CC BY
300ЛАНДШАФТОВЕДЕНИЕ И ГЕОХИМИЯ
УДК 911.52:550.4
Д. В. Московченко
ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИПОЛЯРНОГО И СЕВЕРНОГО УРАЛА
Рассмотрен микроэлементный состав почв, почвообразующих пород и донных отложений Приполярного и Северного Урала. Литогеохимический фон характеризуется показателями, близкими к кларку литосферы, за исключением меди и никеля, концентрации которых приблизительно вдвое меньше кларка. В органогенных горизонтах почв происходит аккумуляция халькофильных элементов, главным образом цинка и кадмия. Для полугидроморфных условий с господством восстановительной глеевой обстановки характерно интенсивное накопление хрома и никеля. В условиях постоянного переувлажнения и обводнения, характерного для болот, наиболее интенсивно накапливаются свинец, цинк, в меньшей степени — медь.
Геохимия ландшафтов, микроэлементы, Приполярный Урал.
Введение
Геохимические особенности ландшафтов Северного и Приполярного Урала до настоящего времени исследованы слабо, несмотря на то что этот район во многом является ключевым при изучении закономерностей формирования вещественного состава прилегающих территорий. Роль Уральских гор как источника материала для почвообразующих пород и почв Западной Сибири не подвергается сомнению, и один этот факт делает ландшафтногеохимические исследования Урала крайне актуальными. В ряде обзорных работ, посвященных анализу микроэлементного состава почв и почвообразующих пород Западной Сибири [Сорокина и др., 2001; Сысо, 2007], априори отмечается, что почвы Урала и Приуралья обогащены микроэлементами по сравнению с равнинной территорией. Однако фактический материал, подтверждающий эту точку зрения, в указанных работах не приводится.
Геологами доказано наличие на Приполярном и Полярном Урале значительных месторождений железных, марганцевых, хромитовых, вольфрам-молибденовых руд, подтверждены запасы золота, свинца, цинка [Юшкин, 2006]. Ультраосновные породы горного массива Косьвинский Камень (Северный Урал) характеризуются повышенным содержанием хрома, никеля, кобальта, железа, магния, с превышением кларка (по А. П. Виноградову) в 512 раз [Михайлов, Михайлова, 1967]. В черных сланцах восточного склона Приполярного Урала выявлены аномально высокие концентрации ряда микроэлементов — холма, марганца, ванадия, титана, фосфора [Габов, 2007]. В связи с этим возникает вопрос: является ли наличие значительных рудных месторождений фактором обогащения почвообразующих пород и почв региона и насколько сильно ландшафты Урала по своим биогеохимическим особенностям отличаются от прилегающих равнинных территорий? Необходимо также отметить, что начавшееся промышленное освоение Приполярного Урала требует всестороннего изучения особенностей природной среды, в том числе и закономерностей миграции и аккумуляции веществ, что является основой для прогнозной оценки устойчивости ландшафтов к химическому загрязнению.
Характеристика района исследований
Приполярный Урал является наиболее высоким участком Уральских гор. Его развитие связано с крупным воздыманием оси Центрально-Уральского антиклинория — Ляпинского антиклинория [Урал и Приуралье, 1968]. Хребты центральных частей Ляпинского антиклинория, сложенные кварцитами, приурочены к крыльям антиклинальных складок либо к синклиналям. В ядрах антиклинальных структур находятся более древние, но легко разрушающиеся протерозойские слюдисто-кварцитовые и филлитовые сланцы, областям их распространения соответствуют понижения рельефа. Песчаные четвертичные отложения предгорий отличаются повышенным содержанием неустойчивых при выветривании минералов (пироксен и амфиболы), в составе легкой фракции этих пород в большом количестве содержатся полевые шпаты. И те, и другие минералы служат при почвообразовании важным источником оснований. Значительное количество щебня является источником пополнения почвы илистыми частицами, образующимися в процессе выветривания, которое интенсивно происходит в поверхностных горизонтах [Там же].
