Геохимическая обстановка в Селенгинском среднегорье и разнообразие почв

Пограничная полоса между Восточносибирскими горнотаежными и Центральноазиатскими степными классами ландшафтов занимает значительную часть Западного Забайкалья и известна под названием «Селенгинское среднегорье». На исследованной территории в соответствии с вертикальной зональностью наиболее распространенными типами почв являются подбуры, дерново-подбуры, дерновые серые лесные, черноземы и каштановые [13, 13, 19, 20, 11]. Анализ литературного материала показывает, что при исследовании почв в Забайкалье, как правило, мало уделялось внимания особенностям кор выветривания. В то же время их специфика, несомненно, оказывает влияние на почвообразование и на разнообразие почв.

В работе на примере почв северо-западного макросклона хр. Цаган-Дабан прослежено разнообразие почв в связи с особенностями геохимической обстановки.

Формирование кор выветривания в Селен-гинском среднегорье тесно связано с этапами формирования рельефа и сменой климата в кайнозое. Основные черты рельефа этой территории обязаны процессам растяжения земной коры в мезозое на западе Забайкальской горной области [14, 7, 3, 4, 5]. Они сопровождались формированием линейно вытянутых с ЮЗ на СВ хребтов и межгорных впадин в зоне складчатых структур. В кайнозое этапы горообразования периодически сменялись этапами широкого регионального выравнивания, сопровождавшимися образованием лессов и песков.

Согласно Д.Б. Базарову [4], в течение кайнозоя в Западном Забайкалье господствовал аридный климат с постепенной континентализа-цией и похолоданием к концу плейстоцена. Аридные условия прерывались в четвертичное время в казанцевском межледниковье.

Классическим примером формирования кор выветривания в аридных условиях является схема Б.Б. Полынова (1956), показывающая их смену в Хентей-Хангайских ландшафтах Северной Монголии (рис. 1).

В Селенгинском среднегорье континентальность климата выражается в значительных амплитудах изменения температур, соответствующих 900 между июльскими и январскими и 15200 между дневными и ночными весной и осенью [12]. Сумма осадков, по данным метеостанции г. Улан-Удэ, составляет 270 мм, Ку=0,3, что является предпосылкой формирования сухостепных и даже полупустынных ландшафтов. Среднегодовая температура составляет -0,10. Глубокое промерзание и аридность котловин определяют однообразие сухостепных ландшафтов и почв. В этих условиях роль хребтов, обрамляющих межгорные котловины, заключается в создании значительного разнообразия микроклиматов, ландшафтов и соответствующих им почв. Руководящим фактором в организации ландшафтов и почвенного покрова территории исследования является вертикальная поясность, которая осложняется экпозиционностью склонов [13].

Рис. 1. Типы сочетания кор выветривания в Северной Монголии по Б.Б. Полынову [13]

В водораздельной части хр. Цаган-Дабан с отметками 1200–1400 м в пределах среднетаежного ВПК почвы представлены в основном подбурами. Подбуры формируются под кедровыми чернично-зеленомошными типами леса и харак- теризуются формулой профиля О-ВНF-С. Почвы не насыщены основаниями, имеют кислую реакцию среды и зону аккумуляции железа и гумуса фульватного состава в горизонте ВНF (табл. 1).

