Почвы пойм - условия почвообразования, зональность

Аллювиальный процесс

Аллювиальные процессы — это привнос в пойму с полыми водами взмученного материала и оседание его на поверхности почвы в виде аллювиальных отложений (аллювия).

Поемные и аллювиальные процессы. Особенностью почвообразования на территории пойм, определяющего многие черты генезиса, состава и свойств аллювиальных почв, является развитие поемных и аллювиальных процессов.

Состав и свойства. Аллювиальные отложения являются минеральной основой, из которой создаются пойменные почвы. Поэтому состав, свойства аллювия, его мощность, частота отложения имеют решающее значение для генезиса почв. На характер аллювиального процесса оказывает влияние прежде всего положение отдельных частей поймы по отношению к руслу реки.

Мерзлотные пойменные аллювиальные почвы слабо дифференцированы на генетические горизонты, что обусловлено влиянием аллювиального процесса. Верхние слои гумусирова-ны и пронизаны корнями, но не задернованы и густо пересыпаны песком. Мощность горизонта А! в этих почвах как в прирусловой, так и центральной пойме не превышает 2 см, однако следует отметить, что аллювиальная почва центральной поймы более развита. В ней выделяется горизонт более темной окраски по сравнению с верхним, характеризуемый, по данным агрохимических исследований, повышенным содержанием гумуса, валового азота и фосфора. Наличие этого горизонта носит, по всей видимости, реликтовый характер.

Зональность пойменных почв. Хотя аллювиальный процесс и поемность оказывают огромное влияние на почвообразование в поймах рек, почвенный покров пойм все же отражает зональные условия почвообразования, присущие окружающим речную долину внепойменным территориям. И чем меньше река и ее пойма, тем резче выражена зональность пойменных почв.

Периодическое воздействие поемных и аллювиальных процессов поддерживает высокие качества луговых почв центральной поймы, а интенсивное развитие дернового процесса под воздействием пышной травянистой растительности закрепляет их высокое плодородие.

Таким образом, формирование четвертичных отложений на территории Тюменской области обязано сложному комплексу эпигенетических процессов: морских трансгрессий и регрессий с осадконакоплением и выходом дна на дневную поверхность; оледенений, имевших различные центры и направления движения ледников с моренным и флювиогляциальным переносом и материала; аллювиальных процессов, осадконакоплением в озерах и т.д.

Создание водохранилищ крайне отрицательно влияет на пойменные земли. На участках поймы ниже водохранилищ происходит резкое ослабление поемности и аллювиальных процессов, опускается уровень грунтовых вод, становится напряженнее водный режим, заливные луга превращаются в суходольные, снижается их продуктивность. В южных зонах развиваются процессы осо-лонцевания и засоления почв.

Не менее отчетливо прослеживается флуктуирующая динамика на пойменных лугах. Ежегодный состав и урожайность пойменных лугов зависят от интенсивности аллювиального процесса — высоты и длительности половодья.

В пойме можно встретить почвы от самых начальных стадий развития почвообразования на свежих аллювиальных наносах (слоистые примитивные) до зрелых аллювиальных почв (дерновых, луговых, болотных) и почв на повышенных участках поймы, вышедших из режима поемности и аллювиальных процессов и развивающихся по типу зонального почвообразования.

По исследованиям В. В. Егорова, в дельтах аридных об ластей зарождение первых почв происходит в условиях переувлажненное и значительного заиливания. Затем, по мере того как устьевая область продвигается вперед, постепенно ослабевает аллювиальный процесс, уменьшается обводненность, понижается уровень грунтовых вод. В дальнейшем почвообразование развивается в основном под влиянием общезональных биоклиматических факторов, что приводит к постепенному опустыниванию или остепне-нию дельтовых почв.

Рельеф выступает и как фактор эволюции растительности и почв при его изменении. Например, при постепенном врезе русла реки пойменная терраса превращается в надпойменную. Это приводит к изменению режима увлажнения (прекращению пойменных и аллювиальных процессов, понижению грунтовых вод) и, как следствие, к развитию почв не в гидроморфных или полугидроморфных условиях, а в автоморфных.