Ландшафтно-геохимическая структура, вследствие значительной расчлененности рельефа, отличается четкой типологической дифференциацией. На среднегорье (высоты 700-1000 м) господствуют элювиальные и трансэлювиальные типы фаций — гольцовые ландшафты с покровами каменных россыпей (рис. 1), при снижении отметок высот переходящие в горные кустарничко-во-моховые, кустарничково-лишайниковые тундры, затем в лиственничные, березовые и еловые редколесья. Почвообразующие породы здесь образовались преимущественно из переотложенных продуктов выветривания кислых и средних коренных пород [Атлас..., 1971].
Рис. 1. Тундрово-гольцовые ландшафты Приполярного Урала
На участках горных тундр и горно-тундровых редколесий почвенный покров представлен слаборазвитыми почвами. Слаборазвитые почвы (петрозе-мы), в строении профиля которых наблюдается маломощный торфянисто-опадный и иллювиальный горизонты, отличаются укороченностью профиля, большой долей щебня, имеют кислую, реже — слабокислую реакцию. Под редколесьями распространены главным образом горные подзолы иллювиально-железистые, отличающиеся коротким (20-25 см) профилем и слабо выраженным иллювиированием железа.
Таежный пояс низкогорных ландшафтов (трансэлювиальные фации) распространяется до высот 500-600 м. Пояс северотаежных лесов расположен по нижним частям горных склонов, эдификаторами древесного яруса являются ель и береза. Предгорная часть охватывает верховья рек Ляпин, Хул-га Манья, Полья и Щекурья. Территория представляет собой плоскую, местами пологоволнистую равнину с абсолютными отметками высот 40-90 м, с доминированием темнохвойных, реже — сосновых лесов. Центральные части плоских водоразделов покрыты верховыми кустарничково-сфагновыми бугристыми болотами. На Северном Урале изучение ландшафтов проведено в истоках р. Сев. Сосьва. Горная часть Северного Урала состоит из ряда отдельных вершин, разделенных впадинами, по которым протекают многочисленные ручьи и реки. Широкая амплитуда высотных отметок обусловливает разнообразие ландшафтно-экологических рядов. Вершины горных массивов представляет собой участки с каменистыми россыпями, состоящими из мета-морфизированных сланцев и покрытыми сообществами лишайников, кустарничков, с фрагментами горно-тундровых примитивных почв. Привершинные части склонов покрыты кустарничково-моховыми с ерником каменистыми тундрами на горно-тундровых сухоторфянистых и горно-тундровых примитивных фрагментарно оторфованных почвах. Значительные по площади участки практически лишены растительности. По мере снижения абсолютных отметок высот горные тундры постепенно переходят в редколесья. Состав древесных пород редколесий смешанный, здесь в равной степени встречаются береза, ель и лиственница, несколько реже — сосна. Напочвенный покров кустарнич-ково-лишайниковый, несомкнутый. Почвы имеют маломощный профиль и значительную долю щебня в составе почвенных генетических горизонтов. Нижние части пологих склонов заняты березово-елово-кедровыми, березово-сосново-еловыми кустарничково-зеленомошными лесами. На обследованном участке наблюдается чередование подзолов и горных подбуров. Профиль подбуров состоит из подстилочно-торфяного горизонта, иногда с существенной примесью грубогумусового материала, мощностью 2-4 см, залегающего на альфегумусовом горизонте бурого, иногда темно-бурого цвета, постепенно переходящем в почвообразующую породу. Подбуры формируются в условиях свободного поверхностного и внутрипочвенного дренажа на рыхлых отложениях легкого гранулометрического состава, залегающих на щебнистых продуктах выветривания.
На формирование химического состава почв предгорий большое влияние оказывают факторы внутрипрофильного перераспределения веществ, обусловленные биохимическими процессами. Энергично идет образование кислых водорастворимых органических соединений — фульвокислот. Низкое содержание сильных оснований (Са, Мд, Ыа, К) в золе при отсутствии их подвижных форм в горных породах обусловливает кислый характер почвенных растворов [Перельман, 1975].
Материалы и методы
Изучение ландшафтно-геохимических особенностей низкогорий и предгорий Приполярного Урала было проведено нами в верхнем течении рек Хул-га и Народа. Также был обследован участок Северного Урала в истоках р. Сев. Сосьва (рис. 2).
