CC BY
37
See&Muc ИГ Коми НЦ УрО РАН, ноябрь, 2014 г., № 11
УДК 631.48 631.425.41
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПЕСЧАНЫХ ФРАКЦИЙ В ПРОФИЛЕ ПОДЗОЛОВ ХРЕБТА МАЛДЫНЫРД (ПРИПОЛЯРНЫЙ УРАЛ]
Е. В. Жангуров, А. А. Дымов
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар [email protected], [email protected]
Исследован минеральный состав среднекрупнозернистых и мелкозернистых песчаных фракций Приполярного Урала. Актуальность минералого-петрографических исследований почв и почвообразующих пород определяется слабой изученностью данной территории и необходимостью оценки внутрипочвенного выветривания минералов в почвенном профиле. Объектами исследований были 2 разреза иллювиально-железистых подзолов, сформированных на мелкозе-мисто-щебнистых продуктах выветривания кварц-серицитовых и кварц-мусковитовых сланцев хребта Малдынырд. Минеральный состав песчаных фракций выполнен оптическим иммерсионным методом с предварительным разделением в бромоформе на легкие и тяжелые минералы. Выявлено, что минералы песчаных фракций являются относительно устойчивым компонентом изученных почв. Показано, что особенности внутрипрофильного распределения отдельных групп минералов связаны с их интенсивным внутрипочвенным криогенным выветриванием в верхних горизонтах, сопровождающимся переходом из крупных в более мелкие фракции.
Ключевые слова: подзолы, генетические горизонты, минеральный состав, Приполярный Урал.
MINERAL COMPOSITION OF SANDY FRACTIONS IN PODZOLS OF MALDYNYRD RANGE (SUBPOLAR URALS]
Е. V. Zhangurov, А. А. Dymov
Institute of Biology, Komi SC UB RAS, Syktyvkar
The mineral composition of medium-to-coarse grained and fine-grained fractions from Subpolar Urals has been studied. The importance of mineralogical-petrographical studies of soils and soil-forming sediments is underlined by insufficient information about the given area and for assessment of subsurface cryogenic weathering of minerals in the soil profile. Objects of studies were represented by two sections of illuvial-ferrous podzols formed on stone-free and cobble weathering products of quartz-sericitic and quartz-muscovite slates from the Maldynyrd Ridge. The mineral composition of sand fractions was determined by the method of optical immersion with a preliminary separation into light and heavy minerals in bromoform. It was revealed that the minerals of sandy fractions were a relatively stable component of the studied soils. The intraprofile distribution of certain mineral groups is linked to their intensive intrasoil cryogenic weathering from upper soil horizons whereby they transit from coarse to fine fractions.
Keywords: podzols, genetic horizon, mineral composition, Subpolar Urals.
Введение
Среди рыхлых почвообразующих пород, характерных для равнинных ландшафтов тундрово-таежной зоны Республики Коми, широко распространены четвертичные отложения ледникового и водно-ледникового генезиса (моренные и покровные суглинки; пески, подстилаемые моренными суглинками; супеси; флювиогляциальные и древнеаллювиальные пески) [2]. При
общности состава первичных минералов перечисленных почвообразующих пород, проявляющейся в доминировании кварца и полевых шпатов и содержания в единичных знаках минералов тяжелой фракции, между ними наблю -дается ряд отличий в распределении отдельных групп минералов, обусловленных различием в генезисе пород [7]. Почвы, формирующиеся на мелкозе-мисто-щебнистых продуктах выветри-
вания различных коренных пород, характеризуются своеобразным минералогическим составом, унаследованным, с одной стороны, от подстилающих пород вследствие их внутрипоч-венного выветривания и разрушения, с другой стороны — за счет размыва, неоднократного переотложения и транспортировки материала морен с верхней части склона горных хребтов Урала [1]. Публикации по данному
Телйик. Ю Кот1 БО УБ ЯДв, МоуетЬег, 2014, N0 11
Рис. 1. Расположение почвенных разрезов
Рис.2. Морфологическое строение профиля иллювиально-железистых подзолов; А - разрез 10-2009; Б - разрез 9-2009
вопросу сравнительно немногочисленны и затрагивают в основном минералогический анализ тонкодисперсных гранулометрических фракций почв горно-тундрового и горно-лесного растительных поясов [4, 6, 7].
