Научная статья на тему 'Условия образования болотных содовых солончаков в северной части лесостепной зоны в пределах Рязанской области'

Условия образования болотных содовых солончаков в северной части лесостепной зоны в пределах Рязанской области Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
287
50
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РЯЗАНСКАЯ ОБЛАСТЬ / ЛЕСОСТЕПНАЯ ЗОНА / СОДОВЫЕ СОЛОНЧАКИ / МИНЕРАЛЬНЫЕ КРАСКИ / RYAZAN REGION / FOREST-STEPPE ZONE / SODIUM-SALINE SOIL / MINERAL PAINTS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Кривцов Вячеслав Андреевич, Тобратов Сергей Анатольевич

На примере урочища «Погорелое», расположенного в пойме реки Верды на юге Рязанской области, рассматриваются условия формирования болотных солончаков на северной границе их ареала. Дана характеристика геохимических особенностей солончака и их изменение по сезонам. Отмечается абсолютное преобладание натрия среди поглощенных катионов, снижение pH до 3 и менее в летне-осенний период, формирование солевых корок в летнее время и залежей минеральных красок (преимущественно охр). Учитывая уникальность урочища, предлагается включить его в число особоохраняемых природных территорий областного значения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Кривцов Вячеслав Андреевич, Тобратов Сергей Анатольевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

At the natural site «Pogoreloe», which is located in the Verda river valley in the southern Ryazan area, we analyze the conditions for the formation of marsh saline soils in the northern extremity. The article describes the geochemical features of saline soils and their seasonal change. We find an absolute prevalence of sodium among the absorbed cations, pH decrease up to 3 and less during the summer and autumn time, the formation of saline crusts in summer and deposits of mineral pigments (mainly ochre). Considering the unique character of this natural site we suggest that it should be included into the list of specially protected natural territories of regional importance.

Текст научной работы на тему «Условия образования болотных содовых солончаков в северной части лесостепной зоны в пределах Рязанской области»

В.А. Кривцов, С.А. Тобратов

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ БОЛОТНЫХ СОДОВЫХ СОЛОНЧАКОВ В СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ В ПРЕДЕЛАХ РЯЗАНСКОЙ ОБЛАСТИ

На примере урочища «Погорелое», расположенного в пойме реки Верды на юге Рязанской области, рассматриваются условия формирования болотных солончаков на северной границе их ареала. Дана характеристика геохимических особенностей солончака и их изменение по сезонам. Отмечается абсолютное преобладание натрия среди поглощенных катионов, снижение pH до 3 и менее в летне-осенний период, формирование солевых корок в летнее время и залежей минеральных красок (преимущественно охр). Учитывая уникальность урочища, предлагается включить его в число особоохра-няемых природных территорий областного значения.

Рязанская область, лесостепная зона, содовые солончаки, минеральные краски.

Летом 2008 года во время комплексного обследования территории Сараевского района Рязанской области с целью организации новых и изучения состояния существующих особоохраняемых природных территорий в долине реки Верды нами было выявлено несколько болотных содовых солончаков - урочищ, не типичных для северной части лесостепной зоны. Наиболее крупный из них, площадью около 4 га, именуемый местными жителями «Погорелое», расположен в 0,2 км к северу от юго-западной окраины села Телятники. О наличии западин на поверхности поймы, где летом образуется корка соли, местные жители знают многие десятилетия.

Урочище «Погорелое» расположено в пойменной части долины реки Верды и представляет собой изометричное в плане, лишенное растительности понижение с относительной глубиной до 0,5 м. Цвет отложений на первый день обследования, 3 июля 2008 года, темно-серый с охристыми пятнами, местами, в южной части урочища, с коркой солей. Поверхность разбита трещинами усыхания на отдельные полигоны неправильной формы размером до 0,6 м (рис. 1). Глубина трещин усыхания доходит до 10 см, ширина - до 2 см. С поверхности до глубины 10-20 см залегают туго- и мягкопластичные органоминеральные илы темно-серого цвета, под ними - на большей части урочища минеральные краски (преимущественно охры) мощностью от 5 до 40 см. Ниже по разрезу до глубины 0,6-0,8 м почти повсеместно вскрывается хорошо разложившийся торф коричневато-черного цвета. Мощность торфа в шурфах, заложенных в разных частях урочища, не превышает 0,6 м. Торф подстилается илами. На отдельных участках, обычно относительно приподнятых, минеральные краски залегают непосредственно с поверхности. Мощность их здесь достигает 40 см. Под красками на таких участках вскрываются илы.

