Факторы почвообразования
Факторы почвообразования — элементы природной среды, включают: • климат, • рельеф, • почвообразующие породы, • живые и отмершие организмы, • возраст местности, • антропогенная деятельность, оказывающая существенное влияние на почвообразование
Факторы почвообразования П = f(К, Р, Г, О)T, где П — почва, К — климат, Р — рельеф, Г — горные породы, О — организмы, Т — время
КЛИМАТ КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ – оказывает разностороннее влияние на перераспределение тепла и влаги на поверхности Земли, и, как следствие, на развитие биологических и биохимических процессов; водно-воздушный, температурный и окислительно -восстановительные режимы почв; превращения минеральных соединений в почве (направление и темп выветривания, аккумуляция продуктов почвообразования и др. ); процессы эрозии и дефляции почв
С климатическими условиями связаны энергетические особенности почвообразования Климат оказывает прямое и косвенное влияние на почвообразование Прямое влияние сказывается в непосредственном воздействии элементов климата (увлажнение почвы влагой осадков и ее промачивание, нагревание и охлаждение и т. п. ), косвенное влияние проявляется через воздействие климата на живые организмы
Климат – статистический многолетний режим погоды, одна из основных географических характеристик той или иной местности – главный количественный показатель состояния атмосферы и воздействующих на почву атмосферных процессов, прежде всего поступления в почву тепла и воды
Причины сезонных изменений состояния природы можно подразделить на прямые и косвенные
Прямые – географические – причины сезонных изменений состояния природы: 1. Сезонные изменения продолжительности светлого времени суток. 2. Сезонные изменения высоты полуденного стояния Солнца над горизонтом. 3. Сезонные изменения длины пути прохождения солнечных лучей в атмосфере влияют на степень их поглощения
Косвенные причины сезонных изменений состояния природы: - шарообразная форма Земли, - параллельность солнечных лучей, - вращение Земли вокруг своей оси с периодом в одни сутки, - движение Земли вокруг Солнца с периодом в один год, - наклон земной оси к плоскости земной орбиты и - постоянство наклона земной оси при движении Земли по орбите
Наклон земной оси по отношению к плоскости эклиптики (плоскости орбиты Земли) Ось вращения Земли наклонена на 23, 4° относительно её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год (365, 24 солнечных суток). Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365, 26 дней. Этот отрезок времени — сидерический год
Схема движения Земли вокруг Солнца и смены времен года Основной причиной смены времён года является наклон земной оси по отношению к плоскости эклиптики. Без наклона оси продолжительность дня и ночи в любом месте Земли была бы одинакова, и днем солнце поднималось бы над горизонтом на одну и ту же высоту в течение всего года.
Орбита Земли является эллипсом, хотя и с достаточно малым эксцентриситетом (e = 0, 016). Из-за эллиптической формы земной орбиты времена года имеют разную продолжительность. В Северном полушарии лето продолжается приблизительно 93, 6 суток, осень — 89, 8, зима — 89, 0, весна — 92, 8. В Южном полушарии — соответственно 89, 0, 92, 8, 93, 6 и 89, 8 суток.
Различия между полушариями. Лето в Южном полушарии начинается примерно 22 декабря. Однако существуют некоторые различия, обусловленные эксцентриситетом земной орбиты. Зимнее солнцестояние там происходит всего за несколько дней перед тем, как Земля достигнет перигелия. В это время Земля в целом получает от Солнца больше тепла, чем в афелии – максимально удаленной от Солнца точке орбиты.
