порой до­вольно мощных и плотных. Нередки также ржаво-бурые пятна раз­ных размеров и форм.

В значительно переувлажненных почвах образуются глеевые барь­еры тоже физико-химические сорбционные, изобилующие закис-ными соединениями железа, придающими почве желеобразную структуру и более или менее интенсивный сизый цвет. К этому же типу барьеров можно отнести горизонты дерново-подзолистых почв со скоплением рудяковых зерен (железистых конкреций) или в черноземных почвах горизонты с журавчиками, куколками и про­сто с наличием муки углекислого кальция и т.д.

В зависимости от класса барьера и состава вод, подступающих к барьеру, формируются типы концентрации элементов на физико-химических барьерах (А. И. Перельман, 1973, 1975, 1977 и др.). Биологические барьеры (лесные подстилки, гумусовые горизонты почв, торф, сами растения и т.д.), способные сорбировать раз­личные элементы и соединения, в том числе радионуклидного загрязнения. В качестве механического барьера можно считать, на­пример, перегиб склона, вызывающий в нижней части склона осадконакопление. Известны случаи формирования сплошных дву­сторонних барьеров (Н. С. Касимов, 1972), где воды различного хи­мического состава движутся к барьеру с разных сторон.

М. А. Глазовская (1988) дает широкий спектр барьеров и при­водит общую картину наиболее распространенных геохимических барьеров в почвах разных зон (рис. II) 1 .

Рассмотрим, к примеру, типичный почвенный профиль подзо­лов железисто-гумусовых (рис. 11, V). Верхний горизонт профиля представлен подстилкой (О), которая является мощным биогео­химическим барьером, относящимся к высокоемким окислитель­ным (1). Далее следует элювиальный горизонт или А2), где в основном идет вынос различных элементов и коллоидов и только в небольшой степени седиментация. Это тоже барьер, но уже фи­зико-химический, сорбционно-седиментационный кислый, мало­емкий окислительный (7). Ниже расположены горизонты: иллю-

1 В индексировании почвенных горизонтов во многих публикациях имеются разночтения. Например, подстилка индексируется как О или как Aq, гумусовый горизонт А или Аь подзолистый А2 или Е и т.д. Имеется также много других основных или дополняющих индексов. Этого не стоит пугаться, так как разобрать­ся всегда возможно и по учебникам почвоведения, и по различным инструкциям, а порой и просто по здравому смыслу.

виально-гумусовый, или альфегумусовый (Bh) (9) и иллювиаль-но-железистый, или ферритный и ферралитный (Bf) (10). Оба они также относятся к сорбционно-седиментационным. Накопление гумуса и железа может протекать здесь с разной интенсивностью. Наконец, горизонт С — это обычно малоемкие сорбционные и седиментационные слабокислые и нейтральные барьеры (25).

Для солончака (рис. 11, XVI) характерны солевые барьеры (21, 25), ниже сульфидные (23, 24) с постепенным нарастанием вос­становительной обстановки.

М. А. Глазовская отмечает, что накопление торфа в тундровых ландшафтах свидетельствует о крайне медленном разложении там

Рис. 11. Типы сочетаний геохимических барьеров в почвах.

Почвы: / — тундрово-глеевые; // — торфяно-болотные; /// — глеево-подзолистые; IV—подбуры; V—подзолы железисто-гумусовые; VI—подзолистые; VII — под­золистые и дерново-подзолистые пахотные известкованные; VIII — дерново-кар­бонатные; IX — серые лесные, черноземы оподзоленные; X — черноземы и каш­тановые; XI — лугово-черноземные; XII — красноземы; XIII — бурые пустынно-степные, серо-бурые; XIV — сероземы; XV — солонцы; XVI — солончаки

