ОСНОВНЫЕ ПОЧВООБРАЗУЮЩИЕ ПОРОДЫ

Четвертичные осадочные породы довольно разнообразны по происхождению и свойствам. Однако многие из них распространены ограниченно и сравнительно редко бывают почвообразующими. К основным генетическим типам четвертичных осадочных пород относят следующие.

Аллювиальные отложения (аллювий) представляют собой осадки, откладывающиеся из речных вод. В речной поток попадает огромная часть материала, в том числе и состоящего из твердых частиц, образовавшегося при выветривании, эрозии и денудации суши, а также при эрозионной работе самой реки. При уменьшении скорости движения речной воды в период паводков переносимый материал выпадает и аккумулируется в поймах и старицах рек. Так формируются аллювиальные отложения. К аллювиальным породам относят и донные отложения рек — русловой аллювий, состоящий из песков различной зернистости.
Аллювий центральной части поймы имеет преимущественно суглинистый и глинистый гранулометрический состав, обогащен гумусом и элементами питания, поэтому почвы, формирующиеся на нем, отличаются высоким плодородием.
В прирусловой части поймы накапливаются слоистые пески и супеси, а в старицах отлагается старичный аллювий, обогащенный коллоидными частицами и органическим веществом. Характерная особенность аллювиальных отложений в поймах — их постоянное омоложение в результате ежегодного приноса взвешенных частиц, благодаря чему элювиальные процессы развиваются медленно.

Наряду с современным аллювием различают древнеаллювиальные отложения. Их происхождение связано с отложениями ледниковых и послеледниковых рек. Эти реки неоднократно перемещались по земной поверхности, прежде чем занять современное положение. Взвешенный в их водах материал перемещался и откладывался, образуя так называемые великие аллювиальные равнины, занимающие значительные пространства.

В качестве примера можно привести Западно-Сибирскую равнину, где значительные территории сложены древними аллювиальными отложениями Оби и Иртыша. Обширные аллювиальные равнины сформированы Гангом и Индом в Индии, Конго и Нигером в Африке, Сырдарьей и Амударьей в Средней Азии.

Аллювиальные отложения широко распространены. Почвы, сформированные на древнем или современном аллювии, встречаются во всех природных зонах.

Озерные отложения заполняют понижения древнего рельефа. В стоячих или малопроточных водоемах озерные отложения отличаются правильной тонкой горизонтальной слоистостью, отражающей сезонное питание водоема водами, а также высокой глинистостью. Таковы, например, тонкослоистые ленточные глины, образовавшиеся в приледниковых озерах (озерно-ледниковые отложения) и широко распространенные в северо-западной части европейской территории России и в Скандинавии.

В умеренном поясе озерные отложения часто содержат органические прослойки, углекислый кальций и соединения железа, а в сухих областях — гипс и легкорастворимые соли. При накоплении легкорастворимых солей озерные отложения превращаются в засоленные породы и в случае выхода их на дневную поверхность в результате высыхания озер на них формируются солончаки.

Морские отложения представляют собой донные отложения морей, которые в результате морской трансгрессии оказались на поверхности суши. Они отличаются высоким содержанием солей, часто в их состав входят биогенный известняк, ракушечник, мел. Встречаются на побережье северных морей, в Прикаспийской низменности, Приазовье. На таких породах формируются преимущественно засоленные почвы.

Г л и н Ы. — мелкоземистые рыхлые породы, состоящие преимущественно из частиц размером менее 0,005 мм. В соответствии с утвердившимися представлениями глины — это продукты наиболее глубокого выветривания изверженных пород. Они образовались в результате морского и континентального осадконакопления. Глины представляют собой продукты стадийного превращения первичных минералов или продукты синтеза, в образовании которых принимали участие простые оксиды. В последнее время глины рассматривают как породу, возникшую в результате глубокого преобразования магматических и других пород глубинными термальными водами, обогащенными щелочами, кремнеземом и СО₂. Этот процесс известен как метасоматизм. Глины вместе со сцементированными глинистыми породами довольно широко распространены среди осадочных пород.
Глины подразделяют на мономинеральные, когда они состоят в основном из одного минерала, чаще всего каолинита, монтмориллонита или гидрослюд, и полимиктовые, представляющие собой смесь нескольких глинистых минералов. Полимиктовые глины имеют более широкое распространение.

