Географо-геологический факультет Тбилисского
Государственного университета
Институт географии им.Вахушти Багратиони Академии
наук Грузии
МАТЕРИАЛЫ
МЕЖДУНАРОДНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ КОНФЕРЕНЦИИ
ПРИРОДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ГОРНЫХ ТЕРРИТОРИЙ: СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ
научная
дискуссия в Internet/E-mail 25 мая -25
июля 2003г
применение системы методов изучения генезиса
почвенных конкреций с целью определения
состояния природного потенциала территории
Л.Г. Мачавариани
Кафедра географии Грузии географо-геологического факультета Тби лисского
Государственного университета, пр. Ильи Чавчавадзе №1, 380028, Тбилиси, Грузия,
E-mail: likageotsu@hotmail.com
С целью определения состояния природного потенциала территории, изучение процесса формирования почвенных конкреций, в регионах их широкого распространения, имеет немаловажное значение. Вопрос определения генезиса почвенных конкреций, одного из основных компонентов педомассы, исходя из сложности его разрешения, всегда привлекал особое внимание почвоведов. Разработан комплексный подход характеристики конкреционных образований, сочетанием системы сопряженных взаимодополняющих методов исследований на макро-, мезо-, микро- и субмикроуровнях применительно к гидроморфным почвам Грузии. При поэтапном изучении состава и строения конкреций, начиная с детальной полевой и микроморфологической характеристики, зондирования рентгеновским микроанализатором, определения магнитных свойств и др., выявлены различные по генезису образования, которые расклассифицированы с учетом их наследования от почвообразующего материала или предыдущих стадий почвообразования и современных окислительно-восстановительных процессов.
Изучение конкреций имеет определенную историю.
Сросшиеся между собой сегрегации, представленные железистыми и марганцевыми
гидроксидами, известны в литературе как ортштейны, латеритные конкреции,
плинтиты, панцири, кирасы, плиты и т.д. Отмеченные пласты характерны для
влажносубтропических регионов Грузии, которые в вертикальном профиле нередко
представлены в виде сцементированных плотных горизонтов-слоев.
Полевые (макроморфологические) наблюдения
распределения конкреций в генетических горизонтах и их фракционирование по
размерам (мезоморфология) путем мокрого просеивания позволяют выявить
разнообразный характер ожелезнения отдельных частей вертикального профиля. В
акумулятивных горизонтах отмечаются рассеянные в педомассе относительно мелкие
обособленные сегрегации различной формы. В средних, ортштейновых слоях
преобладают крупные сросшиеся конкреционные гнезда. В нижней, части профиля
содержание конкреций крайне низкое. Отмеченная картина четко прослеживается
микроморфологически и подтверждаются морфометрическими данными.
Микроморфологический анализ конкреционных
образований показывает их различия по форме, строению, цвету, составу, степени
пропитанности железистым веществом и другими признаками, являющимся
диагностически важными показателями их генезиса [4]. На основе
морфогенетической типизации конкреций, микропедологического изучения их состава
и строения выделено несколько типов образований [3]: железистые,
гумусово-железистые, глинисто-железистые, марганцовисто-железистые,
матрично-железистые, растительно-железистые и их различные сочетания. Детальное
микроморфологическое исследование конкреций позволило разделить их на
генетические группы: педогенные, в
том числе современые и реликтовые и литогенные – литореликтовые
(табл.1).