Различия между полушариями. Казалось бы из этого должно следовать, что лето в Южном полушарии теплее, чем на соответствующих широтах Северного полушария, а зима – холоднее. Тем не менее в умеренных широтах часто наблюдается обратное соотношение. Разность количества тепла, получаемого Землей в перигелии и афелии, составляет 6%, однако благодаря огромной площади океанов в Южном полушарии климат меняется больше, чем в результате упомянутого выше эффекта
Климат – результат взаимодействия многих природных факторов, главные из которых: • • • приход и расход лучистой энергии Солнца; атмосферная циркуляция, перераспределяющая тепло и влагу; влагооборот, неотделимый от атмосферной циркуляции
Каждый из перечисленных факторов климата зависит от географического положения местности (широты, высоты над уровнем моря и т. д. ) Ведущим фактором общеземного климата является солнечная радиация, количество которой сильно различается в зависимости от местоположения данной территории Общий приток тепла к земной поверхности измеряется радиационным балансом
Радиационный баланс – разность между радиацией, поглощенной земной поверхностью и эффективным излучением. Радиационный баланс (R, к. Дж·см-2·год-1) составляет: R = (Q + q)(1 A) E, где Q – прямая радиация; q – рассеянная радиация; А – альбедо (доли единицы); А Е – эффективное излучение поверхности Е
Биоклиматические показатели – факторы, определяющие требовательность биологических объектов к свету, теплу и влаге
Атмосферные осадки – количество воды в жидком или твердом состоянии (дождь, роса, снег, иней, град), выпавшей на земную поверхность или на иные предметы в определенном месте за сутки, месяц, год и т. д. , либо за определенный промежуток времени, либо в многолетнем среднем Cумма осадков измеряется толщиной слоя (мм) выпавшей воды
Определенное сочетание температурных условий и увлажнения обусловливает тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной биоты
С главными термическими группами климатов в почвообразовании сопряжены: • • • тепловой режим почв скорость химических и биохимических процессов биологическая продуктивность при оптимальном увлажнении
Атмосферное увлажнение – степень снабжения местности влагой, необходимой для развития растительности Оно характеризуется: • • • коэффициентом увлажнения по Н. Н. Иванову; радиационным индексом сухости по М. И. Будыко; гидротермическим коэффициентом по Г. Т. Селянинову
Коэффициент увлажнения (КУ) – отношение количества осадков, выпадающих на поверхность почвы в течение одного года, к количеству влаги, испаряющейся с открытой поверхности воды за тот же период
В зависимости от КУ различают климаты: • • • экстрагумидные (очень влажные) - КУ > 1, 33 гумидные (влажные) - КУ = 1, 00 -1, 33 семигумидные (полувлажные) - КУ = 0, 55 -1, 00 семиаридные (полусухие) - КУ = 0, 33 -0, 55 аридные (сухие) - КУ = 0, 12 -0, 33 экстрааридные (очень сухие) - КУ < 0, 12
Радиационный индекс сухости – доля радиационного баланса, которая тратится на испарение осадков K = R/ r, где R - радиационный баланс, к. Дж·см-2·год-1; r - количество осадков в год, мм; - скрытая теплота фазовых преобразований воды (Дж/г)
Радиационный индекс сухости • • • северная тундра – 0, 37 -0, 40 южная тундра – 0, 40 -0, 55 лесотундра – 0, 55 -0, 56 северная тайга – 0, 56 -0, 60 средняя тайга – 0, 60 -0, 75 южная тайга – 0, 75 -0, 85 широколиственные леса – 0, 85 -1, 00 лесостепь – 1, 00 -1, 30 степи – 1, 30 -2, 50 северные полупустыни – 2, 50 -4, 00 южные полупустыни и пустыни – 3, 00 -15, 00
Термические группы климатов – климаты, основа выделения которых – сумма среднесуточных температур выше 10°С за вегетационный период ( t )
Сумма температур воздуха выше 10°С: • для полярных (холодных) климатов - менее 600°С • для бореальных (холодно-умеренных) - 600 -2000°C • для суббореальных (тепло-умеренных) - 2000 -3800°C • для субтропических (теплых) - 3800 -8000°C • для тропических (жарких) - более 8000°C
Гидротермический коэффициент (ГТК) – одна из характеристик климата, представляющая собой отношение (%) суммы осадков в мм за период с температурами выше 10°С к сумме температур за тот же период (°С)
