CC BY
7УДК 631.4: 549/551.794 Передерш В.1.
Особливост^ минерального складу голоценових r'pyHmie територи УкраУни
1нститут географи НАН Укра'ши, м. КиТв e-mail: [email protected]
Анотаця. Охарактеризованi особливостi мнерального складу голоценових фунт/'в територП' Украни. Виявлен1 в/дм/нност/' складу глинисто¡' речовини за типами фунт1в, його зональн1 та регональн1 особливост1, що пояснюеться палеогеограф/'чними умовами утворення .
Ключовi слова: мнеральний склад, фунт, глиниста речовина, ¡ндикатор, голоцен.
Вступ
Мшеральна речовина складае основну частину р1зних тип1в фун"пв, як1 формуються пщ впливом бютичних i абютичних компонент1в. На думку В.1.Вернадського [1], вс1 зм1ни, як1 в1дбуваються у географ1чнш оболонц1 (л1тосфер1, атмосфер!, гщросфер1, б1осфер1), взаемопов'язан1 i неодм1нно впливають на м1неральну масу в1дклад1в та Грунт!в. В результат! складних природних процеав утворюються м1нерали, як1 вщображають умови Т'х формування. Тобто, мшеральна речовина е ¡ндикатором, що може бути використано у реконструкц1ях еволюцшних зм1н Грунтового покриву.
Об'ект та методи
Об'ектом наших досл1джень е мшеральний склад голоценових в1дклад1в р1внинноТ територП' УкраТ'ни, особливост! його формування, просторов! та часов! вщмши. Комплексом метод!в (рентгендифрактометричний, терм!чний, електронном!кроскоп!чний, валовий х!м!чний) досл!джен! тонкодисперсн! м!нерали (фр. <0,001мм) р!зних тип!в голоценових Грут1в та Грунтових в!дклад!в р!зних регюыв УкраТ'ни (Середнього i Порожистого Приднтров'я, Донбасу, Середнього Побужжя, Нижнього Приднютров'я, Л!вобережжя Нижнього Дунаю, Причорномор'я, Керченського твострова). Ран!ше ця методика була зад!яна нами у досл!дженнях викопних Грутчв для реконструкц!й палеогеограф!чних обстановок плюценових i плейстоценових етап!в розвитку природи на територи УкраТ'ни [2, 3].
Виклад матерiалу
Як в!домо, кожна з груп м!нерал!в несе в соб! р1зну ¡нформац!ю. Досить ¡нформативними 1ндикаторами природних умов е аутигенш м1нерали (глинист! та неглинисп). К1льк1сний та як1сний склад м1нерал1в, т1сно пов'язаних з ландшафтно-географ1чними, перш за все, кл1матичними умовами, досить давно використовують у палеогеограф1чних реконструкц1ях природних под1й [1,4]. Так1 аутигенш утворення як карбонати кальцш, гщроксиди зал1за та мангану, сульфати, глиниста речовина досить ч1тко в1дображають особливост! природних умов та Т'х змш. Характер карбонатних утворень, Т'х форма, особливост! розподту за проф!лем Грунт1в св!дчать про зм!ну процес!в, пов'язаних з природними обстановками: борошнист та псевдоморфози по коршнях рослин - люостепов!; б!лоз!рка - степов!; р!вном!рний розпод!л тонкодисперсних карбонат!в за профтем Грунт1в - доказ в!дносно стабтьних кл!матичих i г!дролог!чних умов формування; наявнють конкрец!й - показник сезонност у розпод!л! опад!в, чергуванн! вологих та посушливих пер!од!в; тверд! конкреци великого розм!ру -¡ндикатор сухого кл!мату та б!льш чи менш ст!йкого г!дролог!чного режиму одночасно. [5]. Р1зн1 форми г1псу (окрем! гшзда, друзи, поодинок! др1бн1 та велик! кристали), що зустр!чаються у голоценових Грунтах швдня УкраТ'ни, св!дчить про жарю, посушлив! умови часу Т'х утворення.
М!нерали г!дроксид!в та оксид!в алюм!н!ю, зал!за, мангану дають значну ¡нформацш про умови вологост!, вони е ¡ндикаторами гум!дного (жаркого або пом!рно теплого) кл!мату. Наявн!сть цих утворень е доказом пщвищеноТ вологост! вщклад!в та г!дротермальний режим, Р!зномаштнють форм (пунктаци, примазки, пл!вки, конкреци, бобовини) - показник особливостей Грунтотворних процеав та шматичних умов.