К 9 июля 2008 года на поверхности «полигонов» почти повсеместно появилась корка солей мощностью 1-3 мм, а илы, залегающие с поверхности, приобрели тугопластичную консистенцию.

По данным опросов местных жителей, в пределах урочища в годы с высоким половодьем с весны появляется мелководное, глубиной до 0,4 м, озеро. К концу июня оно, как правило, высыхает. После испарения всей воды из озера, по мере иссушения грунтов дно бывшего водоема покрывается сетью трещин усыхания, а затем на поверхности образовавшихся полигонов появляется корка соли. В таком состоянии урочище находится, по крайней мере, последние 80 лет. Никакой хозяйственной деятельности в пределах урочища население села Телятники не осуществляло.

Урочище «Погорелое» и еще ряд подобных ему урочищ, расположенных в пойме реки Верды вблизи устья Вердицы, с их полигональными грунтами, минеральными красками и коркой солей на поверхности полигонов в июле - августе - явление для условий Рязанской области не типичное. В этой связи естественно встает вопрос об условиях их образования. Для решения данной проблемы нами было пройдено в разных частях урочища «Погорелое» более 30 шурфов глубиной до 1,5 м, в том числе 16 шурфов по квадратной сетке со стороной 20 м в северо-западной его части. При проходке шурфов изучены особенности залегания и состав отложений в пределах урочища, отобраны пробы для определения рН и солевого состава водных вытяжек из всех вскрытых горизонтов, одновременно изучались геохимические особенности сопредельных ландшафтов.

Рис. 1. Полигональные структуры, образованные трещинами усыхания (съемка 05.10.08)

Ниже приводятся сведения о местоположении точек опробования и характере изученных отложений.

Точка 1 расположена в северо-западной части урочища, в 40 м от его края. Проба 1.1 отобрана из поверхностного горизонта, сложенного органоминеральными илами, в интервале глубин 5-10 см.

Проба 1.2 - там же, в интервале глубин 50-55 см, из слоя хорошо разложившегося осоково-тростникового торфа.

Проба 1.3 - там же, из слоя озерных илов, подстилающих торфяник, с глубины 65-70 см.

Точка 2 расположена в 15 м севернее точки 1 на микроповышении диаметром около 50 см и относительной высотой 8 см.

Проба 2.4 - отобрана из слоя минеральных красок (охр) мощностью 60 см, залегающих в пределах микроповышения непосредственно с поверхности.

Проба 2.5 - из слоя илов, подстилающих минеральные краски.

Точка 3 расположена в 10 м к северо-востоку от точки 2, на периферии урочища, в пределах блюдцеобразного микропонижения.

Проба 3.6 отобрана из слоя минеральных красок мощностью до 17 см, залегающих непосредственно с поверхности, из середины интервала.

Точка 4 расположена в пределах микроповышения с относительной высотой 10-12 см и диаметром до 2 м, занятого фитоценозом из тростника.

Проба 4.7 отобрана из органоминеральных илов с корнями растений.

Точки опробования 8.5, 9.6 и 10.7 расположены в наиболее пониженной и, как следствие, переувлажненной юго-западной части урочища.

Проба 8.5 отобрана из торфяной кочки.

Проба 9.6 - в пределах мочажины из разжиженной органоминеральной массы.

Проба 10.7 - из скопления сульфидов на поверхности органоминеральных

илов.

Пробы 11 и 12 отобраны в точке 8, в стенке карьера, вскрывающего неоген-четвертичные отложения у села Новобокино.

Проба 11.8 отобрана из перемытой морены (предположительно днепровского возраста) с глубины 2,5 м.

Проба 12.8 - из неогеновых (миоценовых) песков с глубины 4 м.

В таблице, приведенной ниже, дается макрокомпонентный состав водных вытяжек из отложений полигональных структур, образованных трещинами усыхания.

