CC BY
51
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.434
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ БЭРОВСКИХ БУГРОВ ЮГА АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
М.В. Шалдыбин, Е.В. Шеин, Г.В. Харитонова, А.В. Дембовецкий,
А.С. Манучаров, Ю.М. Лопушняк, Н.С. Коновалова
Методами рентгенодифрактометрии, растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа был изучен минералогический состав почв бэровских бугров Астраханской обл. Установлено, что основу минералогического состава почв, как и бугровых отложений, составляют каркасные минералы — кварц и полевые шпаты. Показано, что почва вершины бугра по всему профилю имеет близкий минералогический состав. Почвы подножия бугра и межбугрового понижения отличаются помимо существенно большего содержания слоистых минералов двучленностью профиля по минералогическому составу. В илистой фракции диагностированы каолинит, хлорит, иллит, иллит-смектит и смектит. Установлено протекание в почвах процессов иллитизации, которые усиливаются вниз по склону бугра и вниз по профилю почв.
Ключевые слова: рентгенодифрактометрия, почвы, минеральный скелет, глинистые минералы, глинисто-солевые образования.
Введение
Неослабевающий интерес представителей разных научных школ и направлений к буграм Бэра Прикаспийской низменности связан как с их происхождением и эволюцией, так и с особой ролью в ландшафте [1—6, 13]. Во-первых, они являются центром аккумуляции солей в пространстве [6, 11], во-вторых, вследствие повышенной эрозионной устойчивости образуют матричный каркас территории [6]. На высокую связность и механическую прочность их поверхностного слоя и обратил внимание К.М. Бэр [4]. Позднее было установлено, что в состав поверхностного слоя и бугровой толщи входят своеобразные «глиняные» пески — агрегаты глинистых частиц песчаной размерности [15]. Однако до сих пор не ясно, чем обусловлена эрозионная устойчивость почв бэровских бугров. Возможно, это связано с их повышенной мик-роагрегированностью, а она (микроагрегированность) в свою очередь определяется минералогическим составом почвы — ее минерального скелета и тонкодисперсных фракций [14].
Качественный анализ минералогического состава и морфологии частиц (зерен) бугровых отложений Прикаспийской низменности был в свое время выполнен В.П. Батуриным [3] и Г.А. Ивановой [12], установлен их преимущественно кварц-полевошпатовый состав. Данные микроскопического анализа шлифов бугровых отложений представлены также в работе А.А. Свиточа и Т.С. Клювиткиной [13]. Однако минералогические исследования почв бэровских бугров практически не проводились. Если принять выводы Г.А. Ивановой, что глинистые минералы отложений
относятся к группе каолинита, то трудно объяснить микроагрегированность почв и образование устойчивых в аридных условиях агрегатов глинистых частиц песчаной размерности [3, 4]. Известно, что при засолении устойчивостью отличаются глинистые микро-и макроагрегаты, основу которых составляют минералы группы смектита [17]. Что касается почв бэровских бугров, их повышенная микроагрегированность связана с образованием глинисто-солевых микроагрегатов и кутан на поверхности минеральных зерен [18, 19]. По данным анализа элементного состава (соотношение Si и морфологии частиц было сделано предположение, что глинистая часть микроагрегатов представлена главным образом смектитом. Однако для строгого доказательства участия в образовании глинисто-солевых микроагрегатов и кутан именно смектита авторам не хватало данных рентгенодиф-рактометрии.
Цель работы — исследование особенностей минералогического состава почв бэровских бугров юга Астраханской обл. методами рентгенодифрактомет-рии (качественный и количественный анализы). Она является продолжением исследований авторами процессов агрегатообразования и их связи с процессами засоления в почвах ландшафтов бугров Бэра [18, 19]. В работе также представлены данные электронно-микроскопического исследования морфологии и энергодисперсионного анализа (рентгеноспектральный микроанализ — РСМА) частиц основных фракций минералогического состава исследуемых почв (растровая электронная микроскопия — РЭМ). Особое внимание
было уделено анализу минералогического состава их илистых фракций.