Досить поширеним та цшним ¡ндикатором природних обстановок у голоцен! е глинист! мшерали, як! являють собою продукт вив!трювання та Грунтотворення. Досл!дженнями В.1.Вернадського, М.А.ГлазовськоТ, Н.1.Горбунова, Б.П.Градусова, В.А.Ковди, А.1.Перельмана, Б.Б.Полинова та ¡нших встановлено, що глинист! мшерали Грунт1в синтезуються в результат! бюлопчного кругооб!гу м!неральних речовин. Склад та ктькють цих мшерал!в, швидк!сть Т'х вив!трювання т!сно пов'язаш з широким колом аб!отичних i б!отичних чинник!в, а саме: мшералопчним i х!м!чним складом
фунтотворноТ (материнськоТ) породи, кiлькiстю опадiв i розподiлом Тх протягом року, температурним i гiдрологiчним режимами, впливом рослинност та мiкроорганiзмiв [1].
Накопичення того чи шшого глинистого мiнерала у фунтах залежить вщ вихiдних (первинних) мiнералiв, стадп вивiтрювання фунтотворноТ породи та навколишньоТ обстановки. Фiзичний стан пщстелаючих порiд, Тх мiнеральний та хiмiчний склад впливають на швидкють вивiтрювання та кiлькiсть утворення тонкодисперсних мiнералiв. Але вплив материнських порщ проявлявся бiльш чiтко на початкових стадiях фунтотворення, потiм починали дiяти iншi чинники, з розвитком фунтового покриву зростала вив^ртють мiнеральноТ маси.
Одним з провщних факторiв мшералоутворення е клiмат. Вiд нього залежить ступшь iнтенсивностi та направленiсть процеав вивiтрювання.
У рiзних типах шмату утворюються рiзнi продукти вивiтрювання, що обумовлюе появу конкретного глинистого мшералу (або конкретно' асоцiацiТ глинистих мiнералiв). Хiмiчний розпад похiдних порiд найбтьш iнтенсивно проявляеться в умовах високих температур та рясних опадiв (гумщний жаркий клiмат). Розпаду пiдпадають вс нестiйкi мiнерали. Промивний режим сприяе видiленню солей та десилiкацiТ фунт1в, в результатi чого утворюються мшерали з вузькими показниками SiO2/R2O3 (каолшп", глуазит).
Досить важливу роль у мшералоутворенш вiдiграють рослиннiсть та мiкроорганiзми, яким В.1.Вернадський надавав великого значення. Рослиннють та мiкроби сво'ми видтеннями розчиняють мiнерали на мiсцях контакту, змшюють реакцiю розчину, утворюють сnецифiчнi умови, вiд яких залежать валентнють елементiв та Тх рухомiсть. 1^крооргашзми акумулюють ряд елементiв у своему тл що призводить до перерозподту елементiв у nрофiлi Грунту i сприяе розпаду мiнералiв в одному мюц та синтезу в шшому.
Найменш стiйкими до nроцесiв вив^рювання визнанi гiдрослюди, вони характеризують холодн nосушливi умови та початкову стадш фунтотворення, е зональними для холодних областей. Мшерали смектитовоТ групи (монтморилоыт, бейделiт, нонтронiт) сприймаються як шдикатор nомiрних ландшафтно-клiматичних умов, зональними для аридних областей. Показниками жаркого гумщного ^мату, iнтенсивних nроцесiв вивiтрювання, промивного режиму е мшерали каолштовоТ групи. Наявнють змiшаношаруватих гiдрослюда-монтморилонiтових утворень у голоценових фунтах свщчить про перетворення та дiагенетичнi змiни глинистих мiнералiв, що трактуеться як доказ змш клiматичних умов у бiк потеплшня та niдвищення вологостi. Усnадкованi вщ niдстелаючих nорiд гiдрослюди, niд впливом природних чинниш, а також дiагенетичних та фунтотворних nроцесiв, на думку Н.В.Ренгартен [4], перетворюються шляхом монтморилотизацп. Присутнють аморфно' речовини свiдчить про руйнування мiнералiв.