Очистка воды

Аллювиальные почвы также служат для фильтрации и очистки сточных вод (фильтрация Рибербанка). Процедура состоит в пропускании воды через наносные берега реки или озера. Немцы начали использовать этот процесс с 1870-х годов.

Прохождение воды через аллювиальные почвы обеспечивает физическую фильтрацию, потому что промежутки между частицами почвы препятствуют прохождению более крупных частиц, взвешенных в воде, которые остаются на поверхности почвы.

В то же время происходит биологическая фильтрация благодаря присутствию в почве множества микроорганизмов, которые разлагают и переваривают как растворенные, так и твердые органические вещества и химические питательные вещества.

Также происходит химическое выщелачивание, когда компоненты почвы вступают в реакцию с различными химическими соединениями, присутствующими в воде.

Наконец, время, необходимое для прохождения воды через промежутки в почве, также помогает инактивировать некоторые химические вещества, а также устранить микроорганизмы, которые могли пройти через три описанных механизма фильтрации.

Аллювиальные почвы также служат для очистки сточных вод путем просачивания в искусственные лагуны, созданные для этих целей. В этих случаях лагуны требуют периодического обслуживания, чтобы удалить слой мусора, который скапливается на земле, и таким образом избежать аноксических условий.

Литература

Геологический словарь. — М.: Недра, 1978.
Градзиньски Р., Косцецка А., Радомски А. и др. Основы седиментологии. Изд-во геологическое. — Варшава, — 1986. ISBN 83-220-0275-0 (польск.)
Дельты — модели для изучения: Пер. с англ. / Под ред. М. Бруссард. — М.: изд-во «Недра», 1979. — 323 с.
Докучаев В. В. Способы образования речных долин Европейской России. — СПб.: тип. Демакова. 1878. — 229 c.
Казанский Ю. П. Седиментология. — М.: Наука, 1976
Короновский Н. В. Общая геология. — М.: Изд-во МГУ, 2002.
Лидер М. Р. Седиментология. Процессы и продукты: Пер. с англ. — М.: Мир, 1986. — 439 с.
Маккавеев Н. И. Русло реки и эрозия в её бассейне. — М.: Изд-во АН СССР, 1955. — 346 с.
Малая горная энциклопедия. В 3 т. = Мала гірнича енциклопедія / (На укр. яз.). Под ред. В. С. Белецкого. — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
Михайлов В. Н. Гидрология устьев рек: Учебник. — М.: Изд-во МГУ, 1998. — 176 с.
Наливкин Д. В. Учение о фациях. — М.: Изд-во АНСССР, 1956.
Обстановки осадконакопления и фации / Под ред. Х. Г. Рединга, Дж. Д. Коллинсона, Ф. А. Аллена и др. Т. 1. — М.: Мир, 1990. — 351 с. — ISBN 5-03-000924-8.
Павлов Г. Г., Гожик А. П. Основи літології. — Посібник. — К.: Вид-во КНУ, 2009.
Петтиджон Ф. Дж. Осадочные породы / Ред. И. М. Симанович. — М.: Недра, 1981. — 751 с.
Россинский К. И., Дебольский В. К. Речные наносы. — М.: Наука. 1980. — 216 с.
Рычагов Г. И. Общая геоморфология: учебник. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Изд-во МГУ; Наука, 2006. — 416 с.
Шанцер Е. В. Аллювий равнинных рек умеренного пояса и его значение для познания закономерностей строения и формирования аллювиальных свит // Труды Геологического ин-та АН СССР. Вып. 135. геол. сер. (№ 55). — 1951. — 274 с.
Шанцер Е. В. Очерки учения о генетических типах континентальных осадочных образований. — М., 1966.
Чистяков А. А. Горный аллювий. — М.: Недра. — 1978. — 287 с.
Чистяков А. А., Макарова Н. В., Макаров В. И. Четвертичная геология. Учебник — М.: ГЕОС, 2000. — 303 с. — ISBN 5-89118-123-1.
Charlton Ro. Fundamentals of fluvial geomorphology. — New York: Routledge, 2008.
Die Erde: Zeitschrift der Gesellschaft für Erdkunde zu Berlin, Von Gesellschaft für Erdkunde zu Berlin Veröffentlicht von Gesellschaft für Erdkunde zu Berlin, 1963.
Donald R. Prothero, Robert H. Dott. Evolution of the Earth. — NY, 2002. — 600 p. — ISBN 0-07-366187-2.
Edgar W. Spenscer. Earth Science. — NY, 2003. — 518 p. — ISBN 0-07-234146-7.
Encyclopedia of Geomorphology: Volume 1 (A—I) / Edited by A. S. Goudie. — Taylor & Francis e-Library, 2006. — ISBN 0-415-32737-7.
Металлические и неметаллические полезные ископаемые Украины. Тт. 1—2. — Киев-Львов: «Центр Европы», 2005.
Аллювий // Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1984—1991.

