Криогенные почвы

          Реферат на тему:

     «Криогенные почвы»

 

 

 

 

 

 

 

                                                           Выполнила: студентка 407 группы Шандра Анастасия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Криогенные почвы — это обширная сборная группа различных типов почв, формирующихся в условиях криогенеза, общим диагностическим признаком которых служит наличие на той или иной глубине от поверхности в подстилающих их грунтах многолетнемерзлых слоев — ≪вечной мерзлоты≫.

Криогенез — это генезис почв в условиях влияния многолетней мерзлоты.

1. Распространение

Криогенные почвы являются почвами высоких широт и высокогорий или, более обобщенно, почвами перигляциальных и постгляциальных областей. Однако в Азии их южная граница опускается довольно далеко в средние широты (местами до 48° с. ш.). Территория распространения многолетнемерзлых грунтов и криогенных почв, составляет почти 25% всей внеледниковой суши Земли. Наиболее типичны они и широко распространены в арктическом и субарктическом поясах, а также в восточно-сибирской и западно-канадской частях бореального пояса; в горах они характерны для субнивальной и нивальной зон. В Антарктике их распространение крайне ограниченное в связи с ничтожной площадью внеледниковой суши в этом регионе. В наиболее общем виде можно сказать, что южная граница криогенных почв проходит по нулевой изотерме средней температуры воздуха за год.

Схематическая карта распространения многолетнемерзлых пород (Т. А. Гаврилова, 1981):

1 — сплошное; 2 — прерывистое; 3 — граница сплошного распространения  многолетнемерзлых пород; 4 — граница  прерывистого распространение мнголетнемерзлых пород

 

 

 

 

2. Криогенные процессы

Влияние мерзлоты на почвообразование чрезвычайно многостороннее. Оно проявляется в криогенных почвах, в частности в систематическом механическом нарушении, деформации почвенного покрова и образовании специфических форм мерзлотного нано- (микро-) рельефа, поли тональности почв. Наиболее существенные причины образования полигональных структур следующие: 1) сжатие грунтов при промерзании и оттаивании;

2) сортировка материала, выталкивание к поверхности крупных частиц;

3) развитие жил и линз  подземного льда

(С. П. Качурин, 1960).

При образовании криогенных форм микрорельефа отмечается следующая последовательность процессов (Б. Н. Достовалов,В. А. Кудрявцев, 1967): 1) растрескивание (морозобойное или вследствие усыхания) тонкодисперсных грунтов, слагающих слой сезонного протаивания; 2) промерзание сезонно-талого слоя и, как следствие этого, образование закрытых систем, окруженных замерзшей частью грунта; 3) развитие в закрытых системах напряжений, деформаций, а иногда и разрывов. Эти процессы приводят к появлению многообразных полигональных форм микрорельефа: «пятнистые тундры», «пятна-медальоны», «каменные венки», «котлы кипения» и др. Кроме пятнистых форм микрорельефа большое распространение в Субарктике имеют бугорковатые и бугристые образования, происхождение которых связано с процессами пучения.