Таблица

Макрокомпонентный состав водных вытяжек из отложений урочища «Погорелое» и из пород, залегающих на междуречье у села Новобокино

№* Концентрации ионов в водных вытяжках, мг/л рНвод

Ыа Са С1 ЫН4+

Урочище «Погорелое»

1.1 1354 40 3,55 804 3,1

1.2 936 17,9 8,92 1162 3,1

1.3 936 17,9 2,29 452 3,2

2.4 916 25,2 1,59 804 3,1

2.5 325 25,2 2,14 394 3,7

3.6 936 29,7 2,35 2853 3,3

4.7 2895 159 1,29 2543 2,3

5.8 937 50,4 10,97 1136 3,1

6.9 5777 1153,6 менее 0,3 1162 1,8

7.10 365 25,2 0,59 44 3,65

Породы, вскрытые карьером у села Новобокино)

8.11 4,5 29,7 0,55 2,72 8,1

8.12 1,4 10,1 2,14 1,43 7,7

Примечание. *Нумерация дана в соответствии с вышеприведенной характеристикой отобранных образцов.

Как видно из таблицы, из обменных катионов в отложениях урочища «Погорелое» (причем как органических, так и минеральных) практически в «ураганных» концентрациях аккумулируется натрий, причем наиболее интенсивно в приповерхностных горизонтах торфяной залежи и в наиболее пониженной юго-западной части урочища (соответственно образцы 1.1 и 6.9). Содержание легкорастворимых солей натрия, по нашим оценкам, существенно превышает 1 процент массы воздушно-сухого торфа, что в совокупности с выпотным характером водного режима позволяет классифицировать почвы урочища как солончаки. Экстремально высокое содержание натрия характерно и для новообразований железистых минералов в периферийных фациях (образцы 2.4 и 3.6), но в озерноаллювиальных минеральных отложениях, подстилающих торфяник (например, образец 2.5), оно все же снижается - местами до 3 раз по сравнению с поверхностными слоями торфа. В неоген-четвертичных отложениях на междуречье (образцы 8.11 и 8.12) содержание натрия на три-четыре порядка ниже, чем в рассматриваемом пойменном торфянике. Налицо избирательная аккумуляция данного элемента органическим веществом. Такая аккумуляция вследствие токсичности соединений натрия обусловливает невозможность существования на большей части урочища никаких высших растений, даже галофитов и тростника.

В то же время содержание обменного кальция в исследованных образцах весьма невелико - на 1-2 порядка ниже, чем натрия (в породах, и особенно почвах на междуречьях, соотношение обратное). Исключением является пониженный участок торфяной залежи с наиболее развитыми процессами аккумуляции растворенных веществ (т. 6.9): разница в содержании № и Са составляет «всего» 5 раз. Вместе с тем характер распределения данных двух геохимически сходных катионов имеет и много общего (коэффициент корреляции г = + 0,944): в частности, они аккумулируются в приповерхностных горизонтах и на микровозвышениях вследствие испарительной концентрации.

Судя по полученным данным, хлор следует считать транзитным элементом, содержание которого регулируется в основном испарительной концентрацией и лишь в малой степени - содержанием специфической органики. Ион аммония - показатель восстановительных обстановок и интенсивности разложения органического вещества, поэтому его содержание в торфянике в целом велико,

особенно в наиболее гидроморфных условиях, и, как правило, снижается в минеральных отложениях, сопряженных с торфом.

Торфяные и сопряженные с ними минеральные отложения урочища «Погорелое» характеризуются кислой реакцией, что резко отличает их не только от пород междуречий, но и от аналогичных природных комплексов, расположенных на юго-востоке Русской равнины и в Западной Сибири. Таким образом, интенсивные солевые аккумуляции в климатических условиях Центральной России все же не способны обеспечить «усреднение» кислотных продуктов разложения органического вещества (в том числе образующейся при этом серной кис-лоты), а возникающие при этом «кислые солончаки» - явление, уникальное даже в масштабах России.

Сопоставление геохимических характеристик урочища «Погорелое» с данными, полученными нами ранее по другим ландшафтам Рязанской области (рис. 2-5), позволяет еще раз подчеркнуть интенсивность аккумуляции элементов в данном урочище и экстремально низкий уровень рН (менее 3,0), заметный даже в сравнении с верховыми болотами Мещеры. Последнее свидетельствует также о том, что подкисление обусловлено не только органическими, но и сильными минеральными кислотами. Одним из ведущих факторов накопления катионов и анионов следует признать испарительную концентрацию, а типоморфным элементом - натрий.