Типы аллювия. Аллювиальные отложения и ПИ с ними связанные.

Речные долины, их формы; речные террасы. Направленность развития речных долин.

Долины – это удлиненные впадины, появляющиеся под действием водного течения. Чаще всего рельеф зависит от характеристик протекающего через них потока – мощности, устойчивости горных пород, расположения в ландшафтной зоне. По мере изменения русла и направления потока периодически омолаживается и меняются формы рельефа.

Виды долин: горные и равнинные. Первые характеризуются неравномерной высотой склонов и ступенчатым ложем. В более молодых горных долинах склоны достаточно выпуклые или обрывистые, дно редко имеет террасы и поймы. В более старых склоны эродированные и вогнутые, на ложе находится много горизонтальных площадок. Равнинные долины отличаются небольшой глубиной и незначительной крутизной склонов.

По характеру формирования долины могут быть ледниковыми, эрозионными или тектоническими. Так, тектонические долины образуются под действием геологических процессов – сдвигов литосферных плит или землетрясений, которые определяют направление течения реки и виды горных пород в ложе долины.

Речные долины состоят из множества элементов. Их наиболее низкая часть, занятая водным потоком, носит название «русло», а участки земной поверхности, которые во время паводков заливаются водами реки, называются «поймами». Русло и пойма формируют дно (ложе), ограниченное по бокам склонами долины. Еще одним элементом долины выступают террасы – горизонтальные или немного наклоненные участки поверхности, находящиеся на разных высотах в долинном ложе. Они появляются, когда русло реки опускается в результате эрозии и формирует пойму. В их основании находятся коренные горные породы, а поверхностная часть покрыта наносами песка и ила.

Развитие речных долин:

1) Стадия юности: прямой профиль. Здесь происходит размыв подстилающих пород, углубление долины. Характерно: в начале прямой, затем ступенчатый профиль, бурное течение, наличие водопадов, неизвилистость,V – профиль, наличие только русла.

2) Стадия зрелости: русло углубляется вверх, донная эрозия сменяется боковой – U.

Аллювиальные (пойменные) почвы

Аллювиальные (пойменные) почвы формируются в условиях поемного режима – регулярного отложения на поверхности поймы слоев свежего речного или озерного аллювия разного гранулометрического состава. Мощность слоев варьирует от нескольких миллиметров до первых сантиметров.

Образование аллювиальных почв происходит под воздействием аллювиального процесса, который заключается в накоплении речного аллювия на поверхности почв в результате оседания твердых частиц из паводковых вод. Эти почвы растут не вниз, как другие, а вверх, получая каждый год все новые порции почвообразующей породы и органических веществ. Аллювиальные почвы, особенно почвы центральной поймы, обладают высоким плодородием, но часто заболачиваются, превращаясь в почвы низинных болот.

Цикличность почвообразования проявляется в присутствии в профиле погребенных гумусовых горизонтов разной степени сохранности, вплоть до размытых серых облаковидных субгоризонтальных линз разной мощности и интенсивности тёмной окраски. Глубина залегания погребенных гумусовых горизонтов в профиле аллювиальных почв сильно варьирует, они выделяются при полевом описании, но в типовую формулу профиля не включаются.