Пучением грунтов называется неравномерное увеличение их объема при промерзании, происходящее как за счет увеличения объема имевшейся в грунте воды на 9% при ее кристаллизации, так и вследствие замерзающих новых объемов воды, мигрирующих извне в рассматриваемый объем фунта и к фронту промерзания. В песчаных грунтах влага накапливается в незначительных количествах, поэтому пучению они практически не подвергаются. И, наоборот, в суглинистых и особенно глинистых почвогрунтах миграция воды к фронту промерзания и ее последующее расширение происходят достаточно интенсивно. Поэтому процессы пучения наиболее широко распространены на тяжелых грунтах в наиболее гумидных условиях. Процессы образования бугорков и бугров пучения и соответствующего поверхностного пятнообразования осложняются в мерзлотных районах явлениями солифлюкции — текучестью грунта по склону. Переувлажнение почвенной толщи в период весенне-летнего протаивания приводит к тому, что деятельный слой почв приобретает консистенцию плывуна и сползает по поверхности горизонта многолетней мерзлоты под воздействием силы тяжести. Процессы солифлюкции тесно связаны с явлением тиксотропии. Основную роль в образовании тиксотропной структуры криогенных почв играют гели коллоидной кремнекислоты, ее комплексные соединения с гидратами железа и алюминия и подвижными гумусовыми веществами (Ю. А. Ливеровский, 1965). Кроме криогенных деформаций почвенного профиля за счет растрескивания и пучения, перемешивания и смещения почвенных масс в мерзлотных почвах интенсивно идут также процессы сезонной миграции влаги и растворенных в ней продуктов выветривания и почвообразования к более холодному фронту. Под влиянием градиента температур в зимний период наблюдаются восходящая миграция растворов и увеличение содержания водорастворимых веществ в более холодных поверхностных горизонтах почвы, в летний период происходит их отток вниз по направлению к мерзлой части почвенного профиля. Влияние подстилающего многолетнемерзлого слоя проявляется также и в том, что он служит водоупором, замыкающим снизу почвенный профиль, затрудняет внутрипочвенный сток, обусловливает переувлажнение и оглеение почвы, способствует накоплению в надмерзлотном горизонте гумуса и других продуктов почвообразования.

С точки зрения роли мерзлоты в увлажнении почвы важно разделять два ее типа: «льдистую» и «сухую» мерзлоту. В первом случае порода или почва (главным образом суглинистого и глинистого гранулометрического состава) содержат в больших количествах лед (до 50—70% от объема). Именно такая мерзлота служит фактором переувлажнения почвы. В песчаных и щебнистых отложениях из-за низких запасов влаги могут наблюдаться отрицательные температуры без накопления существенных количеств льда (лишь ограниченное количество кристаллов по трещинам и порам). Эта «сухая» мерзлота обеспечивает хороший дренаж почв и не может создавать условий для их переувлажнения. Низкие или отрицательные температуры профиля криогенных почвогрунтов определяют преобладание физического выветривания над химическим, низкую скорость разложения органических остатков. Продукты выветривания коренных пород в мерзлотных районах характеризуются обломочностью и обогащенностью слаборазложившимся органическим веществом.

Общими свойствами криогенных почв являются: 1) мерзлотный тип температурного и водного режимов; 2) низкие скорость и емкость биологического круговорота веществ; 3) оторфованность и грубогумусность органогенных горизонтов; 4) слабая дифференциация минеральной части профиля на генетические горизонты; 5) наличие в профиле признаков криогенной деформации и криотурбаций (полигональность, бугорковатость и пятнистость поверхности, морозобойная трещиноватость, криогенная дифференциация скелетного материала и т. д.); 6) криогенная оструктуренность; 7) криогенная коагуляция продуктов выветривания и почвообразования.

3. Типы почв

3.1. Арктические почвы.

Арктические почвы — это хорошо дренированные почвы высокой Арктики и Антарктики, формирующиеся в условиях полярного холодного сухого климата (осадков 50—200 мм, температура июля не выше 5ｰ С, среднегодовые температуры отрицательные — от -14 до -18ｰС) под водорослево-лишайниковой пленкой и подушками мхов и цветковых растений (высшие растения на водоразделах занимают менее 25% поверхности или их нет совсем) и характеризующиеся слаборазвитым маломощным почвенным профилем типа А-С.

В классификации почв Канады арктические почвы входят в группы криогенных регосолей и криосолей.

Оттаивающий слойпочвы разбит вертикальными трещинами.

Арктические почвы могут быть разделены на два подтипа:

1)арктические пустынные  и 2) арктические типичные гумусные.

Современный уровень изученности этих почв позволяет в пределах первого подтипа выделить два рода: а) насыщенные и б) карбонатные и засоленные.

Арктические пустынные карбонатные и засоленные почвы имеют нейтральную или слабощелочную реакцию и солевую корочку на поверхности. Арктические пустынные насыщенные почвы отличаются от описанных отсутствием новообразований легкорастворимых солей и карбонатов в верхней части профиля.

