Введение к работе
Актуальность проблемы. Специфика почвообразования в условиях активного вулканизма кардинально отличается от развития постлитогенных (нормальных, остаточных) почв. Она достаточно подробно описана в целом ряде работ, посвященных почвам Камчатки [Ливеровский, 1959, 1971; Герасимов, Ильин 1960; Зонн и др., 1963; Соколов, 1972, 1973; Соколов, Таргульян, 1964а, 1964б; Малинин, 1981; Кочерьян, 1991; Маречек, 2007]. Изучение особенностей генезиса, строения, свойств, классификационных различий региональных почв показало, что они тесно связаны с активной вулканической деятельностью. По масштабам воздействия вулканизм поставлен в один ряд с основными факторами почвообразования.
В последние десятилетия вулканологами получены новые, более детальные данные об истории голоценового вулканизма на Камчатке [Брайцева и др., 1985; Bursik и др., 1993; Мелекесцев и др., 1994; Брайцева и др., 1995, 1997; Мелекесцев и др., 1996; Брайцева и др., 2001]. На основе тефрохронологических исследований (тефра – пепел, переносимый по воздуху) установлены распространенность вулканических пеплов крупных извержений на территории Камчатки, их возрасты, петрохимические составы и принадлежность к источникам (вулканам). Показано, что за период, сопоставимый с продолжительностью современного почвообразования (голоцен), вулканические центры полуострова, находясь в разных стадиях своего развития, поставляли на поверхность Земли продукты извержений, отличающиеся составом, объемами и периодичностью выпадения.
В связи с этим, изучение влияния выявленных различий в деятельности вулканов Камчатки на формирование вулканических почв, в том числе на строение их профиля, состав и свойства его горизонтов, весьма актуально. Данные о возрасте и составе вулканических пеплов, залегающих в почвах региона, открывают возможность изучения скорости, динамики и специфики почвообразующих процессов.
Формирование геохимических свойств вулканических почв происходит
в условиях регулярного поступления в них материала свежих вулканических пеплов, который, безусловно, влияет на трансформацию почвенного элементного состава. Однако целенаправленных научных исследований, посвященных изучению геохимических особенностей почв в условиях активного вулканизма Камчатки, до настоящего времени не проводилось, равно как и нет данных о региональном геохимическом фоне элементов в вулканических почвах. Имеющиеся сведения о содержании небольшого спектра микроэлементов в окультуренных почвах региона [Голов, Бахова, 1996] могут быть использованы в основном для решения агрохимических задач и совершенно недостаточны при экологической оценке качества почв по показателям их химического загрязнения. Поэтому изучение геохимических свойств вулканических почв полуострова представляется актуальным как
в теоретическом, так и в практическом аспектах.
Цель исследований. Установить генетические особенности формирования, строения, состава и свойств вулканических почв Камчатки в связи с различными условиями почвообразования, обусловленными деятельностью вулканов, находящихся в разных стадиях развития.
Задачи:
-
провести анализ имеющихся данных об истории голоценового вулканизма на Камчатке и выявить различия в условиях почвообразования, связанные
с разными стадиями его развития (ранней и зрелой); -
на основе имеющихся тефрохронологических данных провести районирование полуострова с выделением провинций, различающихся условиями почвообразования, обусловленными спецификой деятельности вулканов, находящихся в разных стадиях развития;
-
внутри провинций выделить районы, в которых почвенные профили различаются по составу и возрасту их пепловых горизонтов в связи
с принадлежностью к конкретным извержениям; -
изучить особенности морфологических, химических и физико-химических свойств почв выделенных районов;
-
определить факторы, формирующие специфические свойства охристого диагностического горизонта вулканических почв;
-
установить региональный геохимический фон и геохимическую специализацию вулканических почв Камчатки относительно кларков химических элементов в почвах континентов;
-
выявить геохимические особенности почв, образованных на пеплах вулканов, находящихся в разных стадиях развития и отличающихся петрохимическим составом продуктов извержений;
-
изучить специфику формирования почвенно-растительного покрова в зоне современного эксплозивного вулканизма.