Таблица 1

Физико-химические свойства почв

Горизонт	рН		Обменные kt, мг·экв/100 г		ЕКО, мг·экв 100 г	СНО	Гумус общ., %	Сгк Сфк	Fe 2 O 3 по Тамму, %	Фракция < 0,001 мм
	H 2 O	KCl	Са2+	Mg2+
Подбур (Р. 2-09)
BHF (12-43)	5,4	4,0	4,6	1,2	22,0	26,4	1,7	0,4	5,4	1,36
C (43-60)	5,6	4,1	4,1	2,7	23,5	28,9	0,9	-	1,2	1,21
Дерново-подзолистая (Р. 18-11)
O 0-4	6,3	5,3	-	-	-	-	-	-	0,20	-
Аd 4-15	6,6	5,5	45,2	19,0	73,4	88,0	24,3*	0,61	0,36	-
АY 15-20/26	5,3	7,1	13,0	5,0	20,8	86,5	2,55	0,57	0,56	4,81
EL 20/26-38	5,6	4,3	8,8	2,8	14,0	83,4	0,56	-	0,40	3,58
ВT1 38-57	5,9	4,9	18,0	7,0	26,9	92,7	0,51	-	0,68	23,63
ВT2 57-80	6,0	4,9	14,5	5,3	21,2	93,4	0,22	-	0,48	18,56
ВС 80- >	6,5	5,3	11,4	4,8	17,1	94,7	0,16	-	0,28	10,89
Серая метаморф					ическая (Р. 2Ц-Д-10)
О (0-2 )	6,5	5,7	32,7	11,5	53,2	86,3	-		0,80	-
AYе (2-6/10)	6,9	5,8	45,2	7,1	58,5	91,0	23,09*	0,85	0,64	2,83
ВМ(6/10-37)	5,7	4,8	13,3	7,0	21,7	93,5	0,82	0,35	1,00	18,58
ВC (37-65)	6,4	5,5	10,7	3,3	11,7	95,2	0,46	-	0,72	12,93
Сса (65-90)	7,9	-	-	-	12,0	98,0	0,75	-	0,12	12,52
Серогумусовая (р. 1Ц-Д-10)
O(0-2)	6,5	5,6	50,0	20,0	75,2	93,1	-	-	0,4	-
AY(2-8)	6,7	5,7	34,2	7,9	45,6	92,3	21,43*	0,82	0,6	9,29
AЕL (8-21)	5,7	4,9	7,8	5,5	14,9	89,3	0,68	-	0,6	15,15
ВС (21-75)	6,5	5,6	8,3	4,2	13,4	93,3	0,37	-	0,4	11,05
Сса (75-120)	8,0	-	-	-	12,0	99,2	0,65	-	0,2	13,06
Дерново-подбур (р. 5-99)
О (0-2,5)	5,4	4,6	14,6	2,1	19,8	84,5	-	-	0,6	-

AY (2,5-4)	6,1	5,7	10,7	5,4	24,4	65,9	1,9	1,10	0,7	2,41
BF1 (4-10)	6,3	5,3	5,5	3,1	11,8	72,9	2,5	0,48	0,9	3,12
BF2 (10-17)	6,2	5,3	5,4	2,7	11,2	72,6	0,7	0,83	1,2	2,30
BC (17-36)	6,0	5,1	6,9	4,2	12,9	86,4	0,5	-	0,7	5,45
C (36-80)	6,7	6,0	3,8	1,9	6,9	82,9	0,3	-	0,6	0,08
Чернозем освоенный (Р. 8-11)
PU 0-24	7,1	-	21,2	15,9	37,1	-	2,07	1,08	не опр.	7,22
АU 24-39/43	7,3	-	26,0	17,0	43,0	-	2,27	1,02	-«-	10,73
В 39/43-79	7,2	-	20,0	15,0	35,0	-	0,44	-	-«-	10,93
ВСса 79-100	8,4	-	-	-	24,0	-	0,57	-	-«-	6,18
Каштановая (Р. 11-11)
АJ 0-22	7,4	-	25,7	14,28	40,0	-	2,46	0,8	не опр.	2,43
АВса 22-32	7,9	-	-	-	20	-	1,72	0,9	-«-	4,83
Вса 32-57	8,1	-	-	-	16	-	0,78	-	-«-	8,97
Сса 57-75	8,1	-	-	-	12	-	1,10	-	-«-	8,02
Каштановая освоенная (р. 3Ц-Д-10)
РJ (0-21)	6,8	5,8	16,7	5,4	22,5	99,5	2,32	0,7	не опр.	8,89
AB (21-29)	7,2	-	9,5	2,8	12,6	-	0,77	0,6	-«-	8,48
Вса (29-59)	8,0	-	-	-	12,0	-	0,66	-	-«-	10,61
Ссa (59-110)	8,2	-	-	-	12,0	-	0,63	-	-«-	13,46

Почвы южнотаежного ВПК (900–1200 м) представлены дерново-подзолистыми и серыми метаморфическими типами. Дерновоподзолистые почвы формируются под лиственнично-кедрово-березовыми богаторазнотравными типами леса. Профиль их состоит из горизонтов O-AYao-AY-EL-BT-ВC. Характерной чертой строения почв являются микрослоистость осветленного горизонта, наличие признаков контактного оглеения и образование глинистых кутан в горизонте ВТ. Данные химического анализа обнаруживают кислую реакцию среды, отчетливую текстурную дифференциацию, гуматно-фульватный состав гумуса. Серые метаморфические почвы под богаторазнотравными березовыми лесами с примесью сосны с профилем O-АY-ВМ-ВСса-Сса формируются на унаследованной обызвесткованной щебнистой коре выветривания. Они имеют признаки осветления в нижней части гумусового горизонта, в верхней и средней частях профиля характеризуются слабокислой реакцией среды, а в нижней – близкой к нейтральной и щелочной. Состав гумуса гу-матно-фульватный, максимальное содержание илистой фракции и свободного железа приурочено к метаморфическому горизонту.