Типы аллювиальных почв выделяются по особенностями гумусового (включая агрогумусовые) или органогенного горизонтов, их сочетаниям с глеевым, квазиглеевым, слитым горизонтами, а также с горизонтами гидрогенной аккумуляции железа и карбонатов. Типы агропочв выделяются в тех случаях, когда мощность органогенных или гумусовых горизонтов достаточна и превышает глубину агрогоризонта; в противном случае почва квалифицируется как агрозём. Почвы прирусловой приподнятой части поймы. Они формируются на грубом галечниково-песчаном аллювии, который откладывается в этой части поймы во время половодья. В меженный период грунтовые воды стоят глубоко и не влияют на почвообразование. Аллювиальные дерновые почвы слаборазвитые, маломощные, легкого гранулометрического состава, хорошо аэрированы, с низким содержанием гумуса (1,8 – 2,5%) и кислой реакцией – наименее плодородные почвы поймы.

Тип аллювиальных луговых оглеенных почв формируется в центральной части поймы, где паводковые воды откладывают тонкий пылевато-суглинистый аллювий. В меженный период грунтовые воды находятся неглубоко и вызывают оглеение нижней части профиля почвы и почвообразующей породы. Луговая растительность интенсивно оструктуривает почвенную массу верхнего горизонта и способствует накоплению гумуса. Аллювиальные луговые почвы – это наиболее плодородные почвы поймы, но неблагоприятными свойствами почв являются избыточное увлажнение, высокая влагоемкость и оглеение. Используются под пастбища и сенокосы. Совокупный почвенный показатель для глеевых вариантов почв – 39 баллов, для глееватых (слабее оглеенных) – 52 балла.

Тип аллювиальных болотных почв формируется в притеррасных и старинных понижениях, где в паводковый период откладывается наиболее мелкий, глинистый органо-минеральный аллювий. Эти почвы по строению очень похожи на болотные, но отличаются сильным заилением почвенного профиля, богаты элементами питания растений. Совокупный почвенный показатель – всего 25 баллов, что объясняется избыточным увлажнением почв грунтовыми и поверхностными водами с более высоких террас и водоразделов.

Развиваются почвы под влиянием не только факторов почвообразования, но и особых условий, которые создаются в результате ежегодного затопления их полыми волами и отложениями на поверхности свежего аллювиального накоса. Характер наносов и строений речных пойм значительной степени зависит от скорости течения воды в реке, мощности и продолжительности паводков, а так же от состава геологических отложений, через которые протекает река. В результате разлива на осаждения в поймах рек большого количества взвешенных частиц аллювиальные дерновые почвы обогащаются цементами питания растений. Это способствует произрастанию богатой травяной растительности, под воздействием которой происходит формирование мощного перегнойного горизонта, обогащенного гумусом.

Древние аллювиальные отложения

Обнажение дислоцированной толщи древнего руслового аллювия на месторождении Блу Риббон, Аляска

Принадлежность отложений к континентальным аллювиальным обычно диагностируется по характерному набору признаков:

отсутствие морской фауны
наличие красноцветных пород
наличие типичных русловых форм
однонаправленность палеотечений, особенно в крупнозернистых пластах песчаников и конгломератов
признаки субаэральной экспозиции — палеогрунты и трещины усыхания (десквамация), особенно в глинистых отложениях.

Однако ни один из вышеперечисленных признаков в отдельности не является исчерпывающим диагностическим критерием, поскольку все они могут встречаться и в морских мелководных, или прибрежно-морских седиментационных образованиях.

Отложения горных рек почти все четвертичного и неогенового возраста.

Из аллювиальных отложений известны и надёжно идентифицированы отложения мезозойского возраста, и только отложения нижнего течения равнинных рек датируются возрастом начиная со среднего палеозоя. По мнению Ю. П. Казанского, закономерности распространения состава растворённого и твёрдого стока в речной воде для современных рек в целом сохранялись в течение кайнозоя, мезозоя, перми, карбона, и позднего девона.