В ходе исследований описаны основные типы топогеосистем и их сопряжения на ландшафтно-геохимических профилях (катенах), пересекающих различные элементы рельефа. В пределах каждой ландшафтно-геохимической катены, в зависимости от ее протяженности, были сделаны 3-4 почвенных разреза и отобраны пробы из различных генетических горизонтов почв. Отбор проб сопровождался описаниями морфологии почвенного профиля. Также были отобраны пробы донных отложений рек Хулга и Манья. Определение содержания микроэлементов и железа выполнено методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Содержание валовых форм определялось в аналитическом центре Института геологии и минералогии СО РАН (аналитик Н. В. Андросова). Содержание кислоторастворимых форм по методике РД 52.18.191-89 с экстрагированием азотной кислотой определено в химической лаборатории ИПОС СО РАН (аналитик Т. А. Кремлева). Для характеристики распространенности и перераспределения веществ в геосистемах вычислены кларки концентрации элементов (КК) — отношения их содержания к кларкам почв по А. П. Виноградову, коэффициенты радиальной
дифференциации (Кр) — отношение содержания химических элементов в органогенных горизонтах к почвообразующим породам, коэффициенты латеральной дифференциации (Кл) — отношение содержания элемента подчиненных ландшафтов к геохимически автономным.
Результаты и обсуждение
Обобщенные результаты элементного состава различных природных объектов отражены в табл.
Содержание химических элементов (валовые формы) в природных объектах
Объект опробования Ре Мп Сг гп 1\П Си РЬ Со С<^
Почвы: Органогенные горизонты, п = 9 Минеральные горизонты, п = 21 1,71 0,45 3,60 0,95 841 0,99 785 0,92 25,0 0,13 73,4 0,37 97,4 1,95 68,8 1,38 15,8 0,40 25,2 0,63 98 0,49 14,5 0,73 8,6 0,86 65 0,65 84 0,84 12,9 1,29 0,41 0,82 0,08 0,16
Донные отложения п = 3 8,4 1,81 522 0,52 28,5 0,34 48 0,58 58 0,1 16,1 0,34 23,3 1,46 14 0,78 0,05 0,38
Почвообразующие породы, п = 3 4,5 0,97 927 0,93 68 0,82 83 1,0 32 0,55 24,7 0,53 14,7 0,92 17 0,94 0,09 0,69
Примечание. Числитель — абсолютное содержание (микроэлементы — мг/кг, Ре — %), знаменатель — кларк концентрации КК (почвы — по отношению к кларку почв, породы и донные отложения — по отношению к кларку литосферы по А. П. Виноградову [Справочник..., 1990])
Для обследованных почв характерно значительное варьирование содержания железа — от 0,1 до 5.8 %. Среднее содержание железа в минеральных горизонтах примерно равно кларку, органогенные горизонты почв содержат железа вдвое меньше, чем минеральные. Минимальное содержание железа (0,1 % абс. сухого веса) отмечено в слаборазложившемся сфагновом торфе верховых болот, в торфах болот переходного типа концентрация Ре увеличивается до 1,9 %. Полученные значения соответствуют среднему содержанию железа в торфах центральной части Западной Сибири, где содержание Ре (в % на абс. сухое в-во) в торфах верховых сфагновых болот составляет 0,08-0,40 %, в низинных болотах — обычно более 1 % [Архипов и др., 1997]. Содержание железа в пробах донных отложений изменяется в крайне широких пределах — от концентраций, свойственным железным рудам,— 19,5 % (среднее течение р. Манья) до крайне малых величин 0,2 % (р. Хулга). Среднее содержание превышает кларк литосферы. Различия в уровне концентрации железа связаны с особенностями литологии донных отложений и выпадения трехвалентного железа при поступлении болотных вод, богатых закис-ными формами Ре2+.