Цель работы
Исследовать особенности внутри-профильного распределения минералов песчаных фракций (1.0—0.25 мм и 0.25—0.1 мм) в иллювиально-железис-тых подзолах, формирующихся на мел-коземисто-щебнистых продуктах выветривания коренных горных пород.
Методы и подходы
Район исследований находится на Приполярном Урале и охватывает склон юго-восточной экспозиции хребта Малдынырд (рис. 1). Объектами исследования послужили два разреза иллювиально-железистых подзолов, развитых в верхней части горнолесного (разрез 10-2009, абс. высота 450 м, рис. 2, А) и подгольцового (разрез 9-2009, абс. высота 580 м, рис. 2, Б) растительного пояса на слабопокатом склоне хребта Малдынырд. Почвооб-разующие породы — кварц-серицито-вые сланцы (разрез 9-09) и кварц-мус-ковитовые сланцы (разрез 10-09). Минералогический состав пород изучали в петрографических шлифах. Состав среднекрупнозернистой (1.0—0.25 мм) и мелкозернистой (0.25—0.1 мм) фракций определяли оптическим иммерсионным методом с помощью поляризационного микроскопа с предварительным разделением в бромофор-ме (удельная масса 2.9 г/см3) на легкие и тяжелые минералы.
Результаты и обсуждение
Исследуемые разрезы характеризуются отчетливой дифференциацией на генетические горизонты. Под сла-боразложившейся оторфованной подстилкой О формируется подзолистый горизонт Е — серовато-белесый опес-чаненный легкий суглинок, который переходит в иллювиально-железистый горизонт ББ — ярко-ржавый супесча-но-легкосуглинистый, содержание обломков пород составляет 30—50 % от объема горизонта. С глубины 40—50 см в обоих разрезах (горизонты ВС) резко возрастает содержание обломков коренных горных пород до 70—80 %. В сравниваемых разрезах содержание песчаных фракций по почвенным горизонтам сильно варьируется и составляет 26—64 % от суммы всех гранулометрических фракций.
Кварц-серицитовые сланцы представляют собой темно-серую сильно выветрелую мелкозернистую плотную породу с плитчатой отдельностью. Текстура полосчатая, обусловленная переслаиванием серицито-вых и кварцевых слойков (рис. 3, А). Породообразующие минералы: кварц (70 %), серицит (28 %), магнетит и хлорит (1—2 %); в единичных зернах представлены кислые плагиоклазы, турмалин, циркон. Кварц-мусковито-вый сланец: кварц (55 %), мусковит (40 %), магнетит (4 %), лейкоксен (1 %); единично встречается хлорит, турмалин, апатит, рутил, циркон. В рассматриваемых породах кварц представлен остроугольными обломками
размерами 0.01—0.5 мм и перекристаллизованными мелкозернистыми агрегатами (рис. 3, Б).
Результаты определения минерального состава среднекрупнозерни-стой (1.0—0.25 мм) и мелкозернистой (0.25—0.1 мм) фракций выявили следующие характерные особенности. В исследуемых разрезах в составе легкой фракции резко преобладают кварц и кислые плагиоклазы (см. таблицу), что отмечают многие исследователи для равнинных подзолов на флювиогляци-альных песках и моренных суглинках [3, 5]. Кварц представлен прозрачными и полупрозрачными угловатыми и остроугольными зернами, крупные зерна иногда с шероховатой корроди-
^ее&Мис ИГ Коми НЦ УрО РАН, ноябрь, 2014 г., № 11
Рис. 3. Кварц-серицитовый сланец (А), кварц-мусковитовый сланец (Б)
рованной поверхностью. Кварц в срав -ниваемых разрезах проявляет себя по-разному: в мелкозернистой фракции максимальное его содержание отмечено в верхних горизонтах (80—90 %) с резким уменьшением с глубиной до 20—50 %, в то время как в среднекруп-нозернистой фракции наблюдается обратная тенденция, что может быть связано с особенностями внутрипоч-венного выветривания. Кислые плагиоклазы содержатся в виде угловатых
зерен с четкой видимой спайностью, они серицитизированы и довольно интенсивно выветриваются, их поверхность часто корродирована и покрыта пленками. Наблюдается тенденция к возрастанию содержания плагиоклазов в мелкозернистых фракциях вниз по профилю, что объясняется дроблением в процессе криогенного выветривания зерен этих минералов в верхних горизонтах; это отмечают и другие исследователи [3, 5]. В почвенных гори-
зонтах в составе легкой фракции в единичных зернах отчетливо диагностируются мусковит-кварцевые агрегаты, что в целом соответствует петрографическому составу подстилающих пород (разрез 9-2009).