Объекты и методы исследования
В качестве объекта изучения выбран бугор Бэра с прилегающей территорией (восточное межбугровое понижение) в районе западных подстепных ильменей Астраханской обл. (Икрянинский р-н, МО «Маяч-ненский сельсовет»). Почвы — зональные бурые полупустынные солонцеватые суглинистые засоленные. Были заложены разрезы на вершине бугра (разр. Б), в его подножии (разр. С) и в межбугровом понижении на бывшем рисовом чеке (разр. Ч).
Разрез Б — бурая полупустынная почва. Горизонт Ад (0—3 см) — поверхностный слой с полуразложившимися корневыми остатками растений, сухой, ложнопесчаной структуры, рассыпается, как песок, ясно выражены прочные микро- и мезоагрегаты. Горизонт В1 (3—30 см) — гомогенный красновато-темно-желтый, выглядит, как песчаный; сухой, отдельные корни и трещины, рассыпается, граница четкая по наличию выцветов солей и увеличению плотности. Горизонт В8 (30—82 см) — светлее и плотнее предыдущего, суховатый, выделяются выцветы солей. Горизонт ВС (82—120 см) — ясно выражены отдельные точки солевых скоплений, светлые на желтом фоне, по цвету и плотности практически не отличим от вышележащего.
Разрез С — солончак луговый гидроморфный (подножие бугра Бэра, 55 м от его начала). Горизонт А (0—18 см) — серовато-коричневый, крупные глыбы, глинистый, сухой. Горизонт В8 (18—47см) — коричневый, почти шоколадного оттенка, с выцветами солей, суховатый, глинистый. Горизонт В2 (47—75 см) — количество выцветов солей уменьшается, отмечаются лишь отдельные их вкрапления, суховатый, цвет приобретает шоколадный оттенок. Горизонт ВС (75—110 см) — более светлый и гомогенный, солей меньше, чем в предыдущем (отдельные пятнышки).
Разрез Ч — антропогенно преобразованная бурая полупустынная осолонцованная почва (бывший рисовый чек, 315 м от бугра Бэра). Горизонт Апах (0—26 см) — старопахотный, отмечается по нижней границе, где наблюдаются горизонтальные трещины, темно-серый с буроватым оттенком, сухой. Горизонт В1 (26—53 см) — блочный структурный с крупными педами-блоками, которые распадаются на отдельные «орешки». По граням поблескивают илистые частицы. Горизонт В2 (53—78 см) — темно-коричневый, почти шоколадный, нет выцветов солей, трещины. Горизонт ВС (78—111 см) — глина почти шоколадного цвета, суховатая. Весь разрез пересушен и трещиноват. Крупные трещины от поверхности идут по всему разрезу. Краткая характеристика некоторых физико-химических свойств исследуемых почв представлена в табл. 1 [17].
Таблица 1
Физико-химические свойства почв ландшафтов бугров Бэра
Глубина взятия образца, см рН ПО, % Гранулометрический состав фракций (мкм), % Валовое содержание макроэлементов, %
0—2 2—10 10—50 >50 БЮ2 А12О3 Fe2Oз СаО МЕО №20 К2О
Бурая полупустынная, разр. Б
Ад 0—3 — — 7,8 8,6 5,2 78,4 84,79 7,60 2,19 1,42 1,21 1,27 1,71
В1 10—20 7,7 0,06 9,0 9,1 5,3 76,6 77,04 8,41 2,55 2,31 1,56 1,32 1,76
В8 50—60 6,9 0,66 7,0 7,2 3,7 82,2 75,55 7,80 2,39 2,29 1,46 1,43 1,66
ВС 90—100 7,2 1,12 9,7 11,1 5,6 73,7 65,34 10,26 4,32 3,52 2,47 1,98 2,00
Солончак луговой гидроморфный, разр. С
А 10—20 7,8 1,42 30,0 42,6 24,3 3,2 57,05 13,37 6,97 2,92 3,31 2,08 2,65
В8 30—40 7,1 7,90 32,0 44,0 23,3 0,7 54,04 12,95 6,75 4,77 3,21 2,28 2,47
В2 50—60 7,4 2,22 33,0 42,9 23,1 1,0 53,40 13,40 7,16 4,82 3,32 2,36 2,56
ВС 80—90 7,8 2,02 34,8 45,0 20,2 0 53,39 12,89 6,72 4,77 3,14 2,31 2,49
Антропогенно преобразованная бурая полупустынная, разр. Ч
Апах 10—20 8,1 0,10 28,2 33,7 22,3 15,8 56,48 12,95 6,44 4,70 2,80 1,15 2,55
В1 30—40 7,6 0,26 29,4 38,7 25,4 6,5 53,86 12,75 7,13 4,96 2,92 1,19 2,58
В2 60—70 7,7 0,23 28,2 35,8 24,3 11,7 54,06 13,05 7,24 4,92 3,09 1,27 2,61
ВС 80—90 8,0 0,32 27,6 36,8 27,1 8,4 53,59 13,09 7,25 4,69 3,05 1,35 2,66
Примечание. ПО — плотный остаток (общее количество растворимых солей); прочерк — данные отсутствуют.