Максимальное содержание марганца (1760 мг/кг абс. сухого веса) отмечено в растительном опаде, что подтверждает высокую биофильность этого элемента. Однако в торфе биогенное накопление марганца не выражено. Крайне низкие концентрации Мп выявлены в подзолистом горизонте торфя-но-подзолов. Кислоторастворимые формы марганца значительно преобладают в минеральных горизонтах по сравнению в органогенными. В донных отложениях содержание марганца снижено по сравнению с породами и почвами, что связано с низкими водомиграционными коэффициентами этого элемента, для условий Среднего Урала составляющими 0,1-0,45 [Добровольский, Мельчаков, 1990].
Средняя концентрация меди приблизительно в 1,5 раза меньше кларка почв. Повышенные значения свойственны только почвам аккумулятивного типа фаций, где концентрация Си достигает 42 мг/кг. Минеральные горизонты почв в среднем содержат меди больше, чем органогенные. Медь довольно интенсивно накапливается в сфагновых мхах и дернине, однако торфяные горизонты обеднены этим элементом. Снижено, по сравнению с кларком литосферы, содержание меди в почвообразующих породах и донных отложениях. Содержание свинца в почвах, как правило, ниже кларка. Максимальная величина, превышающая кларк и ПДК для валовых форм, отмечена в пробе болотной почвы, в нижней части почвенного профиля, где концентрация этого элемента зависит от накопления на мерзлотном водоупоре. Сниженное содержание свинца отмечается на фоне близких к кларку показателей в почвообразующих породах. Высоким содержанием свинца характеризуются также донные отложения.
Средняя концентрация цинка в фоновых почвах составила 97,4 мг/кг в органогенном горизонте и 68,8 мг/кг — в минеральном, что выше кларка почв. Максимальные концентрации гп, достигающие 167 мг/кг, выявлены в напочвенном опаде, минимальные — в подзолистом горизонте. Высокая миграционная активность цинка, с накоплением на биогенном геохимическом барьере, приводит к обогащению почв. При сопоставлении с данными по сопредельным районам [Сорокина и др., 2001; Сысо, 2007] очевидно, что почвы Приполярного и Северного Урала характеризуются повышенным содержанием этого элемента, с превышением концентраций, типичных для озерноаллювиальных и водно-ледниковых равнин Западной Сибири. Причиной этого является состав почвообразующих пород, зачастую обогащенных этим элементом. К примеру, в пробе почвы, отобранной в элювиальном типе фаций, на вершине увала высотой около 700 м в расщелинах скальных пород, содержание гп в минеральном субстрате составило 96 мг/кг, что выше кларка литосферы. Большинство почв отличаются низкими концентрациями никеля, не превышающими величину кларка. Для никеля характерно очень сильное варьирование — диапазон его концентраций в пробах составляет от < 1 до 51 мг/кг. Наиболее высокие концентрации никеля характерны для глееподзолистых почв аккумулятивных полугидроморфных типов фаций. Концентрация кадмия варьирует весьма значительно, от < 0,05 до 0,75 мг/кг. Среднее значение (0,19 мг/кг) меньше кларка почв. Кадмий накапливается в органогенных горизонтах, причем его биологическое накопление выражено очень отчетливо. Все повышенные значения выявлены в органогенных горизонтах.
Таким образом, литогенная основа ландшафтов характеризуется близкими к кларку концентрациями железа, марганца, хрома, кобальта, цинка и свинца и обедненностью медью и никелем. Биологическое накопление с последующим закреплением в напочвенной подстилке и торфе приводит к аккумуляции в органогенных горизонтах цинка, марганца, кадмия и свинца
На фоне околокларковых показателей большинства микроэлементов весьма активно происходит их вертикальное и латеральное перераспределение, что наглядно проявляется при исследовании состава генетических горизонтов различных типов почв.
Весьма широко в почвенном покрове низкогорий и предгорий Приполярного Урала представлены А1-Ре-гумусовые подзолы. Отличительной чертой подзолов на рассматриваемой территории является укороченность почвенного профиля и примесь щебнистого материала. Подзолы характеризуются высокой водопроницаемостью, промывным водным режимом, очень малой вла-гоемкостью. Широко известен факт четкой элювиально-иллювиальной диф-
ференциации химического состава подзолов, с минимумом содержания микроэлементов в подзолистом горизонте. Тем не менее, по данным проведенного опробования, минимум концентрации приходится на поверхностный органоминеральный горизонт, для которого характерны самые низкие показатели коэффициентов радиальной дифференциации Кр (рис. 3).