Почвенно-геохимические барьеры: биогеохимический кислый: 1 — высокоемкий окислительный; 2 — высокоемкий восстановительный; 3 — умеренно емкий окис­лительный; 4 — умеренно емкий восстановительный; сорбционно-седиментацион-ный кислый: 5 — умеренно и высокоемкий окислительный; 6 — умеренно и высо­коемкий восстановительный; 7 — малоемкий окислительный; 8 — малоемкий восстановительный; 9 — альфегумусовый; 10 — ферритный и ферралитный; // — умеренно и высокоемкий резко восстановительный; биогеохимический нейтральный и слабощелочной: 12 — умеренно емкий окислительный; 13 — умеренно емкий восстановительный; 14 — высокоемкий окислительный; 15 — малоемкий резко окислительный; сорбционно-седиментационный окислительный: 16 — нейтральный и слабощелочной; 17 — высокощелочной солонцовый; карбонатный: 18— окис­лительный; 19— восстановительный; 20— окислительный гипсовый; солевой: 21 — интенсивно испарительный окислительный; 22 — испарительный окислительный; сульфидный: 23— окислительно-восстановительный; 24— восстановительный; сорб­ционные и седиментационные слабокислые и нейтральные барьеры в почвообразующих породах: 25 — малоемкие; 26 — высокоемкие

органического вещества, в то время как в полупустыне и пустыне этот процесс протекает в сто раз быстрее. Отсюда вывод, что тех­ногенное загрязнение ландшафтов нефтепродуктами, пестицида­ми и другими органическими веществами гораздо опаснее на севе­ре, чем на юге.

Приведенные на рис. 11 профили могут помочь разобраться в конкретной полевой обстановке, особенно при описании почвен­ных разрезов.

В комплексных физико-географических исследованиях удобно также использовать табл. 4, составленную И. А. Авессаломовой (1987) по материалам А. И. Перельмана, М.А. Глазовской и др., где пере­чень основных типов и классов геохимических барьеров и накап­ливающихся на них элементов сопровождается указанием типич­ного их местонахождения в ландшафтах.

Ряды биологического поглощения.Биогенная миграция элементов играет огромную роль в функционировании ландшафтов. К насто­ящему времени разработан уже целый ряд геохимических показа­телей, характеризующих, с одной стороны, биологическое погло­щение растениями различных элементов из среды обитания, с Другой, — неодинаковую способность к поглощению элементов различными растениями, произрастающими в одной и той же среде.

Впервые вычисление рядов биологического поглощения было осуществлено Б. Б. Полыновым, изучавшим процессы выветрива­ния гранито-гнейсов в Ильменском заповеднике и роли лишайни-

растения к его содержанию в почве или в горной породе (в данном случае — в гранито-гнейсах). Ряд элементов по убывающей энер­гии их биологического поглощения получает следующий вид:

ков, произрастающих на них. Оказалось, что химические элемен­ты накапливаются в лишайниках неравномерно, о чем свидетель­ствует коэффициент биологического поглощения (Кб), представ­ляющий собой отношение содержания химического элемента в золе

Сопоставление химического состава золы растений, почв и по­род привело ученых к выводу о большой роли биогенеза в форми­ровании минерального состава почв. Исследования Б. Б. Полынова показали, что уже на ранних стадиях почвообразования химиче­ский состав мелкозема, особенно в коллоидной фракции, несет на себе следы обогащения элементами разложившегося органическо­го вещества лишайников. Проследить процесс биолитогенеза мож­но, последовательно сопоставляя химический состав живых расте­ний (или свежего опада) с составом в разной степени разложив­шихся подстилок и верхних горизонтов почвенного профиля.

М.А.Глазовская (1964) отмечает, что «биогенность» глин и почв (особенно верхних горизонтов почв) заставляет учитывать эту осо­бенность при интерпретации рядов выноса и поглощения и разли­чать ряды первичного поглощения (массивная порода — литофиль-ные растения) и ряды вторичного поглощения (мелкоземистые продукты выветривания или почва — растения). Во втором случае присутствуют элементы, которые уже вторично вовлекаются в био­логический круговорот.

Миграционная способность элементов. Вмиграции химических элементов в ландшафтах ведущая роль принадлежит воде. Все гидро­химические показатели можно объединить в три группы (И. А. Авес-саломова, 1987). К первой группе относятся показатели интенсив­ности водной миграции различных элементов. По ним можно стро­ить миграционные ряды для элементарных ландшафтов или их раз­личных ярусов. Показатели второй группы отражают изменение геохимических потоков в них и приходно-расходные (балансовые) соотношения химизма вод. Третья группа включает в себя показа­тели, дающие качественную и количественную характеристики природных вод в абсолютных величинах.

Б. Б. Полынов (1956) объединяет элементы, мигрирующие в растворах, в пять групп в зависимости от их подвижности (табл. 5).