Почвы подтаежного ВПК (700–900 м) формируются на лессовидных и песчаных отложениях склонов и днищ падей, часто с аккумуляциями карбонатов, и представлены дерново-подбурами или серыми метаморфическими почвами. Дерново-подбуры под сосновыми ксеро- фитно-разнотравными лесами имеют профиль О-AY-BF1-BF2-BC-C. Реакция среды кислая и слабокислая, в верхних горизонтах постепенно с глубиной сменяется слабокислой и близкой к нейтральной. Для гумусового и подгумусовых горизонтов характерна ненасыщенность основаниями, однако вниз по профилю этот показатель возрастает до величин > 80%. В этих условиях фульватный состав гумуса и отчетливо выраженный максимум в содержании аморфного железа в горизонте ВF свидетельствуют об альфе-гумусовом характере почвообразования на современном этапе.

Серогумусовые почвы с профилем O-АY-АEL-BС-Сca формируются под сосновоберезовыми травянистыми лесами на лессовидных карбонатных отложениях, имеют признаки осветления в нижней части гумусового горизонта, слабокислую, близкую к нейтральной реакцию среды, гуматно-фульватный состав гумуса.

Почвы степного ВПК нижней части склона и днищ падей на лессовидных отложениях представлены черноземами и каштановыми почвами. Черноземы практически все распаханы и имеют профиль PU-АU-В-BСса. Для них характерны слабооструктуренный гумусовый горизонт с низким содержанием илистой фракции, палевые тона окраски минеральных горизонтов, нейтральная или слабощелочная реакция среды по всему профилю, фульватно-гуматный состав гумуса. Каштановые почвы имеют профиль РJ-B-Вса-Ссa, в котором горизонт В имеет желто- вато-палевую окраску. Для них характерно низкое содержание илистой фракции (8,9% в поверхностных горизонтах) и некоторое возрастание в средней и нижней частях профиля. В гумусовом горизонте реакция слабокислая, близкая к нейтральной, слабощелочная, в минеральных горизонтах состав гумуса – гуматно-фульватный. На непокрытых лессовидным пла-щем коренных породах под ксерофитно-разнотравной растительностью с проективным покрытием 5-10% каштановые почвы формируются на унаследованной обызвесткованной щебнистой коре выветривания. В профиле разреза 11-11 выделяются горизонты АJ-АВса-Вса-Сса, при этом гумусовый горизонт характеризуется обилием корешков травянистых растений, имеет каштановую окраску, а подгумусовый – каштаново-желтоватый цвет. Отмечается некоторое возрастание содержания илистой фракции от гумусового горизонта (2,4%) к минеральным (8,9%), диагностирующее метаморфизм. Реакция среды слабощелочная в верхней части профиля и щелочная – в нижней. Содержание гумуса в вакумулятивном горизонте – 2,46%, состав гумуса – гуматно-фульватный.

Исследование почв ВПК северо-западного макросклона хр. Цаган-Дабан показало, что в приводораздельной части формируются таежные ландшафты с подбурами, дерновоподзолистыми и серыми метаморфическими почвами, имеющими кислую реакцию среды. Однако уже здесь встречаются почвы на релик- товых, остаточных от аридных условий аккумуляциях карбонатов. В подтаежно-лесостепном поясе формируются серые метаморфические почвы и дерново-подбуры со слабокислой реакцией среды и часто с аккумуляциями карбонатов в нижней части профиля. Степные ВПК занимают черноземы и каштановые почвы на акку-мулятивно-карбонатных корах выветривания. Подобное распределение почв и кор выветривания является характерной чертой в Селенгин-ском среднегорье. Озерные или древнеаллювиальные отложения на этой территории, как правило, характеризуются наличием аккумуляций солей [15]. В условиях сульфатно-хлоридного засоления формируются типы почв, представленные солончаками с подтипами луговые, со-ровые и вторичные. В связи с этим геохимическую обстановку можно показать схемой, в которой выделяются следующие типы кор выветривания (рис. 2): 1 – грубообломочный ортоэлювий, 2 – лессовидный и песчаный элювий, часто подстилаемый обызвесткованным ортоэлювием (3), 4 – лессовидный плащ с аккумуляцией карбонатов, 5 –элювий на коренных породах с аккумуляцией карбонатов, 6 – озерные или древнеаллювиальные отложения, нередко засоленные, 7 – коренные породы.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что аридный характер выветривания обусловил в Селенгинском среднегорье в кайнозое формирование обызвесткованных кор выветривания и солевых аккумуляций в понижениях.