Використання результатiв дослщжень мiнерального складу фун™ як iндикаторiв дае можливiсть nрослiдкувати nросторовi особливост змiн природних умов протягом голоцену [6, 7].
Голоценова товща рiвнинноТ територп УкраТни представлена рiзнотиnовими фунтами та фунтовими вiдкладами, що зформувались, за даними Н.1.Горбунова [8] i В.А.Ковди [9], на nротязi 10-8 тис.р., а на думку М.Ф.Веклича [10] - 13-10 тис.р., пщ впливом цiлого ряду природних чинниш (материнськоТ породи, рельефу, клiмату, рослинного та тваринного св^у).
Грунтотворними породами були лесов^ флювiогляцiальнi, льодовиковi (морена), озерн та алювiальнi вiдклади, а також продукти вив^рювання кристалiчних порщ. В залежност вiд характеру шдстелаючоТ породи формувались фiзичнi та хiмiчнi особливостi майбутнього Грунту на початковш стадiТ розвитку. Найчастiше це були вщклади холодних плейстоценових етаniв (причорноморського або бузького) [11], представлених лесовидними суглинками, у мшеральному складi глинисто' речовини яких переважали гщрослюди та мшерали смектитовоТ групи [2, 3, 7].
Грунти успадкували мiнеральний склад материнськоТ породи, який поступово, на nротязi голоценового етапу, пщ впливом комплексу бюшматичних обстановок та фунтотворних nроцесiв змiнювався.
Встановлено, що склад тонкодисперсноТ частини голоценових фун^в nолiмiнеральний, представлений гiдрослюдами, смектитами, змiшано-шаруватими гщрослюда-монтморилоытовими утвореннями, каолiнiтом у рiзних стввщношеннях в залежностi вiд Тх географiчного положення та стадiТ розвитку фун^в. Домiшками найчастiше виявляються хлорит, кальцит, вермкул^, кварц, гетит, гinс.
Мшеральний склад рiзних тиniв голоценових фунт1в характеризуеться цiлим рядом особливостей, що вщображае рiзнi умови його формування.
У складi глинисто' речовини дерново-Пдзолистих фун^в (niвнiчна частина УкраТни, Полюся), сформованих на рiзних материнських породах, спостер^аються досить значнi змiни. Переважання в них мiнералiв гiдрослюдистоТ групи (шдикатор холодних умов), що успадкован вщ льодовикових вiдкладiв та алювiальних niскiв, свiдчать про: вiдсутнiсть умов для трансформаци та деградацiТ цього мшералу; наявнють промивного режиму (значна ктькють вологи); диферен^ацш глинисто'' речовини за профтем; значний вмiст К2О; розпад алюмосилiкатiв на оксиди кремшю, залiза, алюмiнiю. Змiшаношаруватi гiдрослюда-монтморилонiтовi утворення та мшерали смектитовоТ групи (шдикатори
бтьш noMipHMX умов), кiлькiсть яких з глибиною збiльшуeться, поряд i3 гщрослюдами, притаманн дерново-пiдзолистим Грунтам на лесових суглинках. Каолшп" присутнiй як домшок. Молярнi вiдношення SiO2/R2O3>3. Грунти цього ж типу на елювп кристалiчних порiд характеризуються наявнiстю гiдрослюд та каол^ту (iндикатор жарких вологих умов, але тут вш успадкований вщ пiдстелаючих порiд).
Cipi л'сов'! фунти на лесових карбонатних суглинках (люостепова зона) характеризуються наявнiстю у складi глинисто!' речовини значно'1 кiлькостi змшаношаруватих гщрослюда-монтморилонiтових утворень, що свщчить про сприятливi умови для стадшних перетворень мшерально'Г маси. В них в^^чаеться менша рухомiсть глинисто!' речовини та концентра^я ïï у середнш частинi профiлю, зниження pH (пщвищення кислотностi). У сiрих лiсових фунтах Полюся дещо знижуеться кiлькiсть мулу, який мае рiвномiрний розподiл за профтем.