Минералогический состав определяли в образцах почвы в целом и в илистой фракции (< 2 мкм) [21]. Для определения минералов использован рентгеновский дифрактометр "RIGAKU ULTIMA IV" (Rigaku Corporation, Япония). Съемка рентгенограмм проведена в геометрии Брега—Брентано, ее параметры: анод Cu, напряжение рентгеновской трубки 40 кВ, ток 30 мА, мощность 1,2 кВт. Углы съемки (20) от 3° до 90° при анализе почвы в целом и до 65° при анализе илистой фракции. Скорость съемки — 1°/мин с шагом 0,02°. Подготовка образцов к рентгенодиф-рактометрическому анализу включала дробление (ще-ковая дробилка "Pulverisette 1", FRITSCH, Германия) и измельчение (прецизионная планетарная микромельница "Pulverisette 6", FRITSCH, Германия). Полученный порошок запрессовывали в специальные кюветы. Препараты илистой фракции запрессовывали без измельчения, снимали в воздушно-сухом (20°) состоянии и после насыщения этиленгликолем.
Поскольку количественный анализ минералогического состава почвы в целом не входит в традиционный набор лабораторных методов [14], подробно опишем его ход и этапы: первый — идентификация фазового состава образца путем сопоставления наблюдаемого набора углов дифракционных максимумов (межплоскостные расстояния) с данными цифровых информационных баз; второй — построение моделей кристаллической структуры установленных кристаллических фаз; третий — симуляция суммарной дифракционной картины обнаруженных фаз и расчет их количественного содержания методом полнопрофильного анализа [21].
Для наибольшего совпадения расчетных и экспериментальных дифракционных картин использовали информационно-поисковую систему извлечения данных о структуре кристаллических фаз (программное обеспечение PDXL, Traces V6). Ее основным инструментом являются цифровые базы данных рентгеновской порошковой дифрактометрии PDF2 и PDF4 Международного центра дифракционных данных (ICDD, Denver, USA). Для количественного расчета минерального состава использовали программу SiroQuant. Корректность и точность анализа определяется высоким угловым разрешением рентгенодифрактометра "RIGAKU ULTIMA IV" и возможностью наблюдения слабых дифракционных отражений. Минимальная доля определяемого минерала — 1%, погрешность определения составила 5—10 отн.%.
Рентгенодифрактометрическое определение минералогического состава исследуемых почв и их илистых фракций было дополнено электронно-микроскопическими исследованиями (РЭМ-анализ) на растровом электронном микроскопе "EVO 40 HV" (Карл Цейс, Германия). Почва (предварительно растертая и просеянная через сито 1 мм) была подготовлена методом суспензии в этиловом спирте с последующим высушиванием и напылением Au; увеличение до 50 000.
При съемке образцов для анализа фаз с высоким атомным числом дополнительно к детектору вторичных электронов (SE-детектор) был использован детектор обратно рассеянных электронов (QBS-детектор). При получении изображений с помощью QBS-де-тектора фазы с высоким средним атомным числом отражаются в контрасте более ярко по сравнению с фазами с меньшим атомным числом. Для анализа элементного состава наиболее репрезентативных участков использовали энергодисперсионный спектрометр "INCA Energy 350", Oxford, Великобритания (РСМА).