В сравниваемых разрезах в минеральном составе тяжелой фракции в значительном количестве содержится гематит (см. таблицу) с равномерным распределением по горизонтам почвенного профиля. Устойчивые к про-
Минеральный состав песчаных фракций иллювиально-железистых подзолов, % от числа зерен
Легкая фракция Тяжелая фракция
Горизонт, глубина, см Размер фракций, мм Кварц Кислый плагиоклаз Слюдистые агрегаты* Глауконит Кремнистые обломки Гематит Лимонит Хлорит Эпидот Турмалин Лейкоксен Анатаз Рутил Циркон Хлоритоид Магнетит
Разрез 9-2009
Е (10-22) 1-0.25 92 8 зн. — — — зн. — — — — — — — — —
ВЕ (22-40) 1-0.25 94 5 1 зн. зн. зн. — ед.
ВС (40-60) 1-0.25 100 зн. зн. - - зн. зн.
Е (10-22) 0.25-0.1 90 10 зн. - зн 100 - - ед. ед. зн. ед. зн. зн. - -
ВЕ (22-40) 0.25-0.1 80 20 зн. - - 100 - - ед. ед. зн. ед. зн. зн. - -
ВС (40-60) 0.25-0.1 20 80 - - - 100 - - ед. ед. зн. ед. зн. зн. ед. ед.
Разрез 10-2009
Е (15-25) (25-40) 1-0.25 1-0.25 65 70 35 30 зн. зн. ед. ед. ед. ед. ед. ед.
ВЕ (40-50) 1-0.25 94 5 1 — зн. зн. зн.
ВС (50-65) 1-0.25 95 5 зн. - зн. зн. зн.
Е (15-25) (25-40) 0.25-0.1 0.25-0.1 90 85 10 15 зн. зн. — — 100 100 зн. зн. — зн. зн. зн. зн. зн. зн. ед. ед. зн. зн. зн. зн. — —
ВЕ (40-50) 0.25-0.1 60 40 - - - 100 - зн. зн. зн. зн. ед. зн. зн. ед. -
ВС (50-65) 0.25-0.1 60 40 - - - 100 - зн. зн. зн. зн. ед. зн. зн. ед. ед.
Примечание: * — мусковит + кварц; ед. — единично встречается; зн. — знаки; прочерк — отсутствует. 22-
Vestniâ IG Komi SC UB RAS, November, 2014, No 11
цессам выветривания акцессорные минералы (турмалин, рутил, циркон) представлены мелкими зернами в знаковых содержаниях, что, по-видимому, связано с их мелкими размерами и незначительным количеством в подстилающих горных породах.
Выводы
Минеральный состав легкой фракции исследуемых подзолов представляет собой существенно вы-ветрелую слюдисто-полевошпатово-кварцевую ассоциацию минералов и характеризуется достаточно однообразным набором минералов. Особенности внутрипрофильного распределения отдельных групп минералов в определенной степени связаны с их интенсивным внутрипочвенным выветриванием (дроблением) в верхних горизонтах почвы, сопровождающимся переходом из крупных в более мелкие фракции, а также минерало-го-петрографическим составом подстилающих горных пород. Непосредственным агентом дробления при этом выступает криогенный фактор, проявление которого в периоды осенне-зимнего промерзания для рассматриваемых почв может быть весьма значительным.