Научная новизна. В работе впервые:
установлена связь генезиса вулканических почв Камчатки со стадиями развития вулканизма, которые различаются масштабами (объем, дальность разноса пеплов), частотой извержений и составом их продуктов;
на основе различий в условиях почвообразования, обусловленных спецификой вулканической деятельности, проведено районирование полуострова с выделением двух провинций. Внутри провинций выделены районы, отличающиеся строением профилей почв по составу, возрасту и принадлежности их пепловых горизонтов к конкретным извержениям;
установлено, что характерные свойства охристого диагностического горизонта центрального типа вулканических охристых почв обусловлены продолжительностью периода нахождения его в зоне активного почвообразования до перехода в погребенное состояние;
внутри отдела вулканических почв выделено два новых типа – аллювиальные вулканические почвы и литоземы вулканические, занимающие промежуточное положение, соответственно, между вулканическими
и аллювиальными почвами и вулканическими почвами и литоземами;
предложено выделять слоисто-охристые почвы не на уровне подтипа охристых почв, а на правах самостоятельного типа внутри отдела вулканических почв с учетом характерных отличий свойств диагностических (охристых) горизонтов слоисто-охристых и охристых почв;
установлен геохимический фон широкого спектра элементов
в вулканических почвах Камчатки, показавший их низкий геохимический потенциал относительно почв континентов и общую региональную геохимическую специализацию, выражающуюся в устойчивых надкларковых фоновых содержаниях P, Cu и Se.
Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований углубляют научные представления о влиянии вулканизма на почвообразование и расширяют классификационную и диагностическую базу для картографирования почвенного покрова территорий с активной вулканической деятельностью. Установленные особенности элементного химического состава почв, как в зонах активной эксплозивной деятельности вулканов, так и на удалении от них, раскрывают роль вулканических пеплов в формировании геохимических свойств вулканических почв. Полученные результаты могут служить основой для геохимического районирования почвенного покрова, выявления природных геохимических аномалий, а также оценки техногенного загрязнения почв и планирования природоохранных мероприятий. Данные о геохимическом фоне элементов в вулканических почвах Камчатки могут быть использованы при разработке нормативов ПДК и ОДК.
Защищаемые положения.
-
Генезис вулканических почв Камчатки определяется их связью с вулканическими центрами, находящимися в разных стадиях развития (ранней – базальтоидной и зрелой – кальдерообразующей), отличающихся масштабами (объем, дальность разноса пеплов), частотой извержений и составом их продуктов, что обусловливает различия в составе и строении почв, а также специфике почвообразовательных процессов.
-
Формирование специфических свойств охристого диагностического горизонта центрального типа вулканических охристых почв обусловлено продолжительностью периода нахождения его в зоне активного почвообразования до перехода в погребенное состояние.
-
Вулканические почвы Камчатки имеют низкий геохимический потенциал,
а их общую геохимическую специализацию определяют P, Cu и Se, региональные фоновые содержания которых повсеместно превышают кларки для почв.
Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены и доложены на русско-японском полевом семинаре «Mineralization in Arc Volcanic-Hydrothermal Systems: from Model to Exploitation» (Петропавловск-Камчатский, 1998); Международных и Всероссийских научно-практических конференциях: «Полезные ископаемые: формирование, прогноз, ресурсы» (Санкт-Петербург, 1999), «Вулканизм и биосфера» (Туапсе, 2000), «Проблемы геологии и металлогении северо-востока Азии на рубеже тысячелетий» (Магадан, 2001), «Геоэкологические проблемы почвоведения» (Томск, 2002), «Стратегия развития Дальнего Востока: возможности, перспективы» (Хабаровск, 2003), «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем» (Иркутск, 2006), «Ноосферные изменения в почвенном покрове» (Владивосток, 2007); III и IV съездах Докучаевского общества почвоведов (Суздаль, 2000; Новосибирск, 2004); конгрессе INQUA (США, Невада,
г. Рино, 2003); международном конгрессе почвенных наук (США, Филадельфия, 2006).
Материалы работы использованы при составлении ОВОСов (оценка воздействия на окружающую среду), проведении комплексного экологического мониторинга и оценке существующего состояния компонентов окружающей среды для ряда рудных объектов Камчатки (месторождения Шануч, Агинское, Асачинское, Родниковое, рудопроявления Порожистое, Озерновское).
Работа поддержана грантами РФФИ: 02-04-49845, 02-04-633166, 06-04-63055, 07-04-10060, 08-04-01432.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 36 научных работ, в том числе 10 статей в рецензируемых журналах из «Перечня…» ВАК.
Личный вклад автора. Автором осуществлялась постановка проблемы
и методическая разработка путей ее решения, планирование и проведение полевых исследований, обработка, систематизация и интерпретация полученных данных, апробация и публикация результатов. Доля личного участия
в публикациях, выполненных в соавторстве, пропорциональна числу соавторов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов. Список литературы содержит 218 источников. Работа изложена на 322 страницах и содержит 52 таблицы и 47 рисунков.