где тх содержание элемента х в водах, дренирующих породы; пх содержание элемента х в горных породах, дренируемых этими вода­ми; а — величина минерального остатка речной или грунтовой воды

А. И. Перельман (1962) предложил характеризовать интенсив­ность водного перемещения элементов коэффициентом водной ми­грации (Кх), который представляет собой отношение содержания химического элемента в минеральном осадке воды к его содержа­нию в горных породах, дренируемых этими водами:

Химический состав поверхностных вод может также сильно меняться по сезонам года, и коэффициенты водной миграции по­этому должны вычисляться по отношению к среднему химическо­му составу именно того яруса сопряженных фаций, который в дан­ный момент дренируется водотоком. Например, весной химиче­ский состав поверхностно-склоновых паводковых вод уместно срав­нивать с составом подстилки или опада, а в межень — с составом тех пород, которые дренируются грунтовыми водами, питающи­ми поверхностный водоток.

Миграционные коэффициенты и миграционные ряды.В процессе функционирования ландшафта в каждой его элементарной ячей­ке — фации — происходит «вертикальная» (радиальная) мигра­ция элементов. В катенарно сопряженных фациях идет «горизон­тальное» (латеральное) перемещение веществ. В результате в раз­личных ярусах ландшафта одни элементы в больших или меньших количествах выносятся, другие — накапливаются. Определить ин­тенсивность этих процессов можно, сравнивая количество под­вижных элементов в разных ярусах ландшафта с количеством элементов инертных, относительно «неподвижных».

Наиболее устойчивым в зоне гипергенеза является кремнезем кварца, который с некоторым допущением можно считать непод­вижным или окислом-свидетелем.

Относительная же потеря или элювиально-аккумулятивный коэффициент равен:

В общем виде вычисление элювиально-аккумулятивных коэф­фициентов сводится к следующему. Допустим, что окисел А не­подвижный, а В — подвижный. В породе эти окислы содержатся в количествах Ах и Ви а в коре выветривания — в количествах А2и В2. Потеря окисла в коре выветривания равна:

Если коэффициент меньше нуля (отрицательный), значит, оки­сел выносится (элювиальный процесс), если больше нуля (поло­жительный) — накапливается (аккумуляция). Подобные вычисле­ния можно произвести для различных элементов и затем сравни­вать их по степени подвижности.

Относительный элювиально-аккумулятивный коэффициент (Л^эа), по М. А. Глазовской, — это отношение среднего содержания данного химического элемента в коре выветривания (либо в том или ином почвенном горизонте) к среднему содержанию в породе.

В качестве примера можно привести таблицу валового анализа в процентах на прокаленное вещество, по Б. Б.Полынову (табл. 6).

На основании данных табл. 6 все окислы элементов можно рас­положить по возрастающему значению полученных коэффициен­тов в следующий элювиально-аккумулятивный ряд:

Из этого ряда видно, что К, Са, Na, Ti, Si в коре выветри­вания находятся в меньшем количестве, чем в породе, т.е. про­исходит их убыль (А’эа 1), т.е. обладают меньшей подвижностью, чем первая группа элементов. В то же время о железе можно сказать, что его накопление абсолютно, так как элювиально-аккумулятивный коэффициент намного превышает единицу (4,10). Остаточное это железо или привнесенное со сто­роны, можно определить только при анализе всей ландшафтной обстановки.

Химический анализ может дополняться микроморфологиче­ским, при помощи которого можно отчетливо распознать флюи-дальную микроструктуру, свидетельствующую о миграции вторич­ных минералов в изучаемом горизонте.

В недавнее время было произведено уточнение смыслового со­держания некоторых коэффициентов и предложены другие на­звания.

Коэффициент радиальной дифференциации (Кр) обозначает от­ношение среднего содержания данного химического элемента в том или ином почвенном горизонте к среднему содержанию его в почвооб-разующей породе.

Кр характеризует относительное перераспределение химиче­ского элемента в вертикальном профиле элементарного ландшаф­та (фации). Этот термин был предложен М. А. Глазовской, Н. С. Ка-симовым и др. в 70-х гг. XX в. взамен употреблявшегося ранее тер­мина элювиально-аккумулятивный коэффициент (К^) (М. А. Глазов-ская, 1964). Замена термина была произведена ввиду его недоста­точной точности. В почвах и коре выветривания различное содер­жание элементов в разных горизонтах может быть связано не толь­ко с выщелачиванием и накоплением элементов, но довольно часто является результатом смены пород в вертикальном профиле эле­ментарного ландшафта, т.е. с его литологической гетерогенно­стью. Поэтому правильнее говорить о радиальной дифференциа­ции элементов без утверждения, что это результат исключительно элювиального и аккумулятивного процессов.