Арктические типичные гумусные почвы характеризуются слабокислой или нейтральной реакцией, имеют несколько большие запасы гумуса, чем почвы первого подтипа, формируются под задернованными участками полигонов, солевых аккумуляций они не имеют. Этот подтип арктических почв преобладает в Советской Арктике.

Наиболее характерными чертами арктических почв следует считать следующие:

1) комплексность почвенного  покрова, связанная с характером  микрорельефа, полигональность;

4) укороченность профиля  в связи с низкой интенсивностью  почвообразовательных процессов  и неглубоким сезонным оттаиванием;

3) неполнота и недифференцированность почвенного профиля из-за малой интенсивности передвижения веществ;

4) значительная скелетность вследствие преобладания физического выветривания;

5) отсутствие оглеения, связанное с небольшим количеством осадков.

 

3.2. Тундровые глеевые почвы

Тип тундровых глеевых почв делится на два подтипа:1) тундровые глеевые и 2) тундровые глеевые оподзоленные.

Тундровые глеевые почвы наиболее широко развиты в полосе мохово-лишайниковых тундр и делятся на два рода: тундровые глеевые (собственно) и тундровые глеевые иллювиально-гумусовые. Тундровые глеевые почвы формируются на суглинистых

и глинистых породах.

Тундровые глеевые иллювиально-гумусовые почвы формируются на песчаных и супесчаных породах. Под горизонтом Ао также развит прерывистый гумусо-аккумулятивный горизонт Аь под которым залегает отчетливо выраженный иллювиально-гумусовый горизонт Bh темно-- бурого цвета, постепенно переходящий в породу. Оглеение выражено слабее, чем в подтипе тундровых глеевых почв, в виде отдельных

сизых или голубовато-серых пятен в горизонтах А].

Тундровые глеевые почвы Северо-Сибирской провинции в отличие от аналогичных

почв Европейской тундры характеризуются лучшей степенью разложение органического

вещества и значительным напитыванием почвенной толщи подвижными гумусовыми соединениями, более близким расположением к поверхности многолетней

мерзлоты и, как следствие, меньшей мощностью почвенного профиля. Профиль тундровых глеевых почв этой провинции не имеет переходных горизонтов к породе, и последняя, как правило, не входит в толщу деятельного слоя. Нижние горизонты профиля

часто являются надмерзлотно-аккумулятивными, и здесь наблюдается максимальное оглеение.

Тундровые глеевые почвы Восточно- Европейской тундры характеризуются максимальным оглеением в поверхностных горизонтах. Часто профиль тундровых глеевых почв, особенно развитых на суглинистых и глинистых породах, сильно деформирован, торфянистый горизонт отсутствует, поверхность почвы обнажена,

минеральные горизонты смещены. Эти явления связаны с широко развитыми

в тундре процессами выпучивания и солифлюкции (сползание почво-грунтов по уклону).

Процессы солифлюкции связаны с образованием в тундровых почвах сильно переувлажненного, так называемого тиксотропного слоя. В условиях

даже незначительных уклонов тиксотропный слой в незамерзшем состоянии

передвигается как единая тестообразная масса, что приводит

к изменению как форм микрорельефа, так и строения почвенного профиля.

Выпучивание почвогрунтов широко распространено в тундре.

С ним связано формирование ландшафта бугристой и пятнистой тундры. По поводу образования бугоркового микрорельефа и пятен существуют различные мнения. Большинство исследователей связывают возникновение бугорков с увеличением объема тиксотропного слоя при его замерзании. При этом происходит значительная миграция воды к фронту промерзания. Замерзание поступающей воды ведет к накоплению

прослоек льда и, как следствие, к увеличению объема почвогрунтов. Этот процесс протекает неодинаково на отдельных микроучастках:

наиболее интенсивно вода мигрирует к участкам со слабым растительным

покровом, которые быстрее охлаждаются и промерзают.

По мнению Ю. А. Ливеровского (1965), именно на таких участках

наблюдаются выпучивание почвогрунтов и формирование бугоркового

микрорельефа. При выпучивании почвогрунта происходит смещение

горизонтов. В случае разрыва поверхности бугорков формируется лишенное

растительности пятно минерального грунта.