Таблица 1
Микроморфогенетическая типизация конкреций
|
Генетическая
группа |
Типы конкреций |
Возможная примесь |
Преобладающий
размер |
Педогенные
|
Fe гумусово-Fe |
скелет скелет |
1-2 мм <1мм |
Педореликтовые
|
растительно- Fe матрично- Fe |
матрица, глина, гумус глина, гумус, Mn |
3-7 мм 5-10 мм |
Литореликтовые
|
глинисто-Fe Mn- Fe |
скелет, Mn глина, скелет, матрица |
1-3 мм 3-8 мм |
Основной принцип
выделения реликтовых образований на микроуровне заключается в несоответствии
состава и строения основной массы конкреций и вмещающего материала (рис.1), что
проявляется в наборе скелетных зерен минералов, составе гумуса, глины, марганца
и др [7]. Литореликты по своему
облику характеризуются преимущественно крупными размерами (до 10 мм), четкой обособленностью,
плотностью сложения, примесью различного материала – оптически ориентированной
глины, марганцовистого вещества и др. Наличие литогеннореликтовых образований
выявляется в средней части
c II d a
I b
e III
f
Рис. 1. Генетические типы конкреционных
образований
I – современные педогенные:
гумусого-железистые (a) и железистые (b);
II – растительно-железистые (с) и
матрично-железистые (b) педореликты;
III – глинисто-железистые (с) и марганцовисто-железистые
(d) литореликты.
профиля. Выделенные педогеннореликтовые образования часто имеют органическую основу.
Растительно-железистые образования предсталяют собой черные обугленные
растительные ткани (нередко с сохранившимся клеточным строением), пропитанные и
окаймленные железистым веществом. Встречаются преимущественно в поверхностных
горизонтах в виде окатанно-угловатых и удлиненных конкреционных форм.
Педореликты иногда представлены обломками палеоконкреций, содержащих матричный
материал. Современные педогенные
образования и сегрегации отличаются от вышеописанных однородностью строения,
значительно мелкими размерами, рассыпанностью в основной массе, нередко с
гумусовой пропиткой и почти полным отсутствием марганца и глины.
Как правило они
представлены в поверхностных гумусовых горизонтах.
Рис. 2.
Морфометрические данные конкреций в вертикальном профиле
Определение данных
валового химического состава конкреций показывает процентное соотношение
содержания полуторных окислов в образованиях различного диаметра. Наличие
гумуса в составе конкреций преобладает преимущественно в мелких зернах.
Использование растрового электронного
микроанализтора на установке Комепакс дает возможность определить содержание
основных химических элементов (Fe, Si, Al, Mn, Ti, K, Na, Mg, Ca) в конкрециях различного диаметра. Кроме того,
микрохимический метод позволяет локально зондировать любые микрозоны ненарушенных конкреций, что не доступно традиционными
химическими методами исследований. Проведение локального химического
микрорентгеноспектрального анализа изученных почв показал весьма интересную
картину распределения элементов во внутреннем строении Fe-образований. К примеру, в пределах одного
конкреционного зерна содержание марганца может колебаться от 0 до 30-65% или же
могут отмечаться отдельные микрозоны конкцентрации железа (до 85 %).
Типоморфным элементом является железо, достигая в отдельных микрозонах 96%.
Обобщенные данные микроанализа показывают, что химические элементы во
внутреннем строении конкреций в порядке убывания располагаются в следующей
последовательности: Fe (49%), Si (32%), Al (8%), Mn (6%), Ti (2%), K
(1,5%), Na
(1%), Mg
(0,3%), Ca
(0,2%). Независимо от генетической группы конкреций, содержание железа в
сравниваемых компонентах микростроения (оболочка, основная масса, ядро)
меняется незначительно, что ярко прослеживается микроморфологически.
Для исследования морфометрических данных (количественных показателей ожелезнения– численности, площади, периметра, фактора формы), указывающий на степень изрезанности измеренных деталей в шлифах, успешно используются оптико-электронные вычислительный анализатор изображения Квантимет.
Морфометрический анализ [5] показывает неоднородность количественных показателей ожелезнения в профиле. В гумусовых горизонтах, при максимальном количестве конкреций (около 50 штук на шлиф) площадь ожелезнения невысокая (менее 6%), степень же изрезанности поверхности конкреций слабая; в ортштейновых слоях – площадь занятая конкрециями значительно высокая с высокой изрезанностью поверхности при заметно низком их количестве; в нижних слоях профиля площадь и количество конкреций минимальные (рис.2).