£ кр
■ Ре
□ Си
□ №
□ Со
■ Мп
□ 7п
□ РЬ
□ Сг
Рис. 3. Распределение элементов в профиле горного подзола иллювиально-железистого
Отсутствие накопления веществ в органоминеральном горизонте связано прежде всего с незначительным участием органического материала в его формировании, интенсивным вымыванием органических кислот и связанных с ними органоминеральных комплексов. Интенсивная миграция в нижние горизонты характерна даже для таких биофильных элементов, как цинк и марганец.
На обследованной территории Северного Урала проявление А!-Ре-гумусового процесса вследствие литологических и климатических факторов несколько иное и выражается в формировании горных подбуров, залегающих на щебнистых продуктах выветривания. Для подбуров характерна кислая реакция всего профиля, ненасыщенность основаниями, фульватный или гумат-но-фульватный состав гумуса [Классификация..., 2004]. Величина водородного показателя водной вытяжки, по данным исследований, составила 4,3-5,9 ед. рН. При анализе распределения микроэлементов по профилю подбуров четко выделяются две группы элементов: халькофильные элементы, относящиеся к группе биологического накопления (цинк и свинец), содержание которых максимально в напочвенной подстилке, и сидерофильные элементы (никель, хром), максимальное содержание которых наблюдается в нижней части профиля, на глубине 20-30 см. Интенсивность биологического накопления довольно велика, коэффициенты радиальной дифференциации цинка и свинца составляют 12,3 и 6,0 соответственно. При контакте с щебнистым элювием концентрация микроэлементов снижается (рис. 4).
Химическая характеристика почв аккумулятивного полугидроморфного типа фаций дается по результатам анализа образцов из почвенного разреза, заложенного на слабонаклонной поверхности надпойменной террасы р. Сев. Сосьва, покрытой елово-кедровым лесом, с подлеском из ольховника и шиповника и травяно-кустарничково-зеленомошным покровом. В строении поч-
о-
БИР(5-10 см)-
БИР(15-20 см)-
БИР(25-30 см)-
БС
0
5
10
15
20
25
Рис. 4. Распределение химических элементов в профиле подбура
венного профиля почвы под серогумусовым (дерновым) горизонтом залегает элювиальный горизонт, серовато-бурого цвета, мелкокомковатый, уплотненный, супесчаный. Ниже следует текстурный суглинистый горизонт бурого цвета с сизыми пятнами. На глубине 25-35 см его сменяет погребенный гумусовый горизонт, темно-бурого цвета, значительно темнее вышележащего, мелкокомковатый, легкосуглинистый, уплотненный. Ниже следует глеевый горизонт сизо-серых тонов, с редкими пятнами ожелезнения. Признаки глеевато-сти имеет и переходный горизонт к почвообразующей породе на глубине 70 см. Величина водородного показателя водной вытяжки изменяется от 4,3 в поверхностном органогенном горизонте до 5,9 ед. рН при переходе в почвообразующую породу. Биогенная аккумуляция микроэлементов выражена достаточно слабо. Отчетливо проявляется она только для кадмия и цинка — катионогенных халькофильных элементов. Биологическое накопление кадмия выражено сильнее, что объясняется его большей подвижностью в кислой среде. Известно, что кадмий в кислых средах гумидных ландшафтов энергично мигрирует в катионной форме и активно поглощается растениями [Перельман, Касимов, 1999]. Установленная В. С. Аржановой и П. В. Елпатьев-ским [1990] для лесных ландшафтов Приморья контрастная элювиально-иллювиальная дифференциация этого элемента в дерново-подзолистых почвах свойственна и глееподзолистым почвам на обследованной территории. Вертикальное распределение цинка в почвенном профиле, с неявно выраженным максимумом в дерновом горизонте и увеличением содержания в иллювиальном горизонте и почвообразующей породе (рис. 5), соответствует описанному ранее распределению 2п в профиле подзолисто-глееватых почв на суглинках в средней тайге Западной Сибири [Гаврилова, Павленко, 1969], где биогенное накопление цинка проявляется незначительно и содержание в гумусовом горизонте примерно равно содержанию в почвообразующей породе.