Результаты и их обсуждение
Как показал анализ (табл.2), основу минералогического состава почв бэровских бугров, как и бугровых отложений [3, 12], составляют каркасные минералы — кварц (рис. 1) и полевые шпаты, калиевые и натрий-кальциевые (рис. 2). Их суммарное содержание в почве вершины бугра (разр. Б) превышает 70%; в почвах подножия бугра и в межбугровом понижении (разр. С и Ч) оно много ниже (58—64 и 62—73% соответственно). Почвы разр. С и Ч имеют существенно более высокое по сравнению с почвой вершины бугра содержание слоистых минералов — до 30%.
Согласно РЭМ и РСМА, минеральный скелет исследуемых почв (предварительно растерты резиновым пестиком и просеяны через сито 1 мм) представлены мономинеральными фрагментами кварца и полевых шпатов. Известно, что в почвах полиминеральным составом характеризуются преимущественно зерна минерального скелета крупнее 2 мм [16]. Кластогенный кварц (рис. 1) представлен как зернами, свободными от глинистых кутан (рис. 1, а—г), так и зернами, ими замаскированными (рис. 1, д—з). Последние хорошо окатаны, размер зерен в разр. Б (вершина бугра) составляет 100—150 мкм и 15—20 мкм в разр. Ч (меж-бугровое понижение). Их окатанность может свидетельствовать об эоловой обработке. Исключение представляют зерна с раковистым изломом и гладкими гранями по нему (рис. 1, е, разр. Б).
Зерна кварца, свободные от глинистых кутан, менее окатаны, среди них встречаются как остроугольные формы, так и формы с блоками неравномерного излома (рис. 1, б— г, разр. Ч). В разр. Ч были также обнаружены зерна кварца округлой формы с V-образ-ными углублениями, характерными для субаквальной среды (перенос под действием гидродинамического потока). Для нее характерны мелкие и крупные блоки излома и общая окатанность. Образование остроугольных форм, как и форм с поверхностями изломов, может происходить, по В.М. Георгиеву [7], либо в результате дробления в глубоководном турбидитном потоке, либо в результате гляциального помола. В этом отношении крайне интересна далеко небесспорная гипотеза М.Г. Гросвальда [8, 9] о флювиально-катаст-рофическом происхождении бугровой зоны Прикаспийской низменности.
Таблица 2
Минералогический состав почв ландшафтов бугров Бэра, %
Глубина взятия образца, см Каркасные минералы Слоистые минералы Соли
кварц полевые шпаты иллит-смектит слюда хлорит каолинит доломит кальцит гипс галит
плагиоклаз микроклин
Бурая полупустынная, разр. Б
Ад 0—3 61,1 14,8 12,3 4,1 1,3 1,5 1,7 1,9 1,3 0,0 0
В1 10—20 46,4 18,8 24,4 2,9 1,1 1,1 1,5 2,1 1,7 0,0 0
Bs 50—60 41,8 13,7 29,6 3,3 1,2 1,3 1,3 1,5 2,8 3,5 0
ВС 90—100 39,0 14,0 18,6 5,2 1,9 2,6 2,1 1,6 5,6 9,4 0
Солончак луговой гидроморфный, разр. С
А 10—20 40,2 10,6 12,6 10,1 10,7 4,3 3,1 1,5 4,3 1,0 1,6
Bs 30—40 31,7 21,3 3,4 9,5 6,5 4,9 2,9 2,5 7,0 8,1 2,2
В2 50—60 43,2 10 4,8 8,7 7,7 5,1 2,1 3,2 8,6 1,0 5,6
ВС 80—90 45,9 14,4 3,4 9,0 6,7 4,3 2,3 1,9 6,2 2,7 3,2
Антропогенно преобразованная бурая полупустынная, разр. Ч
Апах 10—20 49,2 14,3 9,7 7,8 3,7 5,2 1,8 1,5 6,8 0 0
В1 30—40 48,6 19,0 8,6 6,8 4,5 4,5 1,3 1,6 5,1 0 0
В2 60—70 37,4 13,4 10,9 12,2 6,3 4,8 2,3 2,4 10,3 0 0
ВС 80—90 35,3 15,2 11,7 13,7 5,5 4,3 2,1 1,7 10,5 0 0
1,7 2,6 2,1 2,2 1,0 0,7 0,5 0,4 0,6 0,6 0,2
Примечание. 5 — ошибка определения.
