Материал: GOSY-1_vmeste

Миграция и аккумуляция железа

На миграцию железа оказывают влияние следующие факторы:

• Кислотно-основная обстановка

• Окислительно-восстановительная обстановка

• Присутствие органического вещества

Кислотно-основная обстановка. В кислых условиях Fe способно к миграции, в щелочных – нет

Окислительно-восстановительная обстановка. Значимый фактор, т.к. она может разно меняться в разных условиях увлажнения. Растворимость Fe2+ выше, чем у Fe3+. В растворе присутствует только Fe2+, Fe3+ нету. Окислительно-восстановительная обстановка контролирует миграцию Fe в ландшафте (речная долина – интенсивное осаждение Fe впойме)

Дифференциация почв профиля: все новообразования Fe – результат перераспределения Fe в пределах профиля или горизонта. Новообразования за счет грунтового подтока (Fe – «панцирь» в песчаных гидроморфных почвах, болотная руда). Прожилки, ортштейны – гидрогенной природы (перераспределение за счет сегрегации) мраморная окраска глеевых горизонтов – результат перераспределения Fe (гидрогенный).

Наличие органического вещества. Оно – восстановитель, определяет процессы восстановления. Основная миграционная форма Fe – хелаты (комплексы с органическим веществом). Качество органического вещества влияет на миграцию Fe.

Железо: гидрогенное накопление

Оруденение — процесс гидрогенного накопления окислов железа разной степени гидратации в толще почвы с образованием «железистого солончака» или рудякового горизонта (болотной руды). В зависимости от стадии развития процесса морфологическое его проявление будет различным. Обычно этот процесс проявляется в местах геохимических барьеров для железа: притеррасные понижения в поймах, места выхода железистых грунтовых вод в депрессиях рельефа, окраины болот, особенно низинных (Перельман, 1966). На ранних стадиях (во времени или в пространстве) формируются ожелезненные торфяные или минеральные горизонты, интенсивно прокрашенные охристо-бурыми окислами железа и содержащие микроконкреции концентрического строения. На более зрелых стадиях формируются конкреционные горизонты, состоящие из отдельных или сцементированных между собой конкреций концентрического строения и неправильной формы крупных желваков натечной формы. Основной минералогической формой в этих условиях будет лимонит.

ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ (Fe, Mn) СЕГРЕГАЦИЯ И ЦЕМЕНТАЦИЯ — процесс образования стяжений, прослоев и кор, отличающихся от вмещающей их массы повышенным содержанием Fe, Mn, связанный с резким ослаблением миграционной способности этих элементов при переходе из закисного состояния в окисное.

Диагностика. Образование в пределах почвенного профиля ново­образований с различным соотношением Fe, Mn, в виде плотных, мягких и диффузных концентрических выделений: ортштейновых конкреций, бобовин, желваков, глобулярных облаков, жерствы, бобо­вой руды; трубковидных выделений (роренштейнов): бурых и желто-красных трубок и скоплений прикорневых конкреций по ходам живых и отмерших корней, ржавых корневых чехликов, а также прослоек и коровых выделений: псевдофибр, ортзандов, плинтитов, латеритов.

Механизм. Процессы окислительной сегрегации и цементации воз­никают при сочетании активной концентрирующей деятельности поч­венных микроорганизмов и физико-химических явлений накопления Fe и Мп, обусловленных реакциями аутооксидации и адсорбцией этих элементов. "Микроорганизмы косвен­ным образом часто являются инициаторами упомянутых абиогенных процессов. Это может происходить в случаях повышения рН среды в результате их жизнедеятельности или вследствие отрицательного заряда поверхности микробных клеток, на которой адсорбируются гидроокиси. Образующиеся биологическим путем на микробных клетках отложения окисленных форм железа и марганца в дальнейшем становятся свое­образными центрами физико-химического окисления и накопления этих элементов. Образование наиболее плотных форм новообразований связано с их дальнейшей, часто необратимой трансформацией — окристаллизацией и дегидратацией оксидов железа. В зависимости от экологической обстановки результаты биологической активности микроорганизмов могут быть различны, что приводит к образованию различных по форме и размеру конкреций. На форму, размеры, твердость и состав конкреционных и коровых новообразований оказывают также влияние концентрация Ре и Мп в растворах, обусловленная процессами мобилизации этих элементов и источником их формирования, а также скорость и амплитуда изменений окислительно-восстановительных условий. Чем больше скорость изменений этих условий, тем больше твердость новообразований; чем больше амплитуда, тем меньше отношение содержания Ре к Мп в конкрециях. При меньшей контрастности окислительно-восстановительных условий содержание Мп понижается, так как его окисление происходит при более высоких значениях окислительно-восстановительного потенциала.