То же относится и к термину коэффициент латеральной диффе­ренциации (Кл). Он характеризует относительное перераспределе­ние по геохимическому сопряжению и означает отношение средне­го содержания элемента в минеральных горизонтах почв и коре вы­ветривания (рыхлых наносов) геохимически подчиненного элементар­ного ландшафта к его среднему содержанию в тех же горизонтах авто­номного ландшафта. Этот термин введен взамен термина коэффи­циент местной миграции <Кы).

Каскадные ландшафтно-геохимические системы.В отличие от эле­ментарных ландшафтно-геохимических систем (ЭЛГС) или элемен­тарных ландшафтов (фаций), где прослеживаются исключительно радиальные (нисходящие и восходящие) потоки химических элемен­тов, в геохимии ландшафтов выделяются каскадные ландшафтно-геохимические системы (КЛГС), представляющие собой парагене-тические ассоциации элементарных систем, целостность которых определяется потоками вещества, энергии от верхних гипсо­метрических уровней рельефа к нижним (М. А. Глазовская, 1976, 1981), т.е. объединяемые однонаправленными потоками. К каскад­ным геохимическим системам применим также термин арены, среди которых, по соотношению площадей начальных и конечных зве­ньев, выделяют: а) линейные, б) рассеяния, в) концентрации

(М.А.Глазовская, 1976, Н.П.Солнцева, 1984). Выделяют также КЛГС локальные (топологические), совпадающие с водосборами первого порядка (до нескольких квадратных километров) и регио­нальные — всех прочих размерностей. При этом, даже локальные системы далеко не всегда оказываются монолитными, т.е. более или менее однородными в геологическом строении, не включаю­щими реликтовые элементы прошлых эпох. Чаще они бывают гете-ролитны; гетеролитность, а также гетерохронность — непремен­ная черта всех региональных КЛГС.

В зависимости от поставленных целей исследования выбирается один из трех типов моделей каскадных систем (табл. 7). Первый тип — модели функциональные или этологические латеральной геохимической миграции и дифференциации природных зон. Наи­более распространенный и сложный для использования третий тип моделей — гетеролитный и гетерохронный, включающий разно­родные геологические отложения и разновозрастные элементы ландшафтов, названный моделями структурной геохимической дифференциации.

Первый тип моделей удобен для изучения суточных, сезонных, годовых процессов (преимущественно на локальных, монолитных синхронных системах), в котором литология и климатические усло­вия, а также возраст относительно постоянны. Такие модели раз­рабатываются главным образом на стационарах, реже в процессе полустационарных исследований (В.А.Снытко, 1978 и др.).

Модели второго типа лишь условно называются миграцион­ными, так как во всех трех моделях изучается миграция элементов. В этом типе моделей в отличие от первого исследуется суммарный эффект миграционных процессов продолжительностью десятки,

‘ См.: Ландшафтно-геохимические основы фонового мониторинга природной среды. — М., 1989.

сотни, первые тысячи лет, т. е. периода, сопоставимого с длитель­ностью формирования генетического профиля современных почв. При этом система должна иметь более или менее однородный лито-и палеогеохимический фон. Именно этот тип моделей часто ис­пользуется для установления основных особенностей латеральной геохимической миграции и дифференциации природных зон.

Наиболее распространенный и одновременно сложный для ис­пользования — третий тип моделей (гетеролитный и гетерохрон-ный), включающий разнородные геологические отложения и раз­новозрастные элементы ландшафтов, названный моделями струк­турной геохимической дифференциации. Исследования с исполь­зованием этого типа моделей позволили перейти к ландшафтно-геохимическому районированию обширных территорий, в том числе для целей мониторинга.