В иллювиальных горизонтах выражено накопление железа и сидеро-фильных элементов — хрома, никеля. Практически совпадают особенности внутрипрофильного распределения марганца и кобальта. У свинца и меди выделяется два иллювиальных максимума — в горизонте БТд и при переходе к почвообразующей породе. Подробное распределение свойственно глеевым почвам Западной Сибири [Гаврилова, Павленко, 1969] и связано с увеличением подвижности этих микроэлементов в глеевой обстановке.
ДУ-
Д[Щ
01 2345678
I Кр
■ Ре
□ Си
□ 1\П
□ Мп
■ гп
□ РЬ
□ С<^
Рис. 5. Распределение химических элементов в профиле дерново-подзолисто-глеевой почвы
Болотные почвы распространены в предгорьях на плоских и пологонаклонных водоразделах. В исследованных разрезах мощность торфяного горизонта болотных почв составляла от 8 до 35 см. Торф средне- и слабораз-ложившийся, сфагновый. Обычно над слоем торфа располагается мощный, до 12-15 см, слой очеса сфагновых мхов. Под торфяным горизонтом располагается минеральный горизонт, как правило, супесчаный или песчаный, серо-сизого цвета. Болотные верховые почвы имеют сильнокислую реакцию среды. В микроэлементном составе болотной верховой почвы обращает на себя внимание высокое содержание в поверхностном горизонте, состоящем из остатков сфагновых мхов, элементов-биофилов, прежде всего цинка и меди. В верхней части торфяного слоя наблюдается снижение концентрации практически всех микроэлементов (рис. 6). Нижняя часть торфяной залежи, состоящая из торфа переходного типа, как правило, имеет более богатый микроэлементный состав. За исключением свинца и хрома, здесь концентрация микроэлементов выше, чем в толще сфагнового верхового торфа. Для элементов группы железа (Ре, Сг, Ы1, Со) характерно возрастание концентраций в минеральной толще.
Аллювиальные почвы описаны нами на участке поймы р. Мал. Сосьва при слиянии с р. Бол. Сосьва. Аллювиальные почвы развиты на поверхности, сложенной супесями и песками, покрытой высокотравным ивняком. В профиле почвы под слоем дернины залегает темно-серый супесчаный горизонт со слабо выраженной слоистостью. В нижней части профиля наблюдаются сизые пятна и железистые конкреции.
Проведенные анализы микроэлементного состава свидетельствуют, что для аллювиальной почвы характерны равномерное распределение в профиле меди, никеля, хрома и незначительная элювиально-иллювиальная дифференциация марганца и свинца с накоплением в дерновом горизонте. В распределении цинка наблюдаются отчетливо выраженный минимум в средней части профиля и накопление в нижней, оглеенной части профиля (рис. 7).
Таким образом, вертикальное распределение микроэлементов в ландшафте зависит от ряда факторов. Биогенная аккумуляция, которая характерна для цинка, кадмия, в меньшей степени — марганца и свинца, обусловли-
вает повышение концентраций этих элементов в дерновом горизонте, торфе, напочвенном опаде. Подзолистый горизонт обычно характеризуется минимальными концентрациями химических элементов.
□ са
■ Сг
□ РЬ
□ Zn
■ Мп
□ Со
□ N1
■ Си
□ Ее
Рис. 6. Распределение химических элементов в профиле болотной верховой почвы
20
! 40
ю
>.
с
60-
80
□ Сг
□ Мп
□ №
□ РЬ
■ 7п
□ Си
1
Кр
Рис. 7. Распределение химических элементов в профиле аллювиальной дерновой почвы
Распределение элементов в почвенном профиле зависит от их геохимических свойств. Выделяются две группы химических элементов: элементы, содержание которых понижено в торфе и напочвенном опаде (железо, кобальт, никель, хром), и элементы, накапливающиеся в органогенных горизонтах (цинк и кадмий). Выявленные закономерности характерны как для валовых, так и для кислоторастворимых форм металлов (рис. 8). Таким образом, в минеральной толще преобладают сидерофильные элементы, а в органогенных горизонтах — халькофильные.