Авторы выражают благодарность Н. Х. Хачатурян за помощь в определении минералогического состава образцов и И. И. Голубевой за петрографические описания пород.
Работа выполнена при финансовой поддержке программы Президиума РАН № 12-П-4-1018 «Видовое, ценотическое и экосистемное разнообразие ландшафтов территории объекта всемирного наследия ЮНЕСКО «Девственные леса
Коми», научного проекта молодых ученых и аспирантов УрО РАН № 14-4-НП-20 и гранта РФФИ№13-04-00570.
Литература
1. Андреичева Л. Н. Основные морены Европейского Северо-Востока России и их литостратиграфическое значение. СПб.: Наука, 1992. 125 с.
2. Атлас почв Республики Коми / Под ред. Г. В. Добровольского, А. И. Таскаева, И. В. Забоевой. Сыктывкар, 2010. 356 с.
3. Василевская В. Д., Иванов В. В., ПогожееЮ. А. Минералогический состав крупных фракций подзолистых почв и подзолов Кенозерья (Архангельская область) // Почвоведение. 2004. № 9. С. 1134-1141.
4. Лесовая С. Н, Горячкин С. В., Полеховский Ю. С. Почвообразование и выветривание на ультраосновных породах горных тундр массива Рай-из, Полярный Урал // Почвоведение. 2012. № 1. С. 44-56.
5. Плакхина Д. М, Фридланд В. М. Преобразование первичных минералов в железистом подзоле // Почвоведение. 1978. № 8. С. 99-111.
6. Симонов Г. А. Изменение свойств и состава мелкозема в ряду горно-лесных почв Приполярного Урала: Почвы Европейского Северо-Востока и их плодородие. Л.: Наука, 1989. С. 40-66.
7. ТаргульянВ. О. Почвообразование и выветривание в холодных гу-мидных областях. М.: Наука, 1971. 268 с.
References
1. Andreicheva L. N. Osnovnye moreny Evropeiskogo Severo-Vostoka Rossii
i ih litostratigraficheskoe znachenie (Basic Morains of European North-East of Russia and their lithostratigraphic value), Saint-Petersburg: Nauka, 1992, 125 p.
2. Atlaspochv Respubliki Komi (Soil Atlas of Komi Republic), Syktyvkar, 2010. 356 p.
3. Vasilevskaya V. D., Ivanov V. V., Pogozhev Yu. A. Mineralogicheskii sostav krupnykh fraktsii podzolistykh pochv i podzolov Kenozerya (Arhangelskaya oblast) (Mineralogical composition of large fractions of podzols from Kenozere (Archangelsk Region), Pochvovedenie, 2004, no 9, pp. 1134-1141.
4. Lesovaya S. N., Goryachkin S. V., Polehovskii Yu. S. Pochvoobrazovanie i vyvetrivanie na ul'traosnovnyh porodah gornyh tundr massiva Rai-iz, Polyarnyi Ural (Soil formation and weathering on ultrabasic rocks of mountain tundra of Ray-iz massif, Polar Urals), Pochvo-vedenie, 2012, no 1, pp. 44—56.
5. Plakhina D. M., Fridland V. M. Preobrazovanie pervichnyh mineralov v zhelezistom podzole (Alteration ofprimary minerals in ferrous podzol), Pochvovedenie, 1978, no 8, pp. 99—111.
6. Simonov G. A. Izmenenie svoistv i sostava melkozema v ryadu gorno-lesnyh pochv Pripolyarnogo Urala. Pochvy Evropeiskogo Severo-Vostoka i ih plodorodie (Alteration of features and composition of small-stone soil in mountain-wood soils of Subpolar Urals. European NorthEast soils and their fertility), Leningrad: Nauka, 1989, pp. 40—66.
7. Targulyan V. O. Pochvoobrazovanie i vyvetrivanie v kholodnykh gu-midnkyh oblastyakh (Soil formation and weathering in cold humid regions), Moscow: Nauka, 1971, 268 p.
Рецензент д. г.-м. н. Л. H. Андреичева