Наиболее распространен ГТК Селянинова (К): К = R/ t где R – суммарное количество осадков (в мм) за период с температурами выше 10°C, t – сумма температур выше 10° C за это же время. Например, северная граница степной полосы совпадает с ГТK = 1, а северная граница полупустынь с ГТK = 0, 5
Общепланетарное значение климата сказывается прежде всего в распределении по поверхности суши земного шара почвеннобиоклиматических поясов, зон и областей
Климат играет важнейшую роль в закономерном размещении типов почв по поверхности земного шара, ему принадлежит огромная роль в установлении определенных циклов динамики почвообразовательных процессов, их специфике и направленности
Климатические факторы
РЕЛЬЕФ КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ – главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков по земной поверхности в зависимости от экспозиции и крутизны склонов Он оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительновосстановительный и солевой режимы
Рельеф – совокупность форм горизонтального и вертикального расчленения земной поверхности, образующихся в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов
Различная направленность рельефообразующих процессов выражается в том, что эндогенные процессы создают положительные или отрицательные формы земной поверхности (тектонические процессы) или только положительные (вулканические процессы), а экзогенные, разрушая горные породы и переотлагая разрушенный материал, стремятся сгладить эти формы и привести поверхность земли к одному уровню
Различают три группы форм рельефа макрорельеф, мезорельеф, микрорельеф: Макрорельеф – рельеф, представляющий собой горные хребты, возвышенности, равнины. Мезорельеф – рельеф, представляющий собой холмы, сопки, долины, балки, межбалочные водоразделы, овраги. Микрорельеф – рельеф, представляющий собой небольшие неровности на склонах долин, бессточные западины на выравненных участках, кочки, канавы
Экспозиция склона – разная направленность элемента рельефа по отношению к странам света – способствует тому или иному поступлению тепловой энергии Солнца на единицу площади поверхности суши и обусловливает перераспределение тепла и влаги
Экспозиция склонов В Северном полушарии склоны южной экспозиции являются самыми обеспеченными теплом, склоны северной экспозиции – самыми необеспеченными теплом, а склоны восточной и западной экспозиций занимают по теплообеспеченности промежуточное положение
В зависимости удаления уровня грунтовых вод от поверхности почв различают: n n n автоморфные почвы полугидроморфные почвы
ПОЧВООБРАЗУЮЩИЕ ПОРОДЫ КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ – главный фактор определяющий гранулометрический, химический и минералогический составы почв, их физико-механические, физические, физико-химические и химические свойства Оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, кислотный, солевой и окислительно-восстановительный режимы
Состав и свойства почвообразующей породы влияют на скорость почвообразовательного процесса и его направленность При смене в ландшафте только почвообразующей породы и неизменности всех остальных факторов почвообразования формируется литокатена (серия почв)
Почвообразующая порода — рыхлая горная порода, на которой сформировалась почва и из которой образовалась минеральная часть почвы
Горные породы — сочетание (агрегация) минералов естественного (природного) происхождения, которые слагают твёрдую кору Земли Из почти 3000 минералов лишь немногие принимают существенное участие в составе горных пород
Содержание минералов в земной коре до глубины 16 км пород Минералы Содержание, % Полевые шпаты и фельдшпатиты 60 Пироксены и амфиболы 16 Кварц 12 Слюды 4 Прочие минералы 8
По способу образования различают три главные группы горных пород: • Магматические, или магматиты • Осадочные • Метаморфические, или метаморфиты Эти породы связаны между собой в природном геологическом цикле
Геологический цикл формирования горных пород
МАГМА (от греч. magma тесто, месиво) расплавленный или жидкий материал, образующийся в недрах Земли, характеризующийся преимущественно силикатным составом, обогащённый газами, из которого при его извержении и застывании образуются магматические породы