Значение

Аллювиальная долина Нила возле Луксора

Искатели алмазов в речном аллювии, Сьерра-Леоне

В гидрогеологии (поиске и разведке подземных вод) аллювиальным отложениям уделяют особое внимание, поскольку в пределах древних террас и в долинах рек крупнозернистый аллювий (от гальки до песка) всегда водонасыщен и является хорошим коллектором питьевых подземных вод. У руслового аллювия часто встречаются россыпи алмазов (Конго, Сьерра-Леоне), золота, монацита, циркона и других полезных ископаемых и минералов, а также месторождения строительных песков, гравия и гальки

Для образования этих россыпных месторождений очень важны гидродинамические условия переноса речных наносов и миграционная способность минералов. Максимальной миграционной способностью обладают алмаз и циркон, минимальной — золото и платина. Промежуточное положение между ними занимают монацит, магнетит, шеелит, касситерит и другие. Россыпные месторождения золота и платины приурочены, как правило, к грубообломочному русловому аллювию однорукавных русел, сформированному в наиболее активной гидродинамической обстановке.

В древних осадочных толщах аллювиальные отложения, как правило, сцементированы и сложены твёрдыми обломочными породами — конгломератами, гравелитами и песчаниками, которые при благоприятных геологических условиях (наличие нефтематеринских пород в разрезе древнего седиментационного бассейна, достаточная степень их зрелости, структурно-пространственные характеристики дислокаций, наличие / отсутствие неантиклинальных ловушек и т. п) являются коллекторами нефти и газа. Современные аллювиальные отложения равнинных рек часто бывают богаты питательными веществами, здесь формируются плодородные пойменные почвы (поймы Нила, Тигра, Евфрата, По, Инда, Ганга).

Зональность

Хотя аллювиальные и поемные процессы оказывают огромное влияние на почвообразование в поймах рек, состав и свойства аллювиальных почв, почвенный покров пойм все же отражает зональные условия почвообразования, присущие внепой-менным территориям, окружающим речную долину.

И чем меньше река и ее пойма, тем резче выражена зональность пойменных почв.

Проявление зональности связано с особенностями атмосферного климата (температурным режимом, увлажнением), составом и продуктивностью растительности, особенностями состава грунтовых вод.

Так, в поймах тундровой зоны низкие температуры и короткий вегетационный период определяют невысокий темп биологического круговорота веществ, широкое участие мхов в растительном покрове, образование маломощных оглеенных, часто оторфованных аллювиально-тундрово-дерновых почв.

Таежно-лесная зона

Почвы пойм таежно-лесной зоны сохраняют признаки дерновых почв; часто им свойственно оглеение; среди аллювиальных почв этой зоны широко распространены болотные почвы. На повышенных элементах рельефа, редко подвергающихся затоплению, формируются почвы с признаками оподзоленности.

В поймах лесостепи и степной зоны создаются весьма благоприятные условия для образования хорошо гумусированных почв, которые в строении профиля несут черты черноземных почв (большая мощность гумусового слоя, высокое содержание гумуса, хорошая оструктуренность).

На участках пойм этой зоны с редким проявлением поемности развивающиеся почвы приобретают признаки и свойства, близкие к почвам окружающих внепойменных территорий (выщелоченным черноземам, серым лесным).

Здесь возможно появление пойменных почв с признаками засоления и осолонцевания. В полупустынной и пустынной зонах развиты карбонатные и засоленные аллювиальные почвы.

В зависимости от геологического строения территории, гидрологического режима рек на отдельных ее отрезках и других факторов формируются следующие типы пойм: сегментные, обвалованные, островные, плавневые и дельтовые.

По особенностям состава, реакции и других свойств группу аллювиальных дерновых и луговых почв делят на шесть типов; группу аллювиальных болотных почв подразделяют на три типа.