Различия характерны не только для вертикальной, но и для горизонтальной структуры почвенного покрова. Особенности латеральной миграции элементов отражает график, построенный на основании анализа состава минеральных горизонтов почв различных типов фаций — от фаций элювиальных ландшафтов до аккумулятивных гидроморфных и полугидроморфных (рис. 9). Элювиальный тип, представленный фацией ерниковых кустарничково-ли-шайниковых горных тундр, отличается крайне малой мощностью почвенного
о
Т1
Т2
С
5
профиля, состоящего из сухого торфа мощностью 2-3 см и залегающего под ним суглинка, перемешанного с крупными обломками горных пород. Микро-элементный состав, по отношению к кларку почв (по А. П. Виноградову), характеризуется повышенными концентрациями цинка и свинца, близкими к кларковыми показателям концентрациями Ре и Со и сниженными — Си, Ы1, Сг, Мп. Трансэлювиальный тип описан на выположенной поверхности склона увала с абс. отметками высот около 700 м, занятого ерниково-кустарничково-моховой тундрой. Минеральная толща маломощной почвы имеет признаки оподзоливания, проявляющиеся в образовании осветленного супесчаного горизонта мощностью 2-3 см, залегающего под тонким слоем торфа. Ниже подзолистого горизонта залегает светло-бурый иллювиальный горизонт с большим количеством щебнистого материала. Здесь были отмечены минимальные концентрации микроэлементов и железа, значительно ниже почвенного кларка.
Со
Мп
Ре,%
40
РЬ
100
гп
а
Ре,1
80
С<^
РЬ
гп
б
Рис. 8. Содержание микроэлементов (мг/кг) и железа (%) в почвах Приполярного и Северного Урала:
1 — органогенные горизонты, 2 — минеральные горизонты; а — валовые формы; б — кислоторастворимые формы
Трансэлювиально-аккумулятивный тип (ТЭА), описанный на примере фации кустарничково-лишайниково-зеленомошного березово-соснового леса на участке надпойменной террасы, характеризуется более высокими концентрациями микроэлементов, чем в условиях трансэлювиальных ландшафтов (за исключением гп). Несмотря на то, что почвенный покров сложен иллювиально-железистыми подзолами, здесь отмечено аккумулирование Мп (в напочвенной подстилке), а также близкие к содержанию в элювиальных фациях концентрации хрома, никеля, кобальта. Подзолы иллювиально-железистые надпойменных террас р. Хулга отличаются более богатым элементным составом, чем их горные аналоги. Трансакумулятивный тип, охарактеризованный по результатам исследований фаций темнохвойных кустарничково-зеленомошных лесов с глееподзолистой почвой на щебнистом элювии, отличается увеличением содержания железа и относительно низким содержанием никеля, кобальта. В аккумулятивном типе выделены гидроаккумулятивный и
полугидроморфный подтипы, в зависимости от ландшафтно-геохимического барьера, на котором происходит накопление веществ. Для полугидроморф-ных условий с господством восстановительной глеевой обстановки характерно интенсивное накопление хрома, никеля, меди, кобальта и в меньшей степени — цинка. В условиях постоянного переувлажнения и обводнения, характерного для болот, наиболее интенсивно накапливаются свинец, цинк, в меньшей степени — медь, никель и кобальт. Аккумулятивные ландшафты характеризуются относительно богатым микроэлементным составом.