Ландшафтная катена. Термин «катена» введен почвоведами (Miln, 1935). Изначально он означает ряд взаимосвязанных разновидно­стей почв, расположенных на склоне. Связь между ними осуще­ствляется под действием сил гравитации в основном водным сто­ком, но еще не канализированным, не собранным в ручьи (так называемый делювиальный, плоскостной смыв), поэтому изна­чально термин в его классическом виде можно применить и к ПТК, но лишь фациального ранга (к цепочке фаций на склоне). На эле­ментарных (фациальных) катенах или микрокатенах (рис. 12) выявляются наиболее тесные, непосредственные связи; здесь ярко

видны различия между поступлением и выносом веществ в разных фациях.

Термин широко вошел в геохимию ландшафтов, обогатившись Представлением о сопряженных природных комплексах, объеди­няемых однонаправленной миграцией химических элементов.

В элювиальные (автономные) фации, расположенные в верх­нем звене катены, поступление веществ происходит только из ат­мосферы, вынос — через фильтрацию вниз (в радиальном направ­лении) и испарение в атмосферу. Кроме того, вынос осуществля­ется с латеральным (боковым) стоком. В трансэлювиальных фаци­ях, в верхней (выпуклой) части склона, основным процессом становится латеральный вынос, т. е. транзит материала, поступаю­щего сюда сверху, из автономных фаций с поверхностным и внут-рипочвенным стоком и следующего далее вниз по склону. В ниж­ней части склона, в трансаккумулятивных фациях, как только склон становится вогнутым, частицы теряют скорость и начинается их накопление, происходит частичная аккумуляция принесенного сверху материала. В супераквальных фациях уровень грунтовых вод приближен к поверхности, и фации получают подпитку снизу — дополнительные вещества в процессе капиллярного поднятия вла­ги. Наконец, субаквальные (подводные) фации — особые природ­ные комплексы, режим которых определяется, в первую очередь, водоемом, но, конечно, и влиянием веществ, принесенных сверху, из природных комплексов его бассейна.

Главное заключается в том, что в катене всегда происходят три процесса — вынос, транзит и аккумуляция, поэтому есть хотя бы три звена: автономное (иначе — автоморфное, элювиальное), тран­зитное и аккумулятивное. Автономное звено во многом определяет цепь дальнейших трансформаций, поэтому оно называется глав­ным, а остальные — подчиненными.

Катена может заканчиваться не водоемом, а, например, сухой котловиной или делювиальным шлейфом, и тогда сопряжение будет неполным. Среди элювиальных фаций могут встретиться замкну­тые понижения — элювиально-аккумулятивные фации (М. А. Глазов-ская, 1964, 2002). Трансаккумулятивные фации часто характе­ризуются одновременно и накоплением, и выносом материала, и тогда их правильнее было бы называть трансэлювиально-аккумуля­тивными.

При геохимическом изучении ландшафтных катен, в первую очередь, интересно установить характер взаимоотношения между почвообразующей породой и почвой. Н.С.Касимов (И.П.Гаври-лова, Н.С.Касимов, 1989) различает три типа литогеохимической Дифференциации катен: 1 — монолитные, характеризующиеся оди­наковым (монотонным) составом почвообразующих пород; 2 — ге-Теролитные, с концентрацией элементов в породах подчиненных позиций (в нижней части склона); 3 — гетеролитные, с обеднени-

ем пород от автономных элементарных ландшафтов к подчинен­ным (вниз по катене).

Подобно миграции элементов в почвах можно выделить три типа латерально-миграционной дифференциации катен: 1 — аккумуля­тивный, с концентрацией элементов в почвах подчиненных пози­ций; 2 — транзитный, без существенных различий в верхнем и нижнем звеньях катены; 3 — транзитный, с обеднением гетеро­номных почв относительно автономных.

Сочетание этих видов дифференциации дает девять возможных видов латеральной геохимической сопряженности почв и почво-образующих пород в катенах. Это характеризует геохимическую топо- и литосенсорность почв, т. е. их способность изменять свой химический состав в пространстве в связи с изменением рельефа и химизма почвообразующих пород.

Выявление на микрокатенах геохимической сопряженности между почвой и почвообразующей породой имеет очень важное значение для понимания связей между биотой и геомой и тенден­ций динамики ПТК. Не зная, что такое катена, нельзя заниматься экологическими проблемами: измеряя загрязнение, мы обязательно должны оценить его в подчиненных, аккумулятивных комплек­сах, наоборот, оценивая потенциальное плодородие полей, не­пременно надо отбирать пробы в автономных комплексах.