Бурi л'сов'! Грунти на суглинках i глинах, що розповсюджен у гiрських районах та передпр'ях Карпат i Криму, а також Закарпаття в^^зняються досить широкою асо^а^ею глинисто!' речовини, нерiвномiрним розподiлом мiнералiв за профiлем. Наявнiсть смектитiв, змшаношаруватих утворень, каолiнiту, гетиту свiдчить про сприятливi умови (м'який, вологий ^мат, перiодично промивний режим, значну тривалють теплого перiоду) та iнтенсивнiсть вив^рювання i фунтотворних процесiв. Бурi лiсовi Грунти на елюви' корiнних порщ (захщний лiсостеп) мають дещо спрощений склад мшерально!' маси глинисто!' речовини, в якому домшують гiдрослюди та каолшп". Вони, в бiльшостi, успадкован вiд продуктiв розпаду гранiтiв.
Чорноземн фунти люостепово!' та степово!' зон вiдрiзняються складнiстю мшерально!' маси. Значн потужнiсть та оглеенiсть, наявнiсть карбонатних леав суглинистого складу у якост материнсько!' породи, iнтенсивнiсть фунтотворних процеав, переважання у глинистiй речовинi мiнералiв смектитово!' групи та змiшаношаруватих гщрослюда-монтморилоштових утворень, присутнiсть пiвтораоксидiв обумовленi бю^матичними особливостями розвитку цих фунпв, що i призвело до формування рiзних пщтитв (типовi; опiдзоленi; вилугованi; звичайш; пiвденнi; мiцелярнi) чорноземiв.
У твшчнш частинi чорноземно!' зони помiрнi температуры умови, ктькють опадiв та вологи, що випаровуеться майже зрiвноваженi; у твденному та схiдно-пiвденному напрямку, iз зростанням температур та зменшенням кшькосп опадiв, пiдсилювалась посушливiсть клiмату. Процеси перетворення та перемщення мшерально!' речовини спостер^аються лише у найбiльш розчинених та рухомих утвореннях (карбонати, сульфати, хлориди) i не дуже проявляються у алюмосилкатнш частинi фунтово!' маси, свщченням чого е рiвномiрний розподт глинисто!' речовини за генетичним профтем фунпв. Чорноземи пiвдня Укра!'ни вирiзняються значною окарбоначенiстю, а iнодi заппсованютю [5]. Домiнують у чорноземних фунтах смектити та змшано шаруватi утворення.
Мшеральна маса фунпв сухого степу Причорномор'я, Приазов'я (бурi степовi, каштановi у комплексi iз солонцюватими) представлена мшералами смектитово!' групи, гiдрослюдами, хлоритом iз значною кiлькiстю кальциту та ппсу [5], що пов'язано з посушливютю умов.
Таблиця 1.
Мшерали фракци <0,001мм голоценових фунлв_
Типи ^рунт1в Характерний склад м1нерал1в
Дерново-п1дзолист1 на льодовикових вщкладах (Пол1сся) Пдрослюди, монтморилон1т, каол1н1т, верм1кул1т, кварц, хлорит. Донизу за профтем ктькють пдрослюд >, а каол1н1ту та хлориту <; R2O3
Дерново-п1дзолист1 на алювп (Пол1сся) Пдрослюди, каол1н1т, монтморилон1т, хлорит, кварц; R2O3
Дерново-п1дзолист1 на лесових суглинках (люова та л1состепова зони) Пдрослюди, монтморилоыт (з глибиною к1льк1сть >), зм1шаношаруват1 г1дрослюда-монтморилон1т, кварц, хлорит; R2O3
Дерново-пщзолист1 на елюв1Т гран1т1в (люостепова зона) Пдрослюди, монтморилон1т, каол1н1т, 1нод1 зм1шаношаруват1 утворення, кварц, хлорит; R2O3
С1р1 л1сов1 на лесових суглинках (люова, люостепова зони) Зм1шаношаруват1 г1дрослюда-монтморилон1тов1 утворення у р1зних ствщношеннях, монтморилон1т, г1дрослюди, каол1н1т, кварц, хлорит
Бур1 люов1 на елюви кор1нних порщ (Передкарпаття, Закарпаття, Крим) Монтморилоыт, г1дрослюди, каол1н1т, кварц, хлорит, гетит; R2O3
Бур1 люов1 на суглинках (Передкарпаття, Закарпаття, Крим) Монтморилон1т i пдослюди у р1зних сп1вв1дношеннях, зм1шаношаруват1 утворення, каол^т, гетит, кварц. Розподiл за профтем нерiвномiрний
Чорноземи на лесовидних суглинках (степова зона) Смектити, змiшаношаруватi утворення, пдрослюди, каол^т, кальцит, кварц; R2O3
Бур1 степов1, каштанов! у комплекс! ¡з солонцюватими (сухий степ) (Причорномор'я, Крим) Монтморилонiт, гiдрослюди, хлорит, кальцит, ппс
Висновки
Аналiз мшерально' маси Грунпв дозволяе виявити особливостi складу тонкодисперсно''' частини та його змши на протязi голоценового етапу:
- змiни складу глинисто!' речовини спостер^аються за типами Грутчв - якiсний склад мiнералiв близький, але значно вiдрiзняеться кшькюно;
- досить чiтко простежуються просторовi (зональнi та регiональнi) вiдмiни у складi глинисто!' речовини, а також таких аутигенних утворень як кальцит, ппс;
- часовi вiдмiни мшерально' маси (розподiл за профiлем Грутчв), фiзичний та хiмiчний стан ïï свiдчать про iнтенсивнiсть Грунтотворчих процеав на протязi голоцену i вщображають змши бю^матичних умов.