Характерная особенность большинства глин — высокое содержание фракции физической глины (60...90% и более) и илистых частиц (30...40%). Таковы монтмориллонитовые и полимиктовые пермские и юрские глины Поволжья и Предуралья, шоколадные глины Прикаспийской низменности, сыртовые глины Заволжья. Часто они обогащены щелочно-земельными элементами и полуторными оксидами. Почвы, формирующиеся на глинах, имеют тяжелый гранулометрический состав, неудовлетворительные водно-физические свойства, меньшую мощность и выщелоченность профиля по сравнению с почвами, развитыми на лёссах, лёссовидных и покровных суглинках.

Каолинитовые глины выступают в качестве почвообразующих пород на значительных территориях юга Западной Сибири, Среднего и Южного Урала, дальнего Востока. Они широко распространены на Африканском континенте. Почвы, формирующиеся на этих глинах, содержат мало ила (3...15%) и частиц физической глины (20...40%), характеризуются низкой емкостью поглощения, содержат мало гумуса, обеднены щелочно-земельными элементами и имеют неудовлетворительную структуру.

Э о л о в ы е о т л о ж е н и я образуются в результате деятельности ветра. К эоловым отложениям относят песчаные наносы, откладывающиеся недалеко от областей дефляции и образующие особые формы рельефа — бугры, дюны, барханы. Характерная особенность эоловых песков — подвижность, рыхлое сложение, хорошая отсортированность материала, высокая водопроницаемость и низкая водоудерживающая способность. Эти отложения широко распространены в пустынных регионах.

Ледниковые, или моренные отложения (морены) — породы, образование которых связано с деятельностью ледника. Морены занимают огромные площади в областях холодного и умеренного пояса. Различают основную, абляционную и конечную морены.

Основная морена образуется преимущественно из материала, который заключен между телом ледника и его ложем. Материал здесь сильно перетирается, из него образуется мелкоземистая масса. Основная морена формирует сплошной плащеобразный покров на значительных площадях. В рельефе ей соответствуют моренные равнины, большая часть форм друмлинного рельефа (моренные холмы продолговато-овального очертания длиной до 25 км, шириной до 150 м, высотой до 25 м), холмисто-моренные ландшафты.

Абляционная морена представляет собой материал, заключенный в верхней части ледниковой толщи и на поверхности ледника и осевший при таянии последнего. Он частично перемыт талыми водами, поэтому обеднен тонкими частицами. При образовании моренной толщи абляционная морена перекрывает основную морену.

Конечная морена — это скопление грубого обломочного материала у края ледника. Материал, который ледник двигал перед собой, откладывался в виде конечно-моренных гряд — бугров и валов, располагающихся перпендикулярно к направлению движения ледника. Конечная морена в отличие от основной гораздо меньше сортирована, содержит большое количество грубого, завалуненного материала.

Моренные отложения довольно широко распространены в таежно-лесной зоне и в северной части лесостепи, причем они представлены преимущественно основной мореной. По гранулометрическому составу это чаще всего валунные суглинки, реже супеси и глины. Например, на Русской равнине преобладает суглинистая морена.
Морены всегда опесчанены и, как правило, почти наполовину состоят из песка (фракция размером 1,0...0,05 мм). Для них типично невысокое содержание крупной пыли (0,05...0,01 мм) и наличие значительных количеств грубозернистых частиц (более 1 мм). В пределах Русской равнины содержание валунно-галечникового материала чаще всего не превышает 10 %, однако в краевой и абляционной моренах может доходить до 30 %.

Песчано-алевритовая фракция морен представлена в основном кварцем (до 80 %), полевыми шпатами (15...20%), слюдами (3...4%). В моренах Московского и Днепровского оледенений содержится необычайно большое количество циркона и рутила (до 18 и 8,8% от веса тяжелой фракции) — тяжелых минералов, наиболее устойчивых к выветриванию.

Окраска морены зависит от цвета пород, принимавших наибольшее участие в формировании их состава. Чаще всего она красно-бурая, реже желто-бурая или сероватая. Морены, связанные с черными юрскими глинами, имеют темно-серый цвет. При оглеении окраска морены приобретает серо-сизый оттенок.
Химический состав морены весьма разнообразен. Наиболее широко распространены морены Балтийского щита, содержащие кислые массивно-кристаллические породы. На территории Ленинградской, Новгородской, Псковской областей широко распространена карбонатная локальная морена. В меньшей степени она представлена в Архангельской, Вологодской, Смоленской и других областях. На карбонатной морене формируются почвы, обогащенные СаСО₃, в результате чего подзолистый процесс приостанавливается или совсем прекращается. Эти почвы существенно отличаются от зональных подзолистых и дерново-подзолистых почв, обедненных СаСО3.