В современном ландшафтоведении получил признание термин ландшафтная катена (В. А. Николаев, 1990), обозначающий цепочку закономерно сменяющих друг друга морфологических единиц ланд­шафта (фаций, подурочищ, урочищ, местностей) от водораздела вниз по склону, к его подножию и до ближайшего водоприемного объекта, связанных однонаправленным потоком вещества и энер­гии.

По-видимому, говоря о ландшафтных катенах, наряду с мик-рокатенами, можно говорить и о гораздо более сложных мезо-, макро- и мегакатенах (В. А. Николаев, 1990). Ярким примером ре­гиональных макрокатен являются катенарные сопряжения ланд­шафтов полесий — ополий, характерных для юга лесной зоны Вос­точно-Европейской равнины. Эти катены, многократно повторяясь (с некоторыми вариациями), образуют широкий пояс полесий и ополий, протянувшийся от Западной Европы до Предуралья.

Ландшафты полесий и ополий сопряжены в своем происхожде­нии и обусловливают контрастную дифференциацию природных условий Центра России на острова более южного, широколиствен­но-лесного и лесостепного облика (ополья), и окружающие их пониженные равнины — более северного, таежного облика (поле­сья). Ополья и похожие на них предополья — возвышенные, эро-зионно расчлененные, сложенные лёссовидными суглинками; по­лесья — низменные, песчаные, мало эродированные. Казалось бы, что переходные ландшафты предполесий (почти полесий) — долж-

ны занимать и промежуточное высотное положение. Но, вопреки прежним представлениям (рис. 13), предполесья оказались, как пра­вило, на той же высоте, или даже выше, чем ополья (рис. 14 и 15), и это обстоятельство может помочь в выработке гипотез о генезисе этих ландшафтов.

Известное явление фёнового эффекта обычно связывается с при­родой горных территорий, так как при больших перепадах высот оно очень ярко выражено. Но и на равнине, как и в горах, орогра­фия способствует преобразованию воздушных масс по мере их продвижения (в умеренных широтах в средней полосе Русской рав­нины — на восток, так как преобладает западный перенос). Из-за относительно пониженного положения полесий (рис. 15), вслед-

ствие адиабатического расширения столба воздуха над полесьем понижаются температура и давление, создается недонасыщенность воздуха водяным паром, а вследствие этого — возможность допол­нительного насыщения его особенно в период вегетации транспи-рационной влагой над этими обширными, значительно залесен­ными низменностями. Впоследствии в процессе дальнейшего про­движения воздушных масс на восток и надвигания их на слабо-выпуклые верхние части склонов местных возвышенностей (где располагаются ландшафты предполесий), при адиабатическом сжа­тии происходит потеря влаги, выпадение осадков. Далее, в полосе перехода (где расположены ландшафты предополий) наблюдается нормальный режим увлажнения (соответствующий данной подзо­не и данному сектору материка), и, наконец, на восточных мак­росклонах местных возвышенностей — фёновый эффект, способ­ствующий образованию ополий (ландшафтов более южного обли­ка, с серыми лесными почвами или с черноземами).

Чем больше и глубже котловина полесья, тем ярче выражен эффект. Таким образом, каждый ландшафт имеет свой климат, как указывал Н. А. Солнцев. От климата зависят и процессы преоб­разования почвообразующей породы, и образования почвы.

В распределении полесий, предполесий, ополий, предополий, кроме поверхностного стока, по-видимому, сказывается явление механического переноса и сепарации твердых частиц ветром. Об­ширные выположенные песчаные равнины полесий, наподобие гигантских котловин выдувания, поставляют песок и пыль в воз­душный поток, направленный к востоку. Часть этого материала, в первую очередь крупнозернистого песка, переносится на неболь­шие расстояния (подобно метелевому переносу снега) и осажда­ется на близлежащих плоскоравнинных территориях полесий, а также на пологих склонах западной экспозиции местных возвы­шенностей (в предполесьях). Чем мельче частицы, тем дальше они могут пролететь от очага развеивания. Вследствие этого на склонах западной экспозиции, вплоть до вершинной поверхности поло­жительных форм рельефа, почвообразующие породы могут быть и песчаными, и супесчаными, реже — суглинистыми. Здесь и фор­мируются ландшафты предполесий. Но самая мелкая пыль активно осаждается за высотным барьером, на склоне противоположной экспозиции, где формируется лёссовый покров, сначала предопо-

‘ лий (с лёссовидными суглинками и супесями), а затем уже с гос-подством лёссовых пород, свойственных опольям.