МЕТАМОРФИЗМ (от греч. metamorphoómai – подвергаюсь превращению, преображаюсь) – процесс твёрдофазного минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры и давления в присутствии флюида
Выделяют изохимический метаморфизм – при котором химический состав породы меняется несущественно, и неизохимический метаморфизм (метасоматоз) для которого характерно заметное изменение химического состава породы, в результате переноса компонентов флюидом
Флюид (от лат. fluidis – текучий) – жидкие и газообразные легкоподвижные компоненты магмы или циркулирующие в земных глубинах насыщенные газами растворы. Предполагается, что в составе флюидов преобладают перегретые пары воды, присутствуют фтор, хлор, углекислота и многие другие вещества
ВЫВЕТРИВАНИЕ – совокупность физических, химических и биохимических процессов разрушения и превращения горных пород: магматических, осадочных или метаморфических, а также слагающих их минералов в приповерхностной части земной коры под влиянием механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и живых организмов, а также удаления части продуктов этого разрушения
Если горные породы длительное время находятся на поверхности, то в результате их преобразований образуется кора выветривания
ДИАГЕНЕЗ (от греч. dia – раз , пере + генез) – совокупность процессов физического и химического преобразования (перекристаллизация, цементация, растворение и др. ) рыхлых осадков после отложения на дне водных бассейнов и последующего их изменения в условиях температур и давлений верхней зоны земной коры под действием: гидратации или дегидратации, окисления или восстановления, кристаллизации и т. д.
Магматические и метаморфические горные породы слагают около 95 и 4 % объёма земной коры, соответственно, а на долю осадочных пород приходится только 1 %, однако последние занимают 75 % площади земной поверхности
Магматические породы, или магматиты – массивные горные породы, которые возникают в результате затвердевания магматического расплава на поверхности или в глубинах земной коры Подразделяют на глубинные – интрузивные, или интрузивы, и поверхностные – эффузивные, или эффузивы
Формы залегания изверженных пород в зависимости от глубины застывания магмы
Магматические породы Плутониты Жильные породы (интрузивы) (дайки) Вулканиты (эффузивы) Гранит-порфир Родолит (липарит) Сиенит-порфир Трахит Диорит-порфирит Андезитобазальт Габбро-порфирит Базальт Перидотит Пикрит-порфирит Пикрит
Гранит – гранит-порфир – родолит (липарит)
Главными породообразующими минералами магматических горных пород являются силикаты и алюмосиликаты
Силикаты (от лат. silex, silicis – кремень) – широко распространенные минералы, представляющие собой сложные и разнообразные по составу и кристаллохимической конституции соли метакремниевой и ортокремниевой кислоты, в которых иногда кремний замещается алюминием, бором, титаном и некоторыми другими химическими элементами
Силикаты составляют 85 % массы твердой земной коры). Часто содержат воду, гидроксилы, галоиды. Важнейшие породообразующие минералы различных горных пород (например, роговые обманки, пироксены, гранаты и др. ).
Алюмосиликаты – широко распространенные породообразующие минералы, в кристаллической структуре которых кремний и алюминий взаимно замещаются, входя в сложные, кислотного характера алюмокремниевые радикалы. К алюмосиликатам относятся, например, полевые шпаты, слюды, первичные хлориты
По содержанию кремневой кислоты магматические породы делятся на кислые – Si. O 2 свыше 65 % (гранит и липарит), средние – Si. O 2 = 55– 65 % (диорит), оснóвные – Si. O 2 менее 55 % (габро). Кроме того, выделяются более редкие, очень богатые Si. O 2, ультракислые породы (некоторые аллиты) и ультраоснóвные, содержащие Si. O 2 менее 45 % и очень много окиси магния (перидотит).
Породы, богатые щелочными металлами, выделяют под названием щелочных. При этом, в кислых породах отмечается повышенные концентрации Be, W, Sn, Pb, Zn, Cu, Au и др. , а в основных – Ni, Cr, Pt. К щелочным породам часто приурочены большие концентрации фосфора
Диагностические признаки плутонитов: n Полнокристаллические породы. n Крупные кристаллы различимы невооруженным глазом. n Отсутствие пространственной ориентировки зерен в каком-либо одном преимущественном направлении; все минералы беспорядочно перемешаны между собой.