Для основных морен суглинистого гранулометрического состава характерны высокая плотность (до 1,9 г/см₃), низкая пористость (24...43%), плохая водопроницаемость (13...90 см/сут). Вследствие этого формирующиеся на них почвы имеют неудовлетворительные агрофизические свойства.

Флювиогляциальные (водно-ледниковые) отложения образованы временными водными потоками, возникшими в период таяния ледника. Эти потоки перемещали и откладывали моренный материал за край ледника. Флювиогляциальные отложения характеризуются хорошей сортированностью, слоистостью, не содержат валунов и свободных карбонатов. По гранулометрическому составу они преимущественно песчаные и песчано-галечниковые.

Флювиогляциальные отложения — наносы так называемых зандровых полей, которые формировались там, где приледниковые области имели относительно ровный рельеф, полого-наклонный в сторону от ледника. Ближе к леднику выпадал сравнительно крупный галечниково-песчаный материал, с продвижением на юг он становился более тонким, сортированным, переходя в средне- и мелкозернистые пески, наконец, в краевой зоне пески сменялись супесями и далее суглинками. Флювиогляциальные пески, как правило, менее сортированы и окатаны, чем аллювиальные, нередко для них характерна косая слоистость. Эти породы широко распространены в таежно-лесной зоне, особенно в Мещерской низменности.
Почвы, сформированные на флювиогляциальных отложениях, отличаются низким плодородием. Они бедны гумусом, элементами питания, характеризуются низкой влагоемкостью, буферностью и поглотительной способностью.

Покровные суглинки рассматривают как отложения мелководных приледниковых разливов талых вод. К.Д.Глинка обосновал гипотезу водно-ледникового происхождения покровных суглинков. Согласно ей покровные суглинки состоят из материала, истертого ледником и отмученного водными потоками, вытекающими из-под него. Для этих суглинков характерно покровное залегание на морене, откуда и произошло их название. Они покрывают вершины и склоны водоразделов, располагаясь на морене сплошным плащом мощностью от нескольких десятков сантиметров до 10 м. Чаще всего их мощность составляет 1...5м.
Покровные суглинки широко распространены в Европейской части России, в Центральной и Северо-Западной Европе. На юге они доходят до границы максимального оледенения, на севере — до тундровой зоны.

Покровные суглинки имеют желто-бурую или буровато-палевую окраску. Для них характерны следующие свойства: мягкость, бархатистость на ощупь, обусловленная пылеватостью. По гранулометрическому составу в большинстве случаев это средние и тяжелые пылеватые суглинки. Главная фракция — крупнопылеватая (0,05...0,01 мм), ее содержание чаще всего находится на уровне 40...55%. На долю илистой фракции приходится 20...35 %. Содержание песчаных частиц размером более 0,05 мм составляет около 20 %, причем количество среднего и крупного песка с размером частиц более 0,25 мм ничтожно мало — 3...4 %, а частицы размером более 1 мм, как правило, отсутствуют.

Покровные суглинки содержат кварц (35...40 %), полевые шпаты (10...15 %), тяжелые минералы (2...5 %), глинистые минералы. Среди глинистых минералов преобладают гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и смешанослойные гидрослюдисто - монтмориллонитовые образования. В илистой фракции помимо глинистых минералов присутствуют аморфные вещества (около 10% от ила).
Покровные суглинки содержат большое количество кремнезема. Свободные карбонаты обычно не входят в их состав, хотя встречаются и карбонатные разновидности.
Покровные суглинки характеризуются более благоприятными свойствами, чем моренные отложения. В зависимости от гранулометрического состава их плотность колеблется в пределах 1,3...1,6 г/см³, пористость — 30...40 %. Водопроницаемость чаще всего составляет 1 м/сут, высота капиллярного поднятия воды — 120...190 см. Покровные суглинки часто дают глубокие вертикальные трещины, что создает благоприятные условия для глубокого проникновения почвенных растворов в толщу грунта. В результате этого на них формируются почвы с профилем большой мощности и относительно постепенным переходом от одного генетического горизонта к другому. Характерные особенности покровных суглинков — слабая противоэрозионная устойчивость и склонность к просадочным явлениям, внешне напоминающим карстовый рельеф.