Что касается источника аккумулирующихся веществ, то здесь необходимо разделять: внутригоризонтную сегрегацию — стягивание соединений Fе и Мп в конкреции внутри горизонта без существенного их выноса; внутрипрофильную — формирование конкреционных образований в иллювиальных в отношении железа и марганца горизонтах; латеральную сегрегацию и цементацию — образование конкреционных, а чаще и коровых новообразований, связанных с осаждением соединений элементов с переменной валентностью их грунтовых, болотных и внутрипочвенных вод.

Факторы. ЭПП окислительной сегрегации и цементации имеют место: 1) при чередовании восстановительных и окислительных процессов, приводящих к мобилизации железа и марганца в раствор; 2) при кис­лых и слабокислых значениях рН в зоне восстановления; 3) при наличии микроорганизмов; 4) при достаточной проницаемости субстрата, создающей возможность передвижения почвенного раствора.

Такое сочетание условий наиболее типично для полугидроморфных почв гумидных ландшафтов.

Взаимодействие с другими ЭПП. ЭПП окислительной сегрегации и цементации не могут существовать без ЭПП оглеения, мобилизующего элементы с переменной валентностью в раствор, а также без ЭПП иллювиальной и аллохтонной глеевой миграции (за исключением внутригоризонтной сегрегации). Иногда окислительные сегрегация и цементация сопряжены с процессами карбонатной сегрегации, в резуль­тате чего образуются карбонатно-железистые новообразования.

Олуговение

Олуговение относится к гидрогенно-аккумулятивным ЭПП, кот. связаны с аккумуляцией в-ва под влиянием грунтовых вод.

Олуговение (определение)-аккумулятивный процесс, связанный с воздействием пресных грунтовых вод на нижнюю часть профиля при хорошем общем дренаже, что приводит к повышению увлажненности почвы без ее заболачивания, росту гумусированности и обеспеченности элементами минерального питания.

В чистом виде процесс олуговения проходит под влиянием жестких, но не минерализованных грунтовых вод (не содержит лр соли)(хотя мби луговые солончаки).

И при этом наряду с аккумуляцией гидрогенной, мб и биогенная, обусловленная дополнит. увдажнением в почве. Почва при олуговении формируется в достаточно «оптимальном» водном режиме, т.е веьсма благоприятном для населяющих почву организмов и высших растений растений. непосредственно гидрогенная аккумуляция проявляется в накоплении CaC03 MgC03 с формированием соответ-х нвообразований.

Кроме того благоприятное увлажнение приводит к интенсивной биогенной аккумуляции за счет формирования высоко продуктивной растительности. Формирующиеся здесь фитоценозы (в процессе олуговения обладают более высокой продуктивностью по сравнению с соседствующими автоморфными ландшафтами.

В результате процесса олуговения формируется почв. профиль с более плавным уменьшением содержания гумуса, он более растнутый., гумус более мощный и его содержание так же больше по сравнению с почвами автоморфных участков. Следовательно результат проявления биогенной аккумуляции-это более высокое содержание и запасы гумуса.

Причиной этого в конечном итоге служит распределение корневых систем в почвенном профиле, они более обильны, запасы подземной фитомассы больше, чем в почвах окружающих автомрфных ландшафтов. И распределение в пределах поч. профиля более равномерно, плавно уменьшается содержание корней вниз по нему.

В нижней части профиля под влиянием увлажнения проявляются признаки оглеения(сизоватые пятна, не большие железистые конкреции, мраморовидность оглеенной толщи.

Могут присутствовать конкреционные С03 новообразования, типа журавчиков, но отличающихся низкой плотностью, твердостью.

И таким образом, результатом процесса олуговения является формирование + баланса вещ-ва не только за счет абсолютного гидрогенного накапления вещ-ва, но и за счет увеличения биогенной аккумуляыции. При этом гидрогенная аккумуляция просиходит как непосредсвтенно за счет поступленияих грунт вод, так и подтягивание соединений, С03 из почвообр. породы.

В результате такого расположения зеркала гр вод.процесс олуговения формируется под влиянием своеобразного уникального водного режима-десуктивно-выпотной, наряду с испарением, есть интенсивная десукция, поглощение влаги корнямирастений и их интенсивная транспирация.

(Десуктивно-выпотной и выпотной водные режимы наблюдаются в условиях сухого климата; в почвах, которые питаются не только атмосферными осадками, но и влагой неглубоко расположенных грунтовых вод. Десуктивно-выпотной В. р. п. возникает в тех случаях, когда поднимающаяся грунтовая влага почти целиком перехватывается корнями растений.)

Эточасто ведет к усилению гидрогенной аккумуляции в-ва, может интенсивно идти накопление С03 и даже иногда Fe-новообразоваий в отдельных случаях.

Таким образом, подытожим, Олуговение (определение)-аккумулятивный процесс, связанный с воздействием пресных грунтовых вод на нижнюю часть профиля при хорошем общем дренаже, что приводит к повышению увлажненности почвы без ее заболачивания, росту гумусированности и обеспеченности элементами минерального питания.