Рис. 2. Типы сочетания кор выветривания в Селенгинском среднегорье (пояснения в тексте)

Щелочные условия, как известно [10], обусловливают повышение растворимости кремнезема, что активизирует выветривание первичных минералов, а двух- и трехвалентые металлы в щелочной среде образуют нерастворимые или малорастворимые осадки. Высокие летние тем- пературы, низкая влажность и повышенные рН в аридных почвах приводят к развитию процессов метаморфизма, обезвоживанию гидроокислов железа и частичной кристаллизации в каштановых почвах [2]. Т.И. Абидуева, Т.А. Соколова [1] обнаружили в степных почвах Забайкалья присутствие не свойственного степным почвам европейской территории лепидокрокита, цвет которого варьирует от коричневого до рубиново-красного и который образуется в результате умеренно быстрого окисления железа из растворов бикарбонатов и карбонатов и кристаллизуется. Особенностью минералогического состава степных почв Бурятии авторы считают присутствие всего спектра глинистых минералов (каолинита, монтмориллонита, иллита, гидрослюд и смешаннослойных минералов), что обусловлено древностью почвообразующих пород. Образование железистых минералов красных тонов окраски, очевидно, является причиной каштанового цвета поверхностного горизонта.

Почвы таежного и подтаежно-лесостепного пояса формируются на остаточно-карбонатных корах выветривания на фоне развития процессов выщелачивания [8]. Эти процессы связаны с выносом карбонатов в подножия горных систем и днища котловин, очевидно, в казанцевском межледниковье и голоцене. Почвы котловин формируются на аккумулятивных корах выветривания, где карбонатные аккумуляции занимают значительные пространства, а карбонатносолевые сосредоточены локально. В то же время в котловинах нередко встречаются территории с древними обызвесткованными щебнистыми корами выветривания, на которых формируются преимущественно каштановые почвы и значительно реже – черноземы.

Схема Б.Б. Полынова (рис. 1) отражает закономерности формирования кор выветривания в континентальных аридных внеледниковых зонах. Селенгинское среднегорье, соседствуя с Северной Монголией, в основных чертах геохимического сопряжения кор выветривания имеет сходство, заключающееся в смене грубообломочного ортоэлювия хребтов, ниже по рельефу обызвесткованными, а в подножии склонов и в понижениях днищ котловин карбонатными и хлоридно-сульфатными аккумуляциями. Отличия заключаются в определенной степени вы-щелоченности карбонатов на склонах хребтов Селенгинского среднегорья и выходе хлоридно-сульфатных аккумуляций на поверхность в зонах влияния грунтовых вод. Если горнотаежные почвы в меньшей степени сохранили признаки древнего почвообразования, то почвы котловин, как и коры выветривания, очевидно, продолжают не только их сохранять, но и развиваться в том же направлении.

К специфическим чертам черноземов Забайкалья относятся слабая оструктуренность и в т.ч. гумусового горизонта, палевые тона окраски минеральных горизонтов, низкое содержание илистой фракции, преимущественно криптозернистая (мучнистая) форма карбонатов. Каштановые почвы имеют одноименную окраску в поверхностном горизонте, а подгумусовый горизонт, сохраняя каштановые оттенки, приобретает палевый фон. Обилие корней травянистых растений в гумусовом горизонте при небольшом проективном покрытии свидетельствует о замедленном процессе гумификации. При невысоком содержании гумуса состав его гуматно-фульватный, форма карбонатов преимущественно криптозернистая. Формирование этих признаков обусловлено аридностью климата, длительным промерзанием и сохранением запасов холода в почве, а также преобладанием физического выветривания [6, 18]. Среди почв внелед-никовых континентальных регионов, формирующихся на карбонатных корах выветривания, подобные признаки имеют в условиях влияния многолетней мерзлоты палевые почвы, а на территориях с длительным сезонным промерзанием – криоаридные почвы [9]. Механизм формирования указанных признаков остается до конца не изученным. Среди факторов почвообразования, определяющих специфические черты степных почв, важное значение имеют значительный возраст почвообразующих пород, их карбонат-ность и специфика выветривания и метаморфизма в условиях нейтральной и щелочной реакции среды.