Покровные суглинки - это одна из главных почвообразующих пород для подзолистых, дерново-подзолистых и серых лесных почв.

Лёссы и лёссовидные суглинки имеют очень большое распространение. В Европе полоса лёссов и лёссовидных суглинков протянулась от Британских островов до Поволжья, постепенно расширяясь с запада на восток. Классическая область развития лёссов — Китай. Широко распространены эти породы в Северной Америке, подгорных равнинах Средней Азии, встречаются в Индии, странах Ближнего Востока и Южной Америке.

Существуют две диаметрально противоположные гипотезы происхождения лёссов и лёссовидных суглинков — эоловая и флювиогляциальная. Наибольшим признанием пользуется первая.

Лёссам свойственны палевая (светло-желтая) или буровато-палевая окраска, рыхлое сложение, мучнистость на ощупь и карбонатность. Для лёссов характерна своеобразная текстура — наличие тонких вертикальных канальцев (макропор) и вертикальных трещин, которые обусловливают вертикальную делимость лёссов. Стенки канальцев пропитаны карбонатом кальция, что придает им определенную прочность. Общая пористость лёссов довольно высокая — 45...50 %. Благодаря наличию преимущественно вертикальных пор лёссам свойственна различная водопроницаемость в вертикальном и горизонтальном направлениях. Если в вертикальном направлении породы промачиваются на глубину до 1 м в сутки, то в горизонтальном всего лишь на 0,02 м в сутки, а нередко и менее. Поэтому боковое передвижение почвенно-грунтовых вод в толще лёссовых пород происходит очень медленно. Плотность лёссов чаще всего составляет 1,2...1,6 г/см3. Для гранулометрического состава лёссов характерно высокое содержание фракции крупной пыли — 30...55 %. Количество илистых частиц варьирует в пределах 5..30 %. Частицы крупнее 0,25 мм часто не обнаруживаются или присутствуют в количестве, не превышающем 5 %. Все лёссы, независимо от времени и места своего образования, на огромных площадях и в вертикальном разрезе имеют сходный гранулометрический состав.

Характерное свойство лёссов — просадочность, т. е. способность уплотняться при увлажнении под действием собственного веса или дополнительной внешней нагрузки.

Перечисленный комплекс свойств типичен для лёссов. При отсутствии хотя бы одного из них породу, сходную с лёссом, относят к лёссовидному суглинку.
Лёссовидные суглинки, как правило, менее карбонатны, встречаются и бескарбонатные породы. В них слабее выражена мучнистость и отмечается слоистость. Содержание фракции крупной пыли у лёссовидных пород более высокое, чем у лёссов. Они содержат больше песчаных частиц, а нередко крупные обломки пород и минералов.

Для минералогического состава лёссов и лёссовидных суглинков характерна слабая связь с подстилающей породой и более тесная с породами, удаленными на значительное расстояние. Поэтому можно говорить об экзогенном характере их образования, т. е. не в результате выветривания горных пород на месте, а за счет приноса частиц из других областей. Причем везде (в Западной Европе, на Русской равнине, в Средней Азии и Северной Америке) лёссы и лёссовидные породы имеют сходный минералогический состав. Они содержат кварц (50...70%),калий-натриевые полевые шпаты (10...20 %), карбонаты кальция и магния (5...20 %), а также небольшое количество тяжелых минералов — циркона, ильменита, амфиболов и др. Среди глинистых минералов илистой фракции доминируют гидрослюды (50...60 %) и смешанослойные слюдисто-монтмориллонитовые образования (30..40 %). В незначительных количествах (около 10 %) присутствуют хлорит и каолинит.
Лёссы и лёссовидные суглинки, особенно в засушливых регионах, содержат легкорастворимые соли (0,03... 1,00 %) и гипс.

По химическому составу, исходя из содержания кремния, эти породы можно отнести как к кислым, так и к средним породам. По мере движения на юг и на восток Русской равнины вместе с увеличением содержания тонкодисперсных частиц лёссы и лёссовидные суглинки обогащаются железом, алюминием, щелочно-земельными и щелочными элементами. По химическим и водно-физическим свойствам лёссы и лёссовидные суглинки наиболее благоприятны для почвообразования. Именно на них сформировались такие высокоплодородные почвы, как черноземы, а также сероземы, серые лесные и каштановые почвы.