Рис. 2. Накопление натрия (водорастворимые формы) и реакция среды в почвах и подстилающих их горных породах на территории Рязанской области в зависимости от ландшафтных условий

Рис. 3. Накопление хлора (водорастворимые формы) и реакция среды в почвах и подстилающих их горных породах на территории Рязанской области в зависимости от ландшафтных условий

350

300

250

200

150

100

50

0

\ 27

Ц Г~1

30

П

-59“

гг

Сараевский р-н

Мещера

2.5

Рис. 4. Накопление кальция (водорастворимые формы) и реакция среды в почвах и подстилающих их горных породах на территории Рязанской области в зависимости от ландшафтных условий

Рис. 5. Накопление кальция (водорастворимые формы) и реакция среды в почвах и подстилающих их горных породах на территории Рязанской области в зависимости от ландшафтных условий

Процесс образования содового солончака в урочище «Погорелое» и в аналогичных ему урочищах долины Верды можно представить в виде ряда последовательных этапов преобразования старичного озера в низинное болото и далее, в связи с геохимической дифференциацией накопившихся осадков, - в содовый солончак:

1. Образование старичного озера в притеррасной части поймы реки Верды в месте впадения в нее р. Вердицы.

2. Закономерная эволюция озерной котловины в сторону заполнения ее речными наносами и биогенными осадками. При этом в притеррасной части поймы вследствие низких скоростей течения откладывался наиболее тонкодисперсный материал и формировались обогащенные пелитовой фракцией тяжелосуглинистые и глинистые озерные илы.

3. Заключительные стадии зарастания пойменного озера и превращение его в низинное осоково-тростниковое болото, типичное для гидроморфных типов местностей в лесостепи.

4. Распространение заболачивания за пределы бывшей озерной котловины на всю притеррасную пойму.

5. Рост торфяной толщи в пределах притеррасной поймы, который в наиболее пониженных участках - в бывших озерных котловинах - мог сменяться кратковременными периодами накопления озерно-аллювиальных отложений. Накопление торфа происходило в условиях как грунтового, так и поверхностного увлажнения. Торфяная залежь повсеместно обогащалась аллювиальными ми-

неральными включениями, на некоторых участках сформирована слоистая торфяно-суглинистая толща.

6. Некоторое снижение механического и опресняющего влияния речных вод на притеррасную пойму в связи с врезанием речного русла активизировало образование болот и дальнейшее формирование солончаков.

7. Начало геохимической дифференциации торфяной залежи в связи с избирательной аккумуляцией ряда катионов - в первую очередь натрия - в торфяниках, сформировавшихся в пределах бывших озерных котловин. Постепенное преобразование аллювиальных болотных иловато-торфяных почв в болотные содовые солончаки.

Приуроченность солончаков в долине реки Верды к бывшим котловинам пойменных озер является неслучайной и обусловлена аккумуляцией в их пределах - еще до зарастания и заболачивания - частиц с наименьшей гидравлической крупностью. Это определяет специфический водный режим торфяных залежей, сформировавшихся впоследствии на поверхности минерального ложа котловин: водообмен с грунтовыми водами становится затрудненным, и в летние сезоны при активном испарении создаются условия для выпотного водного режима, благоприятного для прогрессирующей аккумуляции солей в поверхностных горизонтах торфа. Такой аккумуляции способствует и высокая сорбционная емкость гумусовых кислот, образующихся при микробиологическом преобразовании пойменных торфов. При указанных преобразованиях возникает специфическая кислая реакция среды (особенно летом, при облегчении доступа кислорода в торфяную толщу), которую следует признать уникальным геохимическим свойством сараевских солончаков.

Типичные для аридных районов Евразии солончаки имеют щелочную реакцию и низкие значения окислительно-восстановительного потенциала (застойный водный режим), поскольку не теряют гидравлической связи с минерализованными грунтовыми водами. Для урочища «Погорелое» характерен контрастный пульсирующий водный режим (аналог застойно-промывного, по Ф.Р. Зай-дельману 225): переувлажнение грунтовыми и паводковыми водами в весенний и осенний сезоны (тогда осуществляется привнос катионов) и относительно глубокая аэрация, сопряженная с переходом к выпотному водному режиму в летний период (при этом продуцируются агрессивные органические и минеральные кислоты, снижающие рН).