Е. Н. Иванова и О. А. Полынцева (1962) считают, что выпучивание

почвогрунта происходит на участках с густым растительным покровом

в результате расширения почвогрунта при замерзании на соседних, менее

задернованных микроучастках. Растительность на сформировавшемся

бугорке, попадая в неблагоприятные условия, погибает, и бугорок

превращается в пятно, которое в дальнейшем постепенно зарастает.

Подтип тундровых глеевых оподзоленных почв

развит в подзонах кустарниковых тундр и лесотундре и подразделяется

на два рода: 1) тундровые глеевые оподзоленные (на тяжелых породах);

2) тундровые иллювиально-гумусовые оподзоленные (на легких

породах).

Общей морфологической особенностью является наличие признаков

подзолистого процесса. В тундровых глеевых оподзоленных почвах

оподзоливание выражено морфологически слабо. В профиле таких почв

под маломощным торфяным слоем А0 залегает глеевый горизонт G

с признаками оподзоливания в виде белесоватых прерывистых пятен

и общего посветления в верхней части горизонта непосредственно

под А0.

В тундровых иллювиально-гумусовых оподзоленных

почвах под подстилкой уже ясно выделяется подзолистый горизонт

А2. Он часто бывает прикрыт прерывистой незначительной грубогумусной прослойкой горизонта АлАг. Ниже подзолистого горизонта залегает отчетливо выраженный

темно-бурый или коричнево-бурый иллювиально-гумусовый горизонт Bh

или охристо-бурый гумусово-железистый иллювиальный горизонт.

 

3.3. Мерзлотно-таежные почвы.

Мерзлотно-таежные почвы наиболее характерны для равнинных и горных районов Средней и Восточной Сибири и севера Дальнего Востока. На территории СССР мерзлотно-таежные почвы занимают около 200 млн. га, т. е. больше, чем почвы тундр и арктических пустынь. Специфической особенностью климата мерзлотно-таежной области бореального пояса является то, что температуры почв самого теплого месяца года всегда ниже, чем температура воздуха. Это относится и к сумме активных температур. Отмеченное явление сближает мерзлотно-таежные почвы с криогенными почвами полярного пояса. Количество осадков в различных провинциях мерзлотно-таежных почв существенно варьирует от 200—300 до 500—600 мм, радиационный баланс — 20—125,4 кДж/(см2 • год). Мерзлотно-таежные почвы формируются преимущественно под лиственничной тайгой (лиственница сибирская и даурская) с напочвенным покровом из кустарничков (багульник, брусника, голубика и др.). Для северо-таежных редкостойных лиственничников характерны низкорослые кустарники: различные виды ивы и березы, ольховник, рододендрон, кедровый стланик.

Для мерзлотно-таежных почв характерны отсутствие или слабая выраженность признаков элювиального процесса (оподзоливание или осолодение), нарушение профиля под влиянием мерзлотных явлений, пропитанность его гумусом, образование трещинно-бугорковатых и трещинно-полигональных форм микрорельефа. Систематика мерзлотно-таежных почв разработана еще слабо. Наибольшее распространение имеют мерзлотно-таежные глеевые (МТжг) и мерзлотно-таежные палевые (МТпл).

Мерзлотно-таежные глеевые почвы имеют под горизонтом лесной подстилки, часто оторфованным (А0 или A0A1) монотонный ог-леенный серо-сизый или коричнево-бурый горизонт (Вд), который почти без изменений окраски переходит в мерзлотный горизонт (С).

В профиле наблюдаются мерзлотные трещины, заполненные прожилками льда и торфянистой массой органогенных горизонтов. Различают недифференцированные и дифференцированные почвы. В последних отмечается элювиально-иллювиальное распределение ила и R2O3, под горизонтом Ао (или A0A1) может выделяться слой более светлой окраски (А1А2).