□
□ Fe
□ №
□
■ Pb
□ Zn
■ а
□ Cd
□ Mn
Рис. 9. Среднее содержание химических элементов в минеральных горизонтах почв различных ландшафтно-геохимических типов фаций:
Э — элювиальные, ТЭ — трансэлювиальные, ТЭА — трансэлювиально-аккумулятивные,
ТА — трансаккумулятивные, Аг — аккумулятивные гидроморфные,
Апг — аккумулятивные полугидроморфные
Заключение
Таким образом, особенности радиальной и латеральной миграции элементов в значительной степени зависят от их геохимических свойств. Биогенная аккумуляция характерна для халькофильных элементов ^п, Cd, ^, Pb), что находит выражение в увеличении содержания их в поверхностных горизонтах почв. Преобладающими факторами формирования химических свойств почв являются природные процессы: распространение почвообразующих пород, геоморфологические и климатические условия, особенности биологического накопления микроэлементов, характер геохимических барьеров. Для полугидроморфных условий с господством восстановительной глеевой обстановки характерно интенсивное накопление хрома, никеля. В условиях постоянного переувлажнения и обводнения, характерного для болот, наиболее интенсивно накапливаются свинец, цинк, в меньшей степени — медь. В кислых почвах повышается доля подвижного железа, осаждение которого отмечено на кислородном барьере в поймах и донных отложениях рек. Содержание микроэлементов в породах и почвах Приполярного и Северного Урала в среднем выше, чем на равнинных территориях севера Западной Сибири, однако превышение кларков фиксируется спорадически.
Аржанова В. С., Елпатьевский П. В. Геохимия ландшафтов и техногенез. М.: Наука, 1990. 196 с.
Архипов В. С., Бернатонис В. К., Резчиков В. И. Железо в торфах центральной части Западной Сибири // Почвоведение. 1997. № 3. С. 345-351.
Атлас Тюменской области. М.; Тюмень: ГУГК, 1971. Вып. 1. 216 с.
Габов С. М. Черные углеродсодержащие сланцы неркаюсского комплекса восточного склона Приполярного Урала // Вестн. Ин-та геологии КомиНЦ УрО РАН. 2007. № 8. С. 21-22.
Гаврилова И. П., Павленко И. А. Особенности распределения микроэлементов в почвах на покровных суглинках средней тайги Западной Сибири // Микроэлементы в ландшафтах Советского Союза. М.: Изд-во МГУ, 1969. С. 13-24.
Добровольский В. В., Мельчаков Ю. Л. Динамика массообмена металлов в ландшафтно-геохимических условиях Среднего Урала // Природные и антропогенноизме-ненные биогеохимические циклы. Тр. Биогеохимической лаборатории. Т. 21. М.: Наука, 1990. С. 89-99.
Классификация и диагностика почв России / Отв. ред. Г. В. Добровольский. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
Михайлов Р. П., Михайлова И. С. Некоторые геохимические особенности под-гольцового пояса Косьвинского Камня // Растительность лесотундры и пути ее освоения. Л.: Наука, 1967. С. 146-150.
Перельман А. И. Геохимия ландшафта. М.: Высш. шк., 1975. 342 с.
Перельман А. И., Касимов Н. С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 763 с.
Сорокина Е. П., Дмитриева Н. К., Карпов Л. К. и др. Анализ регионального геохимического фона как основа эколого-геохимического картирования равнинных территорий: на примере северной части Западно-Сибирского региона // Прикладная геохимия. Экологическая геохимия. 2001. № 2. С. 316-338.
Справочник по геохимии / Войткевич Г. В., Кокин А. В., Мирошников А. Е. и др. М.: Недра, 1990. 480 с.
Сысо А. И. Закономерности распределения химических элементов в почвообразующих породах и почвах Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. 277 с.
Урал и Приуралье. М.: Наука,1968. 461 с.
Юшкин Н. П. Урал промышленный — Урал Полярный // Вестн. Ин-та геологии КомиНЦ УрО РАН. 2006. № 1. С. 13-14.
ИПОС СО РАН, г. Тюмень
D. V. Moskovchenko
LANDSCAPE AND GEOCHEMICAL DISTINCTIONS OF SUBPOLAR AND NORTH URALS
The article considers microelement composition of soils, native rocks and benthic sediments of Subpolar and North Urals. The lithogeochemical background is characterized by the indexes close to clarke of llithosphere, except copper and nickel which concentrations are approximately twice less than that of clarke. What occurs in organogenic layers of the soils being the accumulation of chalcophile elements, mainly of zinc and cadmium. Semihydromorphic conditions, with domination of reducing gley circumstances, are characterized by intensive accumulation of chrome and nickel. Under constant overmoistening and flooding typical for bogs, subject to the most intensive accumulation being lead and zinc, and in less degree, copper.
Geochemistry of landscapes, microelements, Subpolar Urals