В литературе 226 отмечается, что в некоторых болотных солончаках на севере лесостепной зоны содообразование носит пульсирующий характер и полностью определяется факторами водно-воздушного режима торфяных почв (в частности, количеством осадков). При этом почвообразовательный процесс протекает в условиях попеременного подкисления (в сухие сезоны) и подщелачива-ния (при переувлажнении); в период снижения рН сода не образуется. Тем не

225 Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М. : Изд-во МГУ, 1998. 316 с.

226 Козловский Ф.Н. О формах анаэробных процессов в торфяниках Центральной Барабы // Теория и методы изучения почвенного покрова. М. : ГЕОС, 2003. С. 299-314.

менее, данный геохимический режим охватывает не всю торфяную толщу и вообще не рассматривается как типичный для соответствующих зональных усло-

~ 227

вий .

Летом, особенно в конце июля - августе, в торфяной залежи урочища «Погорелое» происходит активное перемещение почвенных растворов к зонам аэрации, где значительная часть элементов с переменной валентностью подвергается окислению и иммобилизуется. Указанным путем возникают новообразования несиликатных минералов трехвалентного железа в периферийных, лучше аэрируемых фациях урочищ. В то же время в окружающих незасоленных торфяниках, которые подстилаются водопроницаемыми песками, типичный выпотной водный режим в летний сезон не реализуется (в течение всего года преобладает водозастойный режим) и, как следствие, резко снижена аккумуляция катионов и практически отсутствуют железистые новообразования. Исключением являются освоенные торфяники, где уровень грунтовых вод искусственно понижен: там водозастойный режим для поверхностных горизонтов уже не характерен, и торф постепенно заменяется железными охрами, причем процесс развивается весьма интенсивно.

Солевые аккумуляции в урочище «Погорелое» - продукт его длительной эволюции в условиях повышенного содержания № в поверхностных и грунтовых водах геохимически сопряженных ландшафтов. Современный уровень со-ленакопления складывался постепенно и был бы невозможен - в климатических условиях Рязанской области - при отсутствии в урочище ранее сформированных торфяников, поскольку минеральные грунты обладают существенно меньшей сорбционной емкостью и водоудерживающей способностью и натрий мигрировал бы транзитно, не задерживаясь в пойме. Немаловажное значение для трансформации соединений натрия имеет и глеевая обстановка, реализующаяся в торфянике в условиях переувлажнения и избытка органического вещества.

Происхождение свободного натрия в ландшафтах остается дискуссионным. Возможны различные механизмы данного процесса 228:

а) образование растворимого гидрокарбоната натрия при выветривании натриевых плагиоклазов

№2А^016 + Н2О + СО2 = ШНС03 + №НА№60:6 ;

б) мобилизация натрия из почвенного поглощающего комплекса (ППК) при деградации (рассолении) солонцов и других засоленных почв

ППК-Ча + Н2СО3 = ППК-Н + ШНСО3;

в) растворение грунтовыми и поверхностными водами древних морских солевых аккумуляций.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

227 Там же.

228 Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. М. : Высшая школа, 1981. 400 с. ; Орлов Д.С. Химия почв. М. : Изд-во МГУ, 1985. 472 с. ; Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. М. : Недра, 1999. 366 с.

В различных географических условиях превалирует тот или иной механизм; возможно и их совместное действие, что, по-видимому, и наблюдается в Сараевском районе. Обобщение литературных данных 229 показало, что закономерный рост содержания натрия в почвах, поверхностных и грунтовых водах и водовмещающей толще пород водоносных горизонтов будет наблюдаться, если для территории характерны, во-первых, недостаток атмосферного увлажнения (Кувл. < 1) и, во-вторых, плохая дренированность из-за неразвитости («молодости») эрозионной сети. Такие условия реализуются, например, на юге Западной Сибири и в Центральной Якутии, а также на Окско-Донской равнине. Чем севернее расположена территория, тем большее значение приобретает геоморфологический фактор, в частности, условия дренированности. В процессе эрозионного расчленения накопленный ранее натрий достаточно легко вымывается и при благоприятных условиях накапливается в почвах пойм и реже надпойменных террас, формируя солончаки и солонцы. Аналогичному вымыванию кальция препятствует низкая растворимость его карбонатов и зависимость его подвижности от парциального давления углекислого газа:

Са+ + НСО3" = СаСО3 + СО2 + Н2О.