В отличие от кварца образование кутан для полевых шпатов не характерно (рис. 2). Размер их зерен варьирует от 20 до 90 мкм, а форма и вывере-лость зависят от состава. Так, для калиевых полевых шпатов характерны остроугольные формы с гладкой поверхностью сколов (рис.2, а—г). Для Na-Ca полевых шпатов характерны как более окатанные формы, так и большей степени выветрелости (рис. 2, д—з), что соответствует ряду устойчивости минералов, по S.S. Goldich [20].
Наибольшим количеством солей, а из них эвапо-ритов (гипс и галит), отличается солончак. Его солевой и подсолевой горизонты содержат до 20% солей (суммарное содержание). Причем накопление галита по всему профилю с максимумом в 5,6% в подсолевом гор. B2 имеет только солончак (разр. С); в разр. Б и Ч галит не диагностируется ни методом рентгенодиф-рактометрии, ни методами РЭМ. Гипс (табл. 2) как и сульфат-ион (табл. 1), который в водной вытяжке определяет только часть присутствующего в почве гипса, не диагностируются по всему профилю бывшего рисового чека (разр. Ч). По-видимому, это результат промывки, что согласуется с данными водной вытяжки, — величина плотного остатка по всему профилю не превышает 0,3 %. В разр. Б гипс появляется только в нижней части профиля — в солевом гор. Bs. Максимум его содержания отмечается в гор. ВС. В отли-
чие от разр. Б (вершина бугра) в солончаке (подножие бугра) максимальное накопление гипса происходит в солевом гор. В8.
Накопление кальцита в почвах, содержащих эва-пориты, происходит симбатно с накоплением основной соли — гипсом или галитом с максимумом в гор. В8 и В2 разр. Б и С соответственно. При этом для разр. Ч, в котором эвапориты отсутствуют по всему профилю, максимальное количество кальцита (до 10%) отмечается в нижней части профиля. Содержание доломита существенно ниже — 1,5—3,2%. Он как маркер морского генезиса почвообразующих пород присутствует во всех исследуемых почвах и четко диагностируется по всему профилю и методами рентгенодиф-рактометрии, и методами РЭМ [19].
Из акцессорных минералов, содержание которых < 1% и поэтому методами рентгенодифрактометрии они не обнаружены, РЭМ- и РСМА-анализы диагностировали двойной карбонат стронция и свинца — ^г, РЬ)С03 и двойной сульфат бария и стронция — (Ва, Sr)S04, смешанные фосфаты редкоземельных элементов (Ьа, Се,Ш), апатит — Са5[Р04]3(Б, С1, ОН), дистен — А^0^Ю4) и рутил — ТЮ2.
При анализе минералогического состава почв и его связи с процессами агрегатообразования и засоления [10, 19] крайне важно знать как соотношение
Рис. 1. Микрофотографии (РЭМ) зерен кластогенного кварца, свободных от глинистых кутан (а
—г) и ими замаскированных (д—з)
Рис. 2. Микрофотографии (РЭМ) зерен калиевых (а—г) и натрий-кальциевых (д—з) полевых шпатов разной степени выветрелости
Рис. 3. Микроструктура слоистых минералов: а — мусковит; б — микроагрегат с участием каолинита; в, г — микроагрегаты с участием электронопрозрачных частиц слюды (стрелки); д, е — глинистые микроагрегаты с упаковкой частиц плоскость—плоскость; ж — глинистый микроагрегат с упаковкой частиц плоскость—ребро; з — его выделенный фрагмент