Мерзлотно-таежные палевые под лесной подстилкой Ао имеют хорошо выраженный горизонт A1 (15—20 см) серовато-палевой окраски; горизонт В разделяется на B1 (10—30 см) и В2 (30—40 см), в последнем наблюдается скопление карбонатов. Горизонт С представлен лессовидным суглинком. На плоских слабо дренированных пространствах встречаются мерзлотно-таежные палевые осолоделые почвы с хорошо выраженным осветленным элювиальным (осолоделым) горизонтом А2.

 

Минералогический состав и микроморфология мерзлотно-таежных почв изучены весьма слабо. Исследования Е. М. Наумова и Б. П. Градусова (1964) показали, что в связи с малой скоростью выветривания в условиях сурового континентального климата в мерзлотно-таежных почвах отмечается низкое содержание высокодисперсных минералов. Их состав наследуется от почвообразующей породы. Для глеевых горизонтов мерзлотно-таежных почв характерна плотная упаковка частиц. Мерзлотно-таежные почвы характеризуются кислой или сильнокислой реакцией, ненасыщенностью основаниями. В нижней части профиля кислотность, как правило, становится несколько меньше. Дифференциация профиля по валовому составу не выражена, но отчетливо прослеживается аккумуляция подвижных оксидов железа как по всему профилю, так и особенно в верхней его части. Содержание подвижного железа может достигать 20—25% от валового.

Генезис происходит селующим образом: подстилкообразование и поверхностное накопление грубого гумуса; гумусовая мобилизация подвижного железа и последующая его миграция за счет криогенных процессов (миграция веществ к фронту промерзания или коагуляция на месте); при наличии льдистой мерзлоты в плохих условиях дренажа развивается процесс оглеения, и наоборот, при относительно хорошем дренаже может начаться процесс миграции и выноса алюможелезо-гумусовых соединений и формирование осветленного горизонта (оподзоливание).

Для мерзлотно-таежных почв характерны такие криотурбационные процессы, как морозобойное растрескивание, пучение, тиксотропное течение, криогенное оструктуривание. При наличии мерзлотного нанорельефа мерзлотно-таежные глеевые почвы обычно бывают приурочены к бугоркам-повышениям, в понижениях же и трещинах между бугорками распространены болотные почвы. Сочетания почв и их мозаика в различных провинциях распространения мерзлотно-таежных почв различны.

 Кроме болотных почв сочетания с мерзлотно-таежными почвами могут образовывать подбуры и подзолы (на участках с более легкими и дренированными почвообразующими породами).

Мерзлотно-таежные неоглеенные почвы — развиваются под редкостойной угнетенной лиственничной тайгой на самых разнообразных почвообразующих породах, для их формирования необходимо отсутствие застойного увлажнения. Для гомогенных криоземов типично равномерное распределение железа в профиле. При этом наблюдаетсядостаточно высокое содержание несиликатных соединений железа.

Палевые мерзлотные почвы в отличие от мерзлотно-таежных (глеевых и неглеевых) почв формируются в условиях ультраконтинентального холодного полуаридного климата преимущественно на средних и основных породах, хотя встречаются и на кислых. Профиль строения палевых почв выглядт следующим образом: 1) наличие гумусо-аккумулятивного горизонта А; 2) метаморфический характер горизонта В; 3) отсутствие признаков Al-Fe -гумусового процесса; 4) фульватное гумусообразование без потечности гумуса; 5) высокое относительное содержание окристаллизованных соединений свободного железа при низком содержании аморфных соединений; 6) полная насыщенность основаниями (палевые нейтральные почвы) или умеренная насыщенность (кислые палевые почвы); 7) строение профиля ОА-А-Вт-С-(Сса).

Профиль палевых почв формируется при оглинивании и ожелезнении, биогенной аккумуляции, гумусонакоплении на месте, криогенном растрескивании, дегидратации и кристаллизации свободных соединений железа. В Советском Союзе эти почвы типичны для Центральной Якутии, Анабарского плато, верховьев рек Индигирки и Колымы. Напочвенный покров мерзлотно-таежных почв сложен часто мхами и лишайниками.