При недостатке СО2 равновесие данной реакции сдвигается вправо и образуются нерастворимые карбонаты, например, в форме новообразований нижних горизонтов черноземов. В условиях Сараевского района активной миграции натрия способствует и то, что глубина ежегодного промачивания автоморфных почв (не менее 3-4 м) приводит к выносу легкорастворимых элементов непосредственно в толщу неогеновых песков, где вторичное осаждение солей крайне затруднено. Содержание обменного натрия закономерно увеличивается в следующем ряду (рис. 6): черноземы водоразделов - почвообразующие породы -коренные породы неогена - пойменные торфяники. Наиболее активными очагами выноса натрия с междуречий, очевидно, служат природные комплексы западин, отличающиеся интенсивной вертикальной водной миграцией. Характерно, что не только в Сараевском районе, но и в Западной Сибири, и в Якутии развитие пойменных содовых солончаков сопряжено с широким распространением западин на водоразделах 230. Между западинами и солончаками может быть как генетическая, так и причинно-следственная связь. Тем самым структура геохимической катены (устойчивая последовательность геохимических ландшафтов от междуречий к местному водотоку) является закономерной, но в условиях Центра России из-за повышенного количества осадков такие катены, как правило, не развиваются. Урочище «Погорелое» является в этом отношении редчайшим исключением.

229 Базилевич Н.И. Лесостепные солоди. М. : Наука, 1967. 97 с. ; Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв ; Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. М. : Владос, 2001. 384 с. ; Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза.

230 Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв ; Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения.

Таким образом, «плоскоместный» характер рельефа, лесостепной климат (в прошлом более засушливый), близкое к поверхности залегание песчаных толщ неогена и, возможно, присутствие в них соленосных алевритовых и глинистых прослоев, подвергающихся воздействию грунтовых вод, обеспечивают повышенное, в 5-10 раз по сравнению со средним по региону уровнем, содержание натрия в поверхностных и грунтовых водах Окско-Донского междуречья (рис. 6). Условия для водной миграции кальция значительно менее благоприятны, и он остается в авто-морфных почвах междуречий. Пойменные торфяники выступают в качестве высокоэффективного сорбционного барьера для растворенного натрия; наиболее интенсивно его накопление происходит в период половодья.

Рис. 6. Концентрация №+ в поверхностных и грунтовых водах Сараевского района и в некоторых водотоках Рязанской области, находящихся в иных ландшафтных условиях Поступивший в торфяник натрий подвергается многоступенчатой геохимической трансформации, в процессе которой образуется широкий спектр минеральных веществ (сода, сероводород, элементарная сера, сульфиды железа, оксиды и гидроксиды железа, гидроксид натрия и др.), а также низкомолекулярная физиологически активная органика. Указанные процессы типичны для месторождений лечебных грязей 23 \

В частности, в восстановительных условиях переувлажненного торфа весной и в первую половину лета активно образуется сода при непосредственном участии сульфатредуцирующих бактерий Desulfovibro, Desulfotomaculum и др. При этом осуществляется восстановление сульфатов и затрачивается энергия, выделяемая при микробиологическом разложении торфа. Последний также служит источником углекислого газа и биогенной серы. Происходит также под-щелачивание среды. Реализуется комплекс химических реакций:

№^04 + 2Сорг = + 2С02;

231 Орлов Д.С. Химия почв.

+ С02 + Н20 = Н^ + Na2CO3 (сода).

Образовавшийся сероводород иммобилизует железо в форме сульфидов:

H2S + Fe(OH)2 = FeS + 2Н2О.

Сода чрезвычайно токсична, вследствие чего содовые солончаки не содержат сообществ высших растений и выглядят безжизненными. На редких в урочище положительных формах нанорельефа («кочках»), отличающихся слабым развитием восстановительных обстановок, соды образуется меньше и выживание болотной растительности оказывается возможным.

