Геохимия алюминия и железа в ландшафтах Хибинского и Ловозерского массивов

• Автор: Семенов, Василий Анатольевич
• Шифр специальности: 25.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил

Оглавление

Геохимия алюминия и железа в ландшафтах Хибинского и Ловозерского массивов

Введение

Г лава I. Физико-географический очерк Хибинских и Ловозерских тундр

Географическое положение

1.1. Геологическое строение и рельеф

1.2. Климатические условия и особенности внутренних вод

1.3. Растительность

1.4. Особенности почвенного покрова

1.5. Ландшафты

Г лава II. Методика полевых и лабораторных исследований
II. 1. Полевые исследования. Отбор образцов почв и растений
11.2. Подготовка и анализ почвенных и растительных образцов
II .3. Обработка аналитических данных
Глава III. Особенности состава почв Хибинского и Ловозерского массивов, формы аккумуляции алюминия и железа III. 1. Особенности химического и гранулометрического состава почв
111.2. Валовые концентрации элементов в почвах
Ш.З. Водорастворимые соединения алюминия и железа
111.4. Формы алюминия и железа, извлекаемые вытяжкой 0,1 н. NaOH
111.5. Обменный алюминий и 1 н. KCl-растворимое железо
111.6. Оксалатрастворимый алюминий и железо
Глава IV. Алюминий и железо в растениях Хибин и Луяврурта
IV. 1. Особенности химического состава растений и интенсивность биологического
поглощения
IV.2. Алюминий и железо в растениях
Глава V. Алюминий и железо в различных ландшафтно-геохимических обстановках
Заключение
Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ
Алюминий является третьим по массе элементом, формирующим земную кору нашей планеты. Кларк алюминия колеблется от 7,45% (Ферсман, 1934) до 8,05% (Виноградов, 1949). Следом за ним, четвертым по распространенности, идет железо. Геохимическая роль обоих элементов в ландшафте достаточно велика. При этом важно отметить, что, в отличие от железа, проблема геохимии алюминия весьма слабо изучена. Поэтому основное внимание в работе уделено геохимическим особенностям алюминия, а данные по железу представлены для сопоставления поведения двух элементов в ландшафтах гор европейского Севера. Хибинский и Ловозерский горные массивы выбраны в качестве объекта исследования не случайно: в геологическом отношении они представляют собой интрузии нефелиновых сиенитов, одну из самых больших по площади щелочных провинций в нашей стране. Для участков распространения указанных типов пород алюминий и железо являются типоморфными элементами, “элементами-диктаторами” (Перельман, 1975).
Теоретическая значимость изучения этого района также объясняется уникальностью горных ландшафтов Хибин и Луяврурта как территории яркого проявления высотной поясности и особенностей ландшафтов, сформированных на ледниковых отложениях и продуктах выветривания нефелиновых сиенитов.
Кольский полуостров - арена интенсивной хозяйственной деятельности человека, причем ресурсное значение региона растет в последние годы, в связи с близостью района к экономическому ядру страны. Изучение закономерностей перераспределения химических элементов в ландшафтах и современного состояния природных комплексов весьма важно для оценки степени антропогенной измененности ландшафта в будущем, а также для прогнозирования последствий этих изменений.
Отдельные компоненты ландшафтов Хибин и Луяврурта уже довольно долго являются объектами исследования. Первый этап изучения района имел место с середины XIX столетия по 1916 г. Он характеризуется рядом общих геолого-географических работ, носивших преимущественно рекогносцировочный характер (Миддендорф, 1853; Кудрявцев, 1881; Ramsay, 1894; Hackman, 1894). К этому же этапу относятся редкие почвенно- и растительноописательные работы (Танфильев, 1911; Драницин, 1916). Второй этап исследования изучаемой территории начался в 1920 - е гг. с экспедиций и работ А. Е. Ферсмана (1923, 1936, 1937, 1941), прервавшись с началом Великой Отечественной Войны. К этому периоду относится серьезное почвенное (Ливеровский, 1934; Мазыро, 1936; Иванова, Полынцева, 1936; Ивано-