Классификация аллювиальных почв

Типы почв	Преобладающая зона распространения
Аллювиальные дерновые кислые	Таежно-лесная, лесостепная
Аллювиальные дерновые насыщенные	Степная, лесостепная
Аллювиально-дерново-опустынивающиеся карбонатные	Полупустынная, пустынная
Аллювиальные луговые кислые	Таежно-лесная, лесостепная
Аллювиальные луговые насыщенные	Степная, лесостепная
Аллювиальные луговые карбонатные	Полупустынная, пустынная
Аллювиальныелугово-болотные	Во всех зонах
Аллювиальные болотные иловато-перегнойно-глеевые	Тоже
Аллювиальные болотные иловато-торфяные

Разделение типов аллювиальных дерновых и луговых почв на подтипы проводят на основе учета степени развития почвенного профиля и характера аллювиальных отложений (слоистые примитивные, слоистые, дерновые кислые, луговые насыщенные, луговые темноцветные, луговые кислые, луговые карбонатные).

Основными родами являются: обычные, ожелезненные, карбонатные, солонцеватые, заиленные, слитые и галечниковые. Деление на виды проводят по мощности гумусового слоя, содержанию гумуса и степени выраженности отдельных процессов (оподзолива-ния, солонцеватости, засоления и т. д.).

Типы почв болотной группы подразделяют на подтипы по выраженности процессов торфонакопления (иловато-торфяно-глее-вые и иловато-торфяные, аллювиально-лугово-болотные, аллю-виально-лугово-болотные оторфованные).

Заиления (болотно-иловато-глеевые и болотные перегнойно-глеевые). Основные роды — обычные, карбонатные, солонцеватые, засоленные, ору-денелые. Деление на виды проводят по мощности органогенного и гумусового горизонтов.

Образование и распространение

Образование аллювия происходит в результате непрерывного взаимодействия динамического водного потока с руслом: при врезании (донная и боковая эрозия) и аккумуляции осадков. Под действием потока воды русло непрерывно переформируется, испытывая деформации трёх типов:

вертикальные (понижается в результате глубинной эрозии, или поднимается за счёт аккумуляции)
горизонтальные (изменение русла в плане под действием боковой эрозии — приводит к размыву берегов, расширению речной долины и образованию поймы)
продольные (миграция русловых наносов приводит к образованию в русле неровностей — перекатов, отмелей, островов и др.).

Ведущим фактором в формировании аллювиальных отложений является гидродинамика водных потоков. Масса воды и скорость течения определяют кинетическую энергию и транспортные характеристики потока. Речные водные потоки переносят обломочный материал в виде взвешенных и волочильных наносов. Во взвешенном состоянии транспортируются частицы диаметром менее 0,2 мм, большие — волочением по дну. Способ движения грубого обломочного материала по дну называется сальтацией — скачкообразное перемещение зёрен материала под действием несущей среды. Так, при скорости придонного течения 0,16 м/с по дну передвигается мелкий песок, 0,22 м/с — грубозернистый песок, а при 1 м/с транспортируется мелкая галька.

Континентальные аллювиальные отложения составляют речное ложе, пойму и террасы речных долин. Аллювий играет важную роль в геологическом строении большинства континентальных осадочных формаций.

Аллювиальные отложения рек образуются и мигрируют:

во время отложения в русле и прирусловых валах (барах) обломочного материала, размытого водным потоком выше по течению;
во время наводнения или паводка, когда река выходит за пределы береговых уступов, и глина, ил и мелкий песок оседают по всей поверхности поймы (формирование пойменной фации)
во время миграции речных меандров и образовании аллювиальных отложений вслед за прирусловой отмелью луга, которая смещается вдоль его внутреннего берега.

Количество тонкозернистого обломочного материала, который переносится реками (твёрдый сток), достигает больших значений: в случае с Миссисипи годовой объём твёрдого стока оценивается в 406 млн т., Хуанхэ — 796 млн т., Амударья — 94 млн т; Дунай — 82; Кура — 36; Волга и Амур — по 25, Обь и Лена — по 15, Днестр — 4,9; Нева — 0,4 млн т.. Соответственно, мощность аллювиальных отложений в дельтах таких рек, как Миссисипи, Нил, Амазонка, Конго, Хуанхэ, Волга и др.. составляет сотни и тысячи метров, а объёмы — десятки и сотни км³ терригенного материала. В целом, летний твёрдый сток всех рек составляет около 17 гигатонн, что на порядок больше, чем выносится с континентов ледниками или ветром. Почти 96 % этого объёма оседает в дельтах и на континентальном шельфе.