Накопление натрия распространяется и на подстилающие торфяник озерные илы, что ухудшает их агрегатный состав, способствует их слитизации и снижению водопроницаемости. Это приводит к тому, что связь торфяной толщи с грунтовыми водами с июля по сентябрь отсутствует и реализуется выпотной водный режим. На накопление натрия и других элементов влияет также испарительная концентрация в верхних горизонтах залежи. В эти месяцы года торфяник покрывается белой соляной коркой, улучшается доступ кислорода к торфяной толще, что обусловливает развитие реакций окисления и снижение рН:

2FeS2 + 2Н2О + 702 = 2FeSO4 + 2H2SO4;

FeS04 + 2Н2О = Fe(0H)2 + H2S04;

Fe(0H)2 + Н2СО3 = FeC0з + 2Н2О.

Реакция окисления пирита контролируется аэробными тионовыми бактериями ТЫоЬасШш ferrooxidans, а образующаяся серная кислота существенно подкисляет среду (значения рН менее 3,0 в природных растворах обычно обусловлены присутствием Н^04) и стабилизирует в растворе соединения железа. Сидерит FeC03 подвергается окислению с образованием бурых аккумуляций ферри-гидрита, а непосредственно на поверхности торфяника - красноокрашенного гематита. Зоны окисления приурочены к крупным трещинам усыхания и расположены отдельными пятнами в поперечнике от 20-30 до 80-100 см. Наиболее приподнятая периферийная и возвышенные участки в центральной части урочища почти полностью ожелезнены. При активном окислении соединений железа возможно полное замещение торфа новообразованными минералами в течение нескольких лет - первых десятилетий. Последнее свидетельствует о значительной потенциальной уязвимости уникальной торфяной залежи урочища «Погорелое», возможности его ускоренной деградации (замещения охрами) в случае осушения, бессистемной карьерной разработки и т.п. В настоящее время образование охр в основном локализовано в достаточно узкой (10-20 м) периферийной полосе урочища, но при антропогенном вмешательстве может беспрепятственно охватить всю его площадь.

В низовьях Вердицы в настоящее время можно наблюдать гидроморфные природные комплексы, соответствующие разным стадиям засоления. Урочище «Погорелое» служит примером финальной стадии, когда процесс приблизился к стационарному уровню и, возможно, к равновесию между притоком и оттоком солей. Меньшие по площади пойменные озера находятся на более ранних этапах

того же процесса: в частности, отмечается активное современное расширение очагов засоления торфа, сопряженное с гибелью растений-торфообразователей. Солончаки трассируют всю притеррасную пойму рек Верды и Вердицы в окрестностях сел Телятники и Бычки на протяжении 1,7—2,0 км; имеются признаки их постепенного выхода и на прирусловую пойму.

Таким образом, процесс накопления солей продолжается и протекает весьма активно. При этом урочище «Погорелое» как уникальный природный объект, в котором отражается геохимический режим значительной части Окско-Донского водораздела, представляет собой наиболее типичное и масштабное проявление данного процесса. Не исключено, что засоленные торфяники обладают ценными бальнеологическими свойствами, факторами которых являются высокая степень разложения торфа, его богатство гуминовыми кислотами, кислая реакция и, возможно, геохимический спектр накопленных элементов (в том числе №). Создание особоохраняемой природной территории «Урочище Погорелое» фактически будет способствовать сохранению уникальных природных комплексов долины реки Верды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Базилевич, Н.И. Лесостепные солоди [Текст] / Н.И. Базилевич. - М. : Наука, 1967. - 97 с.

2. Глазовская, М.А. Общее почвоведение и география почв [Текст] / М. А. Глазов-ская. - М. : Высшая школа, 1981. - 400 с.

3. Добровольский, В.В. География почв с основами почвоведения [Текст] / В.В. Добровольский. - М. : Владос, 2001. - 384 с.

4. Зайдельман, Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв [Текст] / Ф.Р. Зайдельман. - М. : Изд-во МГУ, 1998. - 316 с.

5. Козловский, Ф.Н. О формах анаэробных процессов в торфяниках Центральной Барабы [Текст] / Ф.Н. Козловский. Теория и методы изучения почвенного покрова. -М. : ГЕОС, 2003. - С. 299-314.

6. Орлов, Д.С. Химия почв [Текст] / Д.С. Орлов. - М. : Изд-во МГУ, 1985. - 472 с.

7. Шварцев, С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза [Текст] / С.Л. Шварцев. - М. : Недра, 1999. - 366 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.