Больше всего осадков выпадает на ветроударных склонах, за­нятых предполесьями, о чем свидетельствует их маломощный чет­вертичный покров: коренные (часто карбонатные) породы здесь залегают ближе всего к поверхности, порой обнажаются в поч­венной прикопке. Получается, что предполесья несколько боль­ше подвержены действию ветра и воды, хотя сама эрозия здесь в большей мере плоскостная, так как эрозионных форм почти нет или они слабо выражены (лощинообразные, с пологими скло­нами).

Таким образом, если под катеной подразумевать ряд ПТК от вершины возвышенности до водоприемного понижения, то в це­почке ландшафтов полесье — ополье мы имеем две мезокатены: предполесье — полесье—долина реки и пред ополье — ополье—до­лина реки. Но обе эти катены тесно связаны между собой преобла­дающим западным переносом воздушных масс и составляют не­прерывную цепь геохимически и геофизически взаимосвязанных и взаимозависимых природных комплексов. Отсюда следует важ­ный методический вывод: во-первых, надо исследовать не только ополье как таковое (в данном случае это скорее аналитический подход), но и всю ландшафтную катену, началом которой оно является. А во-вторых, изучать не только каждую катену в отдель­ности, но и их цепь в непрерывном взаимодействии (синтез, ин­тегральный подход). Без тщательного анализа невозможна инте­грация, поэтому очень важна постоянная готовность к разноуров­невому анализу и синтезу.

Ф.Н. Мильков (1974) ввел в географию понятие о склоновой микрозональности ландшафтов. Природные комплексы склонов — парагенетические системы, тесно связанные в своем происхожде­нии и развитии однонаправленными склоновыми процессами. Это и есть ландшафтные катены. Считая, что выпукло-вогнутые скло­ны наиболее широко распространены на суше, Ф. Н. Мильков вы­делил на их примере четыре основные склоновые ландшафтные микрозоны — А, В, С, D.

Микрозона А — пологие присетевые и приводораздельные скло­ны, где зональные черты ландшафта мало нарушены склоновыми процессами. Их можно отнести к элювиальным ПТК или же к трансэлювиальным с преобладанием элювиальных процессов. Мик­розона В — прибровочная часть склона, чаще всего выпуклая, зна­чительной крутизны, с проявлением процессов энергичного смы­ва почв, обычно более сухая. Это типичные трансэлювиальные ПТК. Микрозона С — средняя часть склона, где процессы плоскостного смыва ослабевают и начинается аккумуляция материала. ПТК этих участков можно отнести к переходным между трансэлювиальны­ми и трансаккумулятивными. Микрозона D расположена на стыке

склона с равниной. Здесь образуются делювиальные шлейфы. ПТК этой микрозоны трансаккумулятивные.

В зависимости от формы склона микрозоны могут быть развиты по-разному. Например, на крутом выпуклом склоне господствует микрозона В; микрозоны А и D развиты слабо; микрозона Сможет отсутствовать вовсе. На склонах другой формы могут быть развиты все зоны, но ширина их может оказаться очень различной. Слож­ные склоны рассматриваются как совокупность простых, на них соответственно усложняется и чередование микрозон. Например, для древнеоползневого склона характерен следующий ряд: А, В, С, В, С, В, С, D; для свежего оползневого склона — А, В, D, В, С, D.

Ф. Н. Мильковым и его учениками построены классификации систем склоновых ландшафтных микрозон с учетом как природ­ных, так и антропогенных факторов (Бережной, 1983 и др.).

Комплексное ландшафтное профилирование как самостоятель­ный вид работ или как один из методических приемов картогра­фирования чаще всего является ни чем иным, как изучением кате-нарно сопряженных ПТК или склоновой ландшафтной микрозо­нальности, выявлением свойств склоновых ПТК, пространствен­ного их размещения, приуроченности к определенным геолого-геоморфологическим условиям, особенностей радиальных и лате­ральных связей.

Источник статьи: http://helpiks.org/5-34449.html

Читайте также:  Дачные беседки кирпич мангал
Оцените статью