3.4. Подбуры

Подбуры — это кислые выщелоченные ненасыщенные почвы с бурым (красновато- или коричневато-бурым) профилем типа 0-Bf(Bhf)-C, формирующиеся на массивно-кристаллических или песчаных (щебнистых) полимиктовых породах в условиях холодного гумидного климата под тундровой или северо-таежной растительностью.

Имеют профиль: О(AO)—Bh,(Bf,h)—C

В верхней части его отчетливо выделяются торфянистые, торфяно-перегнойные и (или) перегнойные горизонты, реже горизонты подстилки. Собственно гумусовый аккумулятивный горизонт А1 отсутствует. Верхние органогенные горизонты О и АО непосредственно контактируют с иллювиально-алюмо-железисто-гумусовыми и минеральными горизонтами Bh или Bf,h, окрашенными в темно-коричневые или красно-бурые тона. Вниз по профилю окраска бледнеет.

Весь профиль или большая его часть не имеет морфологических признаков оглеения. Между горизонтами О(АО) и Bh(Bf,h) отсутствуют микроморфологические признаки оподзоливания, необходимые для выделения самостоятельного подзолистого горизонта (А2). В минеральной массе, примешанной к горизонтам О или содержащейся в горизонте АО нередко наблюдаются микроморфологические и химические признаки осветления – оподзоливания (снятие гумусо-железистых пленок, отбеливание, коррозия зерен минералов, вынос железа и алюминия). В наиболее оподзоленных формах подбуров на контакте горизонтов О(АО) и Bh(Bf,h) могут выделяться отдельные маломощные пятна, линзы и полоски осветленного оподзоленного минерального материала.

В минеральных горизонтах Bh(Bf,h) имеются признаки иллювиальной аккумуляции аморфных соединений гумуса, железа и алюминия: натечные, коричневые и красно-бурые выделения на щебне, вокруг зерен скелета в пустотах (обнаруживаемые микроморфологические щели в шлифах), обогащенные валовыми Fe2O3 и Al2O3 и их оксалаторастворимыми формами по сравнению с породой. Содержание иллювиального гумуса в этих горизонтах (обычно не менее 2–3%) сильно варьирует в зависимости от конкретных условий почвообразования. Для гумусового профиля характерна четкая дифференциация фракций гумусовых кислот – с преимущественным накоплением гуминовых (ульминовых) в горизонтах О(АО) и подвижных (группы 1а и 1) фульвокислот в горизонтах Bh (Bf,h). Иллювиальная гумусированность профиля, как правило, глубокая. Нередко в толще горизонтов В отмечаются химико-минера-логические признаки деспликации, феррсиаллитизации и слабого оглинивания по сравнению с породой. Формируются в условиях хорошего дренажа на каменисто-мелкоземных и песчано-супесчаных почвообразующих силикатных породах в холодных гумидных областях лесотундры, северной и средней тайги.

 

Главные процессы: накопление остаточного грубого органического вещества и подвижного дисперсного гумуса, обломочная сиаллитизация. Слабо выражены процессы оглинения и элювиально-иллювиального перераспределения органоминеральных соединений железа и алюминия и пылевато-илистых фракций. Из криогенных процессов наиболее типичны криогенная коагуляция продуктов выветривания, трещинообразование и вымораживание щебня.

Состав и свойства типичного тундрового подбура (И. В. Игнатенко, 1979)

Подбуры встречаются и в умеренном климате, соответственно, такие подбуры умеренного климата не имеют в профиле таких признаков, как трещинообразование, интенсивное вымораживание щебня, надмерзлотная глееватость. В их профиле увеличивается длительность и интенсивность процесса иллювиально-гумусового оподзоливания, что обусловливает их переход в подзолы. Поэтому в регионах, где многолетнемерзлые породы отсутствуют, доля подбуров в почвенном покрове существенно сокращается, уступая место подзолам.

Сельскохозяйственное использование подбуров: подходят в качестве участков для пригородного огородничества и создания кормовых севооборотов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лтература

1. Почвоведение (Ковда, Розанов) ,1988

2. Почвоведение (Кауричев И.С., Гречин И.П., 1969)