С целью последовательной
диагностики состава Fe-образований, вычленения
отдельных форм железа и выявления их участия в строении конкреций, успешно
апробирован микроморфохический метод исследований [6]. Непокрытые шлифы
обрабатывались последовательно в реактивах Тамма и Мера-Джексона, которые,
соответственно, в аналитической химии используются для определения аморфных (Feo) и
несиликатных (Fed) форм железа. Микроморфохимический анализ
приуроченности соединений железа к определенным компонентам микростроения
показал значительное влияние на железистое вещество реактива Мера-Джексона, в
результате чего полностью обесцвечивается плазменный материал, пропитывающий
основную массу, расплываются края Fe-сегрегаций. Однако, обособленные конкреции с
плотным сложением практически остаются незатронутыми. Воздействие реактива
Тамма менее эффективно. Частично растворяется железо в составе пленок, кутан,
слегка обесцвечиваются хлопьевидные зоны ожелезнения. Однако, предположить, что
аморфное железо определяет бурую окраску педомассы гидроморфных почв, как
отмечалось в некоторых публикациях [2], мы не можем. Полного разрушительного
действия на все виды железистых образований не оказывает даже реактив
Мера-Джексона при недельной выдержке шлифов в растворе.
С целью определения
характера связи диаметра конкреций с их магнитной восприимчивостью,
указывающий, на различный генезис образований, использовался прибор Каппабридж KLY-2. Удельная магнитная
восприимчивость конкреций из аккумулятивных и ортштейновых горизонтов невысокая
и мало зависит от крупности зерен [1]. В нижнем слое наблюдается терденция
роста восприимчивости конкреций при снижении их диаметра. Влияние оксалата
аммония на магнитную восприимчивость конкреций зависит от их размера. В мелких
конкрециях гумусового горизонта отмечены высокие показатели приращения
восприимчивости, что обусловлено наличием в них оксалатно-растворимых
педогенных кристалов магнетита. Средние значения магнитной восприимчивости
конкреций преимущественно выявляют формирование магнетита-маггемита в мелких
конкрециях из подстилающих слоев вертикального профиля.
Таким образом, поэтапное изучение пронстранственной вариабельности состава и микростроения конкреций, их стратиграфическая приуроченность в вертикальном и горизонтальном профилях, определение магнитных свойств, применение сопряженных взаимодополняющих методов исследований различного уровня, наряду с физико-химическими показателями и традиционными химическими данными, позволяют диагностировать полигенетичность и гетерохронность почвенных конкреций.
Литература
1. Водяницкий Ю.Н., Мачавариани
Л.Г. Свойства
оксидов железа в конкрециях подзолистых желтоземов Грузии. Доклады ВАСХНИЛ, М.,
1990, №8, с.16-18
2. Вуколов Ю.А., Турсина Т.В. Особенности макро- и
микростроения гидроморфных почв Колхидской низменности. Почвоведение, 1986, №2,
с.94-103
3. Mачавариани Л.Г. Гeнезис железистых конкреций субтропических почв Западной Грузии. Мат. Всес. конф., посвящ. 90-летию со дня рожд. акад. М.Сабашвили. Тб., 1990,
с.27-29
4. Мачавариани Л.Г., Лежава
В.В., Турсина Т.В. Эволюционно-генетическая значимость микростроения железистых образований
почв влажных субтропиков Грузии. Мат. Всес. Совещ. “Микроморфология и
плодородие почв”. М., 1988, с.97-102
5. Скворцова Е.Б., Mачавариани Л.Г. Mикроморфологические особенности железистых образований и пористости
оглеенных почв Западной Грузии Мат. Всес. конф. “Mикроморфологические методы
изучения почв”. Tб., TГУ, 1986, с.23-25
6.
7.
Matchavariani
L.G. Micromorphological assessment of iron
neoformations origin in humid subtropical soils of
System of methods for studying soil
concretions’s genesis
FoR
DIFERENCY THE condition of natural potential of territory
L.G.
Matchavariani
For
diagnosing genesis of soil concretions different complex methods of researches
are used. It combines the complementary methods on basis of macro-, meso-,
micro-, submicromorphology, morphometry, microchemistry, micromorphochemistry,
etc. An integrated approach to the studies of iron-concretions is worked out.
When studying the structure and composition of the concretions in hydromorphic
soils of