каркасных и слоистых минералов, так и состав последних. Как было установлено нами ранее методами РЭМ и лазерной дифракции [19], агрегатообразова-ние и тип глинисто-солевых микроагрегатов и кутан — основных структурных компонентов агрегатов в рассматриваемых почвах, зависит от содержания в них ила, представленного главным образом слоистыми минералами, а из них — минералами группы смектита (рис. 3). Использование количественного метода рентгенодифрактометрии позволило выявить ряд крайне интересных моментов. Так, если почва вершины бугра (за исключением перевеянного поверхностного слоя) по всему профилю характеризуется близким минералогическим составом (47—48% кварца, 39—45% полевых шпатов, 7—14% слоистых минералов, соли из расчета исключены), то почвы подножия бугра и межбугрового понижения отличаются существенно большим содержанием слоистых минералов (26—31 и 18—29% соответственно) идву-членностью профиля. Так, в верхней части профиля солончака (разр. С) по сравнению с нижней меньше кварца и больше полевых шпатов (39—44 и 53%, 25—30 и 18—21% соответственно) при близком их суммарном количестве (69—74%). Рисовый чек (разр.Ч) в свою очередь по всему профилю имеет близкое содержание полевых шпатов (26—31%), но по количеству кварца (52—54%) и слоистых минералов (18—20%) верхняя часть профиля отличается от нижней (40—43 и 29% соответственно). Результат достаточно неожиданный, поскольку существенные различия минералогического состава почвы вершины бугра и почв его подножия и межбугрового понижения связаны с различием генезиса их почвообразующих пород. Бугры Бэра слагают верхнехвалынские отложения, межгрядовые понижения — ингрессионные новокаспийские [1], различия которых четко проявляются в гранулометрическом составе почв (табл. 1). Дву-членность профилей (дифференциация на верхнюю и нижнюю толщи) разр. С и Ч по данным гранулометрического состава не отмечается, хотя разница в содержании минералов в их верхней и нижней частях много больше ошибки их определения. Вопрос не простой, выходит за рамки настоящей статьи и требует дальнейшей разработки и поиска новых, по-видимому, нетрадиционных подходов к его решению.
Анализ минералогического состава илистой фракции почв (табл. 3) показал, что состав глинистых минералов в исследуемых почвах существенно шире, чем это было установлено в свое время Г.А. Ивановой [12]. Помимо каолинита были диагностированы смектит, иллит-смектит, иллит и хлорит. Наиболее представительной компонентой являются гидрослюды (25—39%). Каолинит и хлорит присутствуют в равных долях — 21—22%. Причем стандартное отклонение их среднего значения (для всех трех разрезов) сопоставимо с ошибкой определения (1,6 и 2,2%, 1,1 и 1,5% соответственно). Сопоставимы эти величины и для суммы
смектита, иллит-смектита и иллита (2,9 и 3,4% соответственно). При этом стандартное отклонение слагаемых в 2—5 раз превышает ошибку их определения. Последнее свидетельствует о процессах иллитизации смектита в исследуемых почвах, которая усиливается вниз по склону бугра и по профилю почв. Так, в почве вершины бугра (разр. Б) относительное содержание смектита в 1,5—2 раза выше, чем в почвах его подножия и межбугрового понижения.
Таблица 3
Минералогический состав илистой фракции почв ландшафтов бугров Бэра, %
Глубина взятия образца, см Смектит Иллит-смектит Иллит Хлорит Каолинит
Бурая полупустынная, разр. Б
Ад 0—3 16,8 13,7 25,3 20,4 23,8
В1 10—20 16,2 14 26,1 20,3 23,4
В8 50—60 14,3 12,4 27,9 21,3 24,1
ВС 90—100 7,5 8,8 36,0 21,9 25,8
Солончак луговой гидроморфный, разр. С
А 10—20 8,6 12,2 36,3 22,9 20,0
В8 30—40 7,6 13,1 36,7 22,6 20,0
В2 50—60 7,9 12,9 37,1 21,6 20,5
ВС 80—90 9,8 11,3 41,3 19,3 18,3
Антропогенно преобразованная бурая полупустынная, разр. Ч
Апах 10—20 13,2 15,6 32,4 18,5 20,3
В1 30—40 10,3 12,7 37,7 17,7 21,6
В2 60—70 8,3 7,1 39,4 21,8 23,4
ВС 80—90 9,3 11,2 36,5 20,2 22,8
5 0,7 1,2 1,5 1,1 1,5
т 10,8 12,1 34,4 20,7 22,0
3,4 2,3 5,3 1,6 2,2
%5 6,5 9,9 4,4 5,3 6,8
31,4 19,0 15,3 7,8 10,0
Примечание. 5 — ошибка определения, т — средние значения, 5 — стандартное отклонение, %5 и %5 — процент от среднего.