Диагностические признаки плутонитов: n Высокая плотность и массивность, отсутствие полостей и пустот. n Мягкие формы выветривания; в частности, для гранитов характерна матрацевидная отдельность. n Отличие одних пород-плутонитов от других по тону окраски (более светлому или более темному).
Гранитная магма, застывая на глубине, превращается в граниты
Гранитная магма, содержит много кремнезёма (до 70 -75 %), поэтому она вязкая, и поэтому с больших глубин только изредка прорывается на поверхность
По данным проф. С. П. Соловьева, в нашей стране вулканические породы, возникшие из гранитной магмы, занимают всего 13, 5 % от площади распространения магматических пород, тогда как на долю гранитов – пород, застывших на глубине, приходится 48, 6 %.
Гранит
Главные представители плутонитов: Гранит (кислые интрузивы) Сиенит (щелочные интрузивы) Габбро (основные интрузивы) Диорит (средние интрузивы) Пироксенит (ультраосновные интрузивы) В ряду гранит - диорит - габбро - перидотит содержание тёмноцветных минералов постепенно увеличивается
Застывание магмы, обогащённой газами При застывании гранитной магмы не сразу возникает каменный массив. Сначала с краев появляется твердая оболочка, она постепенно разрастается вовнутрь и «оттесняет» к середине остаток гранитного расплава. При этом меняется и сам расплав, в нём становится все больше газов.
Магма, обогащенная газом Из остаточной гранитной магмы образуется особая порода – пегматит, состоящая главным образом из полевого шпата и кварца. Всем пегматитам свойственны некоторые общие особенности. Прежде всего, эти породы всегда крупнозернистые и даже гигантозернистые.
Пегматиты Нередко кристаллы полевого шпата прорастают кристаллами кварца клиновидной формы, напоминая клинопись древних народов. Именно этой особенностью объясняются другие названия пегматитов – «письменный» , «еврейский» и «рунический» камень.
Пегматиты Полевой шпат некоторых пегматитов очень красив и используется как поделочный камень, например, амазонский камень, или амазонит, – голубовато-зелёная разновидность калиевого шпата.
Образование вулканитов
Диагностические признаки вулканитов (эффузивов): n Хорошо образованы лишь отдельные кристаллы. Порфировая структура. n Основная масса плотная (микрозернистая) или аморфная (стекловатая). n Многочисленные мелкие пустоты (жеоды).
Диагностические признаки вулканитов (эффузивов): n Текстуры течения (флюидальные). n Часто наблюдается образование столбов. n Разделение пород в пределах ряда – по интенсивности окраски (светлые – тёмные) и по минеральному составу.
Вулканиты (эффузивы) Вулканический пепел
Вулканиты (эффузивы) Вулканические бомбы
Вулканиты (эффузивы) Пемза (от лат. pumex – пена) – очень пористые образования
Вулканиты (эффузивы) Обсидиан (по имени его первооткрывателя – римлянина Обсиуса) – вулканическое стекло
Вулканиты (эффузивы) Вулканический туф. Цветовая гамма туфов очень широка – от черного, коричневого, оранжевого, фиолетового, розового, зеленного до светло-желтого
Вулканиты (эффузивы) Эффузивы переслаиваются с туфами контрастного состава
Вулканиты (эффузивы) «Волосы Пеле» – лава, застывшая тонкими нитями. Бывают «Слезы Пеле» , когда лава застывает каплями
Вулканиты (эффузивы) Метариолит (1) – измененная излившаяся порода группы риолита (липарита). Метаандезит (2) – представитель излившихся пород группы андезита. Трахит (3) - типичная излившаяся порода группы трахита. Фонолит ("звонкий камень") (4) - щелочная порода, излившийся аналог нефелинового сиенита; часто встречается совместно с трахитом.