Таким чином, особливост складу мiнеральноï маси, яка е шдикатором природних обставин, часовi та просторовi вiдмiни е доказом змш умов формування голоценових Грунпв на територи Укра'ши.
Лтература
1. Вернадский В. И. История минералов земной коры. Избранные сочинения / В. И.Вернадский М. : Изд-во АН СССР. 1960. - T.IV. - 623 с.
2. Минералогический состав плейстоценовых образований Украины в связи с палеогеографическими условиям / Передерий В.И.; Ин-т геофизики. - Отд. географ. - Киев: 1981. - Т.1. - 230с. - Т.2. - 48с. -Рус.Деп. ВИНИТИ. М.: № 3370 - 81, 3371 - 81.
3. Perederiy V. I. Clay mineral cjmposition and palaeoclimatik interpretation of the Pleistocene and Holocene deposits of Ukraine /V.I.Perederiy // Quaternary International 76/77 - P.113-121.
4. Ренгартен Н. В. Роль фациально-минералогического анализа в реконструкции климата антропогена / Н. В. Ренгартен, Н. А. Константинова. - М. : Наука. 1965. - Вып. 137. - 123 с.
5. Гринь Г. С. Галогенез лессовых почвоГрунтов Украины /Г.С.Гринь. - К.: Урожай. 1969. - 218 с.
6. Веклич М. Ф. Минералогические индикаторы древней природы / М.Ф.Веклич, В.И.Передерий //Теоретические и прикладные проблемы палеогеографии. - К.: Наук.думка. 1977. - С.3-24.
7. Просторово-часова кореляц1я палеогеограф1чних умов четвертинного перюду на територи Укра'ши / Ж. М. Матвпшина, Н. П. Герасименко, В. I. Передерш та ш. - К.: Наук.думка. 2010. - 192с.
8. Горбунов Н. И. Минералогия и коллоидная химия почв / Н. И.Горбунов. - М.: Наука. 1974. - 314 с.
9. Ковда В.А.Основы учения о почвах /В.А.Ковда. - М.: Наука, 1973. - Кн. 1. - 447с.; Кн. 2. - 468 с.
10. Веклич М.Ф. Проблемы палеоклиматологии. - К.: Наук.думка, 1987. - 190 с.
11. Стратиграфические схемы четвертичных отложений Украины / М. Ф. Веклич, Н. А. Сиренко, Ж. Н. Матвиишина и др. - Госкомгеологии Украины. - 1993. - 40 с.
Анотация. В. И. Передерий Особенности минерального состава голоценовых почв территории Украины. Охарактеризированы особенности минерального состава голоценовых почв территории Украины. Определены отличия состава глинистого вещества по типам почв, его зональные и региональные особенности, что объясняется палеогеографическими условиями образования. Ключовi слова: минеральный состав, почва, глинистое вещество, индикатор, голоцен.
Abstract. V. I. Perederiy The features of mineral composition of holocene soils in the territory of Ukraine. The
main features of mineral composition of Holocene soils in the territory of Ukraine are characterized. The differences of clay substance for the soil types and its zonal and regional features which are explained by paleogeographical conditions of formation.
Keywords: mineral composition, soil, clay substance, indicator, Holocene.
Поступила в редакцию 30.01.2014 г.