Очень важно обнаружение в илистой фракции смектита и смешанослойных иллит-смектитов. Следует отметить, что три независимых метода (рентге-нодифрактометрический анализ, анализ элементного состава (соотношение 81:А1) и морфологии частиц [17]), подтверждают предположение об участии смектитовой группы минералов в процессах агрега-тообразования (образование глинисто-солевых микроагрегатов и кутан) (рис. 3, д—з).
Выводы
Методами рентгенодифрактометрии, растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа показано, что основу минералогического состава почв бэровских бугров Астраханской обл., как и бугровых отложений, составляют каркасные минералы — кварц и полевые шпаты, калиевые и натрий-кальциевые.
Использование количественного анализа в рент-генодифрактометрии позволило выявить ряд крайне интересных моментов. Во-первых, если почва вершины бугра (за исключением перевеянного поверхностного слоя) по всему профилю имеет близкий кварц-полевошпатовый состав, то почвы подножия бугра и межбугрового понижения отличаются помимо существенно большего содержания слоистых минералов двучленностью профиля по минералогическому составу. При этом дифференциация профиля на верхнюю и нижнюю толщи по данным гранулометрического состава не отмечается. Во-вторых, состав глинистых минералов в исследуемых почвах существенно шире, чем это было установлено ранее. Помимо каолинита были диагностированы хлорит, иллит, иллит-смектит и смектит. Обнаружение в илистой фракции
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аристархова Л.Б. Еще раз о происхождении и причинах образования бэровских бугров // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1980. № 4.
2. Атлас русловой морфодинамики Нижней Волги / Под ред. В.Н. Коротаева, Д.Б.Бабича, Р.С. Чалова. М., 2009.
3. Батурин В.П. Введение в геологию дельты Волги // Тр. ГОИН. Вып. 18 (30). М., 1951.
4. Бэр К.М. Ученые заметки о Каспийском море и его окрестностях//Зап. Имп. Рус. геогр. об-ва. Кн. XI/ Под ред. В.Г. Ерофеева. СПб., 1856.
5. Владыченский С.А. Почвенно-мелиоративные исследования в Волго-Ахтубинской пойме и дельте р. Волги. М., 1958.
6. Владыченский А.С., Аветян С.А., Погожев Е.Ю. Характер почвообразования в дельте Волги как отражение его модифицированных природно-антропогенных условий // Проблемы регион. экологии. 2010. № 2.
7. Георгиев В.М. Методика исследования поверхностных микроструктур кластического кварца в осадках при помощи сканирующего электронного микроскопа//Ли-тология и полезные ископаемые. 1982. № 6.
8. Гросвальд М.Г. Евразийские гидросферные катастрофы и оледенение Арктики. М., 1999.
9. Гросвальд М.Г. Оледенение Русского Севера и Северо-Востока в эпоху последнего великого похолодания: Мат-лы гляциол. иссл. Вып. 106. М., 2009.
10. Дембовецкий А.В., Шеин Е.В., Милановский Е.Ю. и др. Засоление и пространственная изменчивость физических свойств почв ландшафтов бэровских бугров При-
смектита и смешанослойных иллит-смектитов тремя независимыми методами (рентгенодифрактометриче-ский анализ, анализ элементного состава и морфологии частиц) четко подтверждает гипотезу участия минералов смектитовой группы в процессах образования глинисто-солевых микроагрегатов и кутан в исследуемых почвах.
Содержание каолинита, хлорита и суммы смек-тита, иллит-смектита и иллита в илистой фракции почв не зависит от положения почвы в ландшафте и значимо по профилю почв не меняется. Однако содержание смектита уменьшается как вниз по склону бугра, так и по профилю почв. Последнее свидетельствует о процессах иллитизации (аградационная трансформация смектита), которая усиливается вниз по склону бугра и вниз по профилю почв.
Из акцессорных минералов, содержание которых менее одного процента и соответственно методами рентгенодифрактометрии они не определяются, методами растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа были диагностированы. Это двойной карбонат стронция и свинца, двойной сульфат бария и стронция, смешанные фосфаты редкоземельных элементов (Ьа, Се, №), апатит, дис-тен и рутил.