Вулканиты (эффузивы) Базальт (1) – тонкозернистая основная излившаяся порода с мелкими округлыми пустотками (на месте газовых пузырей). Метабазальт (2) – тонкозернистый базальт, газовые полости которого часто заполнены посторонними минералами – агатом, кальцитом, хлоритом, кварцем и др. , то есть превращены в миндалины (базальтовый мандельштейн). Метадолерит (3) – крупнозернистый базальт, слегка диагенетически измененный. Пикрит (4) – весьма темная ультраосновная вулканическая порода
Вулканиты (эффузивы) Мандельштейны
Метаморфические породы, или метаморфиты, формируются путём преобразования горных пород в глубинах земной коры под воздействием высоких температур и больших давлений. Иногда метаморфические породы называют метаморфическими или кристаллическими сланцами
Факторы, вызывающие метаморфизм: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы, а также воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактный метаморфизм), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма – высокие температуры и давления
Метаморфические горные породы по составу близки к материнским магматическим или осадочным, хотя в них, в процессе перекристаллизации или метасоматоза, могут концентрироваться многие рудные элементы, создавая рудные месторождения
n n n n Диагностические признаки метаморфитов: Полнокристаллические, зернистые. Часто крупнозернистые. Шелковистый блеск (у пород, богатых слюдой). Параллельная текстура (сланцеватость). Очень плотные, без пустот. Отсутствие окаменелостей. Мягкие формы выветривания.
ГНЕЙСЫ – сланцеватые метаморфические породы с высоким содержанием полевого шпата. Исходными породами для них могут служить как магматические, так и осадочные породы. В ортогнейсах, возникших за счёт магматических пород, минеральный состав претерпел лишь небольшие изменения по сравнению с исходными породами. Важный диагностический признак – сланцеватое сложение
Серицитовый гнейс (1) - это скорее не гнейс, метаморфический а сланец (филлит), богатый серицитом - разновидностью мусковита и полевого шпата (ортоклаза). Мусковитовый гнейс (2) - разновидность гнейса, богатая светлой слюдой. Гранитогнейс-мигматит (3) - ортогнейс, образованный из гранита в катазоне и прорезанный прожилком магматического материала гранитного состава.
СЛАНЦЫ – бедные полевым шпатом или вовсе лишенные его метаморфиты с отчетливой параллельной текстурой. В обиходе под сланцами обычно понимают глинистые сланцы, а также тонкоплитчатые породы типа зольнхофенского плитнякового известняка. Сланцеватое сложение характерно для многих метаморфических пород, поэтому всю их группу в целом часто называют метаморфическими или кристаллическими сланцами
Тальковый сланец (1) образуется в эпизоне из перидотитов или доломитовых мергелей. Минеральный состав: тальк, хлорит, мусковит и кварц. Глинистый сланец (2) возникает в эпизоне из глины или из сланцеватой глины. Филлит (3) – собирательный термин, относящийся к серозелёным листоватым метаморфическим сланцам эпизоны. Слюдяной сланец (4) – порода, возникшая в условиях мезозоны; содержит в основном кварц и слюду; а в качестве второстепенных компонентов: полевой шпат, фанат, дистен и ставролит.
МАССИВНЫЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ отличаются низким содержанием кварца и полевого шпата и практически полным отсутствием слоистости
Эклогит (1) – самая тяжелая силикатная горная порода (плотность 3, 3 -4, 1), возникшая в катазоне как продукт преобразования габбро или мергелей. Серпентинит, или змеевик (2), образуется при метаморфизме магматических пород группы перидотита и пикрита, иногда также доломитов и доломитовых известников. Амфиболит (3) образуется в мезо- или катазоне из базальтов, габбро, перидотитов или мергелистых глин, бедных известью.
Истинный, то есть метаморфогенный, мрамор образуется из известняка путём контактового или регионального метаморфизма. Это крупнозернистая порода, имеющая, как и известняк, мономинеральный кальцитовый состав. Отдельные кристаллы кальцита укрупнились в результате собирательной перекристаллизации за счёт других, так что порода в целом приобрела сахаровидный облик.