ва, Колосов, 1937), геолого-геоморфологическое (труды Ферсмана; Рихтер, 1929; Пэк, 1935; Эдельштейн, 1935; Полканов, 1935, 1936; Соустов, 1938; Елисеев, Ожинекий, Володин, 1939 и др.), геоботаническое (Аврорин, Качурин, Коровкин, 1936; Коровкин, 1937; Городков, 1938) и комплексное геохимическое (работы Ферсмана, Куплетский, Полканов, 1922) изучение края. Активная работа по изучению растительности Хибин начата в это время в Кировском Полярно-Альпийском Ботаническом Саду. Комплексное изучение природы Хибинского массива также ведется созданной А. Е. Ферсманом научной станцией «Тиетта». Третий этап начался в послевоенные годы и продолжается до наших дней. Он может быть охарактеризован достаточно большим размахом ландшафтных и почвенно-географических исследований, особенно в Хибинском массиве. Исследование и уточнение вопросов геологического строения Хибин и Луяврурта находит отражение в работах Г. Д. Рихтера (1958), К. А. Власова, М. В. Кузьменко иЕ. М. Еськовой (1959), М. А. Лавровой (1960, 1964), А. Д. Арманда (1964), С. И. Зака и Е. А. Каменева (1972), А. В. Галахова (1975), М. М. Калинкина (1976), Е. Е. Косты-левой-Лабунцовой (1978), Е. И. Семенова (1993) и др. Ряд работ посвящен описанию климата и внутренних вод изучаемой территории (Яковлев, 1961; Антонов, 1964). Вышло в свет значительное количество почвенно-географических работ по территории Хибинского и Ло-возерского массивов (Белов, Барановская, 1969; Игнатенко, 1979; Никонов и др., 1981, 1989; Ушакова, 1997, 1999; Переверзев, 2000, 2001 и др.). Также дано достаточно полное геоботаническое описание территории (Мишкин, 1953; Шляхов, 1960; Базилевич, Родин, ред., 1971; Манаков, 1961, 1981; Раменская, 1983). Некоторые авторы особое внимание в своих работах уделяли высотной поясности Хибин и Луяврурта (Серебряков, Куваев, 1952; Козубов, Шай-дуров, 1965; Крючков, 1967). Отдельной линией проходит изучение ледниковых и снеговых форм рельефа массивов, а также развитие лавинной деятельности (Тушинский, 1963; Перо в, 1965; Рябцева, 1967). В числе немногих работ, дающих комплексную характеристику природы района, можно назвать диссертацию Н. Л. Чепурко «Ландшафты Хибин» (1966) и ряд более поздних работ (Рябцева, 1969, 1975). Также можно назвать сравнительно небольшое число работ, в которых изучались ландшафтно-геохимические особенности центра Кольского полуострова (В. В. Добровольский, 1963, 1964; Дудыкина, Семенов, 1957). В это же время ведется активное изучение проблемы алюминия в работах отечественных (Чернов, 1956, 1959; Евсеева, 1968; Кауричев, Ноздруноваи др., 1968; Канивец, 1975; В. В. Добровольский, 1977; Гахамани, 1978; Орлов, 1985; Убугунова, 1986; Зонн, Травлеев, 1992; Амельянчик, Воробьева, 1999 и др.) и зарубежных авторов (Barlett, Riego, 1972; Bache, Sharp, 1976; David,

А.2 - 11-14 см. Светло-серый подзолистый горизонт, легкосуглинистый, мелкокомковатый, рыхлый, с корнями. Встречаются мелкие валуны. Переход постепенный;
В/С - 14-32 см. Коричневый, супесчаный, уплотненный, с включениями более крупного валунного материала Корней меньше, переход постепенный;
С - 32-37 см и более. Светло-коричневый, сильнозавалуненный флювиогляциапьный песок. Плотный (засчет обилия валунно-щебнистого материала).
В образовании подзолов большую роль играет песчаный механический состав почвообразующих пород и повышенное поверхностное увлажнение. Характерной особенностью этих почв является процесс выноса органоминеральных соединений железа и отчасти алюминия из верхних горизонтов и формирование на некоторой глубине иллювиального горизонта, в котором происходит концентрация указанных соединений. В процессе формирования почвенного профиля существенного перераспределения минеральных зерен не происходит, так как высоко дисперсные частицы отсутствуют или имеются в незначительном количестве, а более крупные частицы не могут перемещаться по межзерновым порам. В результате этого, содержание главных химических элементов слабо меняется по минеральным генетическим горизонтам подзолов. Резкая же дифференцированность профиля связана не с минеральными компонентами, а с распределением почвенного органического вещества (Добровольский, 1999).
Подзолы характеризуются довольно большим содержанием органического вещества: потеря при прокаливании составляет от 94 до 5%, постепенно убывая с глубиной. Значение pH водной суспензии колеблется в пределах 5,4-6,1, возрастая вниз по профилю.
Также в пределах лесного пояса Хибин и Луяврурта довольно часто встречаются бурые горно-лесные (горно-таежные) почвы без подзолистого горизонта. В. О. Таргульян (1971) выделил эти почвы в самостоятельный тип - подбуры. Однако, по мнению большинства исследователей (Перельман, 1975; Иванова, Колосов, 1937; Белов, Барановская, 1969), вряд ли различие между подзолами и подбурами таежной зоны находится на уровне типа; в подбурах под микроскопом обнаруживаются признаки оподзоливания (обесцвечивание). Кислые бурые горно-таежные почвы встречаются на тех же высотных уровнях, что и подзолы, однако, по-видимому, есть некоторая разница в условиях почвообразования, которая еще недостаточно изучена. Стоит отметить, что в образовании бурых горно-таежных почв в лесной зоне, видимо, существенную роль играет мерзлота, препятствующая выносу продуктов почвообразования вниз по профилю и подавляющая подзолообразовательный процесс.