каспийской низменности // Биогеохимия и гидроэкология наземных и водных экосистем. Вып. 20. Хабаровск, 2013.
11. Засоленные почвы России. М., 2006.
12. Иванова Г.А. К вопросу о происхождении бэровских бугров //Тр. Института географии. Т. 51. М., 1952.
13. Свиточ А.А., Клювиткина Т.С. Бэровские бугры Нижнего Поволжья. М., 2006.
14. Седов С.Н, Шоба С.А. Методы исследования минерального скелета почв: оценка возможностей, применение к решению почвенно-генетических задач // Почвоведение. 1996. № 10.
15. Федорович Б.А. Происхождение «Бэровых бугров» Прикаспия // Изв. АН СССР. Сер. геогр. и геофиз. 1941. № 1.
16. ФроловВ.Т.Литология. Кн. 1. М., 1992.
17. Харитонова Г.В., Шеин Е.В., Воронов Б.А. Молекулярные межфазные взаимодействия в почвах. Владивосток, 2012.
18. Шеин Е.В., Харитонова Г.В., Дембовецкий А.В. и др. Состав и строение микроагрегатов почв бэровских бугров юга Астраханской области//Литология и полезные ископаемые. 2014. № 1.
19. Шеин Е.В., Харитонова Г.В., Милановский Е.Ю. и др. Агрегатообразование в засоленных почвах ландшафтов бугров Бэра // Почвоведение. 2013. № 4.
20. Goldich S.S. A study in rock weathering // J. Geol. 1938. Vol. 46(1).
21. Moore D.M., Reynolds Jr, R.C. X-ray diffraction and the identification and analysis of clay minerais. Oxford, 1997.
Поступила в редакцию 23.07.2014
MINERALOGICAL COMPOSITION
OF BAER MOUND SOILS, SOUTHERN ASTRAKHAN AREA
M.V. Shaldybin, E.V. Shein, G.V. Kharitonova, A.V. Dembovetskii,
A.S. Manucharov, Yu.M. Lopushnyak, N.S. Konovalova
The methods of X-ray diffractometry, scanning electron microscopy, and energy dispersion analysis were used in the study of mineralogical composition of Baer mound soils in the southern part of the Astrakhan area. It has been established that such framework minerals as quartz and feldspars are the basis of the mineralogical composition of soils as well as of mound deposits. It is shown that the soil of the mound top along the entire profile is characterized by a close mineralogical composition. Besides the essentially greater content of layered minerals, soils at the foot of the mound and in the intermound hollow are distinguished by the binomial profile in terms of mineralogical composition. Kaolin, chlorite, illite, illite-smectite, and smectite were diagnosed in the clay fraction of soils. The processes of illitization growing downmound along the soils profile have been recognized in the soils.
Key words: X-ray diffractometry, soils, framework of grains, clayey minerals, clayey-salt assemblages.
Сведения об авторах
Шалдыбин Михаил Викторович, канд. геол.-минерал. наук, доцент Томского политехнического ун-та, зав. сектором литологии лаборатории седиментологии ОАО «ТомскНИПИ-нефть». E-mail: shaldybinmv@nipineft.tomsk.ru. Шеин Евгений Викторович, докт. биол. наук, профессор, зав. каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. Тел.: 8(495) 939-36-84; e-mail: evgeny.shein@gmail.com. Харитонова Галина Владимировна, докт. биол. наук, зав. лабораторией экологии почв Ин-та водных и экологических проблем ДВО РАН. E-mail: gkharitonova@mail.ru. Дембовецкий Александр Владиславович, канд. биол. наук, профессор, ст. науч. сотр. каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. Тел.: 8(495) 939-36-84; e-mail: avd@yandex.ru. Манучаров Александр Сергеевич, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. Тел.: 8(495) 939-36-84; e-mail: zenova38@mail.ru. Лопуш-няк Юрий Михайлович, науч. сотр. сектора литологии лаборатории седиментологии ОАО «ТомскНИПИнефть». E-mail: shaldybinmv@nipineft.tomsk.ru. Коновалова Наталья Сергеевна, мл. науч. сотр. Ин-та тектоники и геофизики ДВО РАН. E-mail: turtle_83@mail.ru.
