Материал: Pochvovedenie_Kovda_chast1

Существенную и все возрастающую роль в глобальном круго­ вороте веществ играет техногенный перенос — техногенные пото­ ки вещества, совершающиеся при обмене сырья и продуктов производства между различными точками планеты. По расчетам Н. Ф. Глазовского (1976), только с экспортом древесины с тер­ ритории СССР ежегодно отчуждается (в тыс. т) 1,2—5 фосфора, 6—20 азота, 1,2—б кремния; миграция этих элементов с древе­ синой из лесных районов страны в безлесные в 15—20 раз больше. Из Кузбасса в европейскую часть СССР ежегодно по­ ступает с углем 150—220 тыс. т азота и много больше серы. С межгосударственными перевозками зерна в мире ежегодно переносится (в тыс. т) 1700 калия, 170 фосфора, 2400 азота.

Техногенные потоки вещества на планете постоянно возраста­ ют и уже сопоставимы по своей плотности и массопереносу с природными геохимическими потоками. При сжигании угля, например, в атмосферу ежегодно поступает 3•107 т азота и при­ мерно столько же изымается из атмосферы для производства азотных удобрений.

Для характеристики техногенных миграционных потоков ис­

где Q — ежегодная добыча элемента, т; Кl — кларк этого эле­ мента и коэффициент техногенной фиксации вещества Кf

(Н. Ф. Глазовский, 1976), характеризующий степень техногенно­ го временного вывода веществ из общих технобиогеохимических потоков:

где Q1 — количество рассеянного за год вещества; Q — то же, что и в формуле Перельмана.

Миграционные потоки на земной поверхности непосредствен­

18.7. Геохимические барьеры и ареалы аккумуляции

Скорость движения веществ, их подвижность в глобальных региональных и локальных технобиогеохимических потоках за­ висит как от характеристик самих веществ (биофильность, технофильность, геохимическая активность, растворимость), так и от свойств вмещающей среды потоков, т. е. от ее физико-химиче­ ских (термодинамических) параметров на всем пути потока. Поскольку эти параметры по пути природных потоков исклю­ чительно изменчивы в связи с реальным геофизическим разно-

343

образием земной поверхности, на них возникают участки, где изменение условий миграции приводит к уменьшению подвиж­ ности тех или иных веществ или элементов и их накоплению на этих участках, названных А. И. Перельманом (1961) геохими­ ческими барьерами.

Важно подчеркнуть, что геохимические барьеры формируются на земной поверхности не хаотически, а образуют закономерную систему, связанную, с одной стороны, с общей географической зональностью природных условий планеты, а с другой — с за­ кономерной геохимической дифференциацией конкретных гео­ систем. Так, для арктической зоны характерны окислительные и испарительные барьеры; для тундровой — восстановительные и кислые; для мерзлотно-таежной — окислительные, восстанови­ тельные и кислые; для хвойно-широколиственно-лесной — окис­ лительные, восстановительные, кислые и адсорбционные; для степной и сухостепной — сульфатные, карбонатные и адсорбци - онные; для территорий с засоленными и щелочными почвами — сульфатные, карбонатные, щелочные и испарительные; для суб­ тропических и тропических ксерофитных лесов и саванн — окис­ лительные и адсорбционные; для тропических влажных лесов и саванн—окислительные, кислые и адсорбционные Комплекс­ ными геохимическими барьерами являются поймы рек, причем разными в гумидных и аридных областях.

Геохимические барьеры могут иметь как линейный (на гра­ ницах различных геохимических ландшафтов), так и шющадный характер при преобладании последнего. Действием барьеров во многом определяется пространственная дифференциация веществ на земной поверхности и образование ареалов аккумуляции раз­ личных элементов, их ассоциаций и соединений. При этом необ­ ходимо иметь в виду и техногенную природу ряда геохимических барьеров: осушенные или обводненные территории, окисление шахтных вод, восстановление металлов в металлургии и т. п.

Понятие об ареалах аккумуляции продуктов выветривания и почвообразования было сформулировано В. А. Ковдой в 1946 г., под которыми он понимает территории, охватывающие совокуп­ ность ландшафтов и природных областей, где происходит обра­ зование однотипных вторичных почвенных соединений, их пере­ мещение, осаждение и накопление в почвах, грунтовых водах и коре выветривания. В отличие от геохимических барьеров ареалы аккумуляции характеризуются не только абсолютной (путем приноса со стороны) аккумуляцией веществ, но и их от­ носительной, остаточной аккумуляцией. По своим ареалам акку­ муляции продукты выветривания и почвообразования различают­ ся довольно существенно (табл. 64).

18.8. Биогеохимическая дифференциация

По пути водного миграционного потока, а это основной миг­ рационный поток веществ на земной поверхности, вся поверх­ ность Земли может быть разделена на три главных элемента

344

Т а б л и ц а 64. Ареалы аккумуляции продуктов выветривания и почвообразования на суше

(В. А. Ковда, 1973)

бом масштабе рассмотрения территории: от отдельно взятой возвышенности и прилегающего к ней склона и подножия до речного бассейна, сопряжения горной системы и низменности, всего континента, сопряжения суши и океана в целом. Эти три типа земной поверхности тесно геохимически связаны между собой, образуя каскадные ландшафтно-геохимические системы

(М. А. Глазовская, 1964), включающие ряд конкретных экосис­ тем (биогеоценозов, элементарных ландшафтно-геохимических систем, элементарных почвенно-геохимических ландшафтов), находящихся на различных гипсометрических уровнях и связан­ ных между собой едиными водно-миграционными потоками ве­ щества от более высоких уровней к более низким (рис. 65). Как показывает схема Глазовской, атмосферный перенос может вносить какие-то коррективы в каскадный геохимический поток, но в целом не может изменить его направленности.

Миграция вещества в каскадных системах подчиняется опре­ деленным закономерностям, в частности уже описанным законо­ мерностям миграционных потоков, а аккумуляция веществ в той или иной их части регулируется действием геохимических барь­ еров, что в конечном итоге за длительное геологическое время приводит к общей геохимической дифференциации суши земного шара (рис. 66).

Соответственно данной общей схеме в области выноса фор­ мируются автономные (автоморфные, элювиальные) геохимиче­ ски независимые ландшафты, характеризующиеся выносом наи­ более растворимых и подвижных соединений и остаточной акку­ муляцией SiO2, R2O3. В области транзита формируются геохи­ мически подчиненные транзитные ландшафты, в которых частич­ но аккумулируются некоторые соединения (карбонаты и сульфа­ ты кальция, соединения железа и кремния), а наиболее раство­ римые и подвижные продукты выносятся. В поясе аккумуляции

345

Рис. 66. Схема дифференциации и ареалов аккумуляции соединений в почвах бессточной части (А) и дренированной части (Б) континента (В. А. Ковда, 1973)

формируются геохимически подчиненные аккумулятивные ланд­ шафты, для которых характерно накопление наиболее подвиж­ ных продуктов выветривания и почвообразования, прежде всего водорастворимых солей.

Результатом действия глобальных, региональных и локальных технобиогеохимических потоков, прежде всего в рамках каскад­ ных ландшафтно-геохимических систем с разнообразием их гео­ химических барьеров, на поверхности суши является формиро­ вание различных геохимических провинций (А. П. Виноградов),

биогеохимических провинций (В. В. Ковальский), техногенных геохимических аномалий (А. И. Перельман). Первые и вторые формируются природными биогеохимическими миграционными потоками в каскадных ландшафтно-геохимических системах под влиянием природных геохимических барьеров; вторые — техно­ генными или технобиогеохимическими потоками, часто вне кас-

347