Неоднородные (двучленные) породы представляют собой отложения, состоящие из слоев, резко различающихся между собой в литологическом отношении. Такие породы довольно часто встречаются в таежно-лесной зоне, в связи с чем формирующиеся на них почвы имеют контрастный профиль по гранулометрическому составу. Верхняя его часть сложена песками или супесями, которые в пределах первого метра (или глубже) подстилаются мореной. На месте контакта пород, если нет условий для бокового оттока влаги, во влажные периоды года формируется верховодка и развивается оглеение. Бывает и обратная ситуация, когда, например, покровный суглинок сменяется песчаной мореной или лёсс — галечником.

РОЛЬ ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД В ПОЧВООБРАЗОВАНИИ

Почвообразующие породы сильно влияют на скорость почвообразовательного процесса и его направленность. С особенностями почвообразующих пород в значительной степени связаны состав и свойства формирующихся на них почв, поскольку почвы во многом наследуют от пород их химический, минералогический и гранулометрический состав. Особенно отчетливо проявляется взаимосвязь между свойствами почв и характером почвообразующей породы на ранних стадиях почвообразования. На более поздних этапах развития почвы эта взаимосвязь становится менее отчетливой из-за глубокой трансформации, претерпеваемой минеральными компонентами под влиянием процессов выветривания и почвообразования. Почвы, формирующиеся в одной биоклиматической обстановке, но на разных породах, имеют сходные свойства, однако эти свойства никогда полностью не совпадают. Даже в условиях влажных тропиков, где наиболее высока интенсивность процессов выветривания и почвообразования, различия между почвами, сформировавшимися на разных породах, полностью не исчезают. Так, почвы, развитые на основной и кислой изверженных породах, характеризуются одинаковым относительным содержанием одновалентных катионов и кальция, но имеют разное соотношение Si0₂ : А1₂0₃, отражающее различия в составе материнских пород.

Скорость формирования почвы при прочих равных условиях зависит от того, насколько порода устойчива к воздействию биоклиматических факторов. Развитие почвы замедляется при повышенной плотности породы, грубозернистости, высоком содержании кварца. Известны случаи, когда почвы, формирующиеся на очень плотных коренных породах (гранитах, гранито-гнейсах), освободившихся от ледника 7...10 тыс. лет назад, остаются на стадии примитивных, имея мощность профиля 10... 15 см. В депрессиях и на межсклоновых равнинах той же территории, где в качестве почвообразующей породы выступают продукты ледниковых отложений (пески, супеси, легкие и опесчаненные суглинки), развились полнопрофильные подзолистые почвы.

Направленность почвообразовательного процесса в значительной мере зависит от характера почвообразующих пород. Различия в составе и свойствах почвообразующих пород в пределах одной биоклиматической области могут оказывать существенное влияние на почвообразование. Почвы, формирующиеся на таких породах, будут относиться к разным почвенным типам.

С другой стороны, в определенных биоклиматических условиях влияние литологии на почвообразовательный процесс может быть настолько существенно, что различия между почвами, формируемыми различными типами почвообразования, сглаживаются, и на первый план выступают особенности, обусловленные генезисом и свойствами материнской породы. Так, например, солонцы, осолоделые и солонцеватые черноземы южного Зауралья, сформировавшиеся на каолинитовой коре выветривания, по важнейшим диагностическим признакам ближе между собой, нежели каждая из этих почв с почвой такого же типа, сформировавшейся на другой материнской породе.
Вещественный состав и физические свойства почвообразующей породы в значительной степени определяют уровень плодородия почв. Так, на бедных кварцевых песках никогда не сформируются высокоплодородные почвы. Породы, богатые элементами питания, передают их почвам.
Почвы в большей или меньшей степени наследуют водно-физические свойства почвообразующих пород. Почвы, развитые на песках и супесях, имеют рыхлое сложение, высокую водопроницаемость и низкую влагоемкость. На лёссах и лёссовидных породах формируются почвы суглинистого гранулометрического состава с оптимальной водопроницаемостью и влагоемкостью. А почвы, развитые на глинах, отличаются высокой плотностью сложения, слабой водопроницаемостью и высокой влагоемкостью.

Почвообразующие породы играют большую роль в формировании структуры почвенного покрова. При однородной материнской породе на равнинных слаборасчлененных территориях наблюдается большое однообразие (однотипность) почвенного покрова. В условиях расчлененного рельефа и высокой пестроты материнских пород формируются микро- и мезокомбинации контрастных почв — литогенные мозаики.