Осадочные горные породы – горные породы, возникшие путём осаждения вещества в водной среде, реже из воздуха и в результате деятельности ледников на поверхности суши, в морских и океанических бассейнах Образование осадочных пород
Осаждение может происходить механическим путём (под влиянием силы тяжести и изменения динамики среды), химическим (из водных растворов при достижении ими концентраций насыщения и в результате обменных реакций), а также биогенным (под влиянием жизнедеятельности организмов) В зависимости от характера осаждения осадочные горные породы разделяются на обломочные, химические и биогенные
Источником вещества для образования осадочных горных пород являются: • Продукты выветривания магматических, • • метаморфических и более древних осадочных пород, слагающих земную кору Растворённые в природных водах компоненты Газы атмосферы Продукты, возникающие при жизнедеятельности организмов Вулканогенный материал (твёрдые частицы, выброшенные вулканами, горячие водные растворы и газы, выносимые вулканическими извержениями на поверхность Земли и в водные бассейны)
Закон последовательности напластования горных пород В ненарушенных осадочных породах чем слой ниже, тем он древнее
Образование и размещение на поверхности Земли осадочных горных пород определяется главным образом климатическими и тектоническими условиями
Так, в областях гумидного климата (влажного и тёплого) образуются глинозёмистые, железистые, марганцевые породы и различные каустобиолиты; для аридных (засушливых) областей характерны отложения доломитов, гипса, галита, калийных солей, красноцветных пород; для нивальных областей (полярных и высокогорных) – продукты физического выветривания, представленные различными обломочными породами
По способу образования осадочные породы подразделяются на три основные генетические группы: • обломочные породы • глинистые породы • хемогенные, биохемогенные и биогенные породы
Обломочные породы (брекчии, конгломераты, пески, алевриты) – грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних
Брекчии и конгломераты
Обломочные горные породы Пелиты Диаметр зёрен 0, 01– 0, 005 мм Псаммиты Диаметр зёрен 0, 01– 1, 00 мм Псефиты Диаметр зёрен > 1, 0 мм Осадки Породы Пыль Лёсс Песок Песчаник Щебень Брекчии Глыбы Гравий Глина Ил Глинистые сланцы Галька Валуны Конгломерат ы
Глинистые породы – дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды
Хемогенные , биохемогенные и биогенные породы – продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли), при участии организмов (например, кремнистые породы), накопления органических вещества (например, угли) или продукты жизнедеятельности организмов (например, биогенные известняки)
Среди осадочных горных пород преобладают – глинистые (глины, аргиллиты, глинистые сланцы - около 50 %), – песчаные (пески и песчаники) и карбонатные (известняки, доломиты и др. ) – примерно поровну, в сумме около 45 %; – на остальные типы приходится менее 5 %
Химический состав осадочных горных пород отличается от пород магматических гораздо большей дифференцированностью, широким диапазоном колебаний в содержании породообразующих компонентов [например, Si. O 2 изменяется от 0 (соли) до 100 % (чистые кварцевые пески), Ca. O – от долей процента (чистые каолиновые глины) до 56 % (известняки) и т. п. ] повышенным содержанием воды, углекислоты, органического углерода, "избыточных летучих" (S, Cl, В и др. ), а также высокими отношениями железа окисного к закисному
По происхождению почвообразующие породы подразделяются на 4 типа
ЭЛЮВИЙ (от лат. eluo – вымывать), или ЭЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ – (в геологии) рыхлые продукты выветривания горных пород, остающиеся на месте своего первоначального образования; представляет собой несортированную механическую смесь угловатых частиц и обломков пород различного размера, постепенно переходящую в коренные (материнские) породы
Элювий – продукт выветривания горных пород, остающийся на месте своего образования
ЭЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ накапливаются на горизонтальных или слабонаклонных поверхностях, где ослаблена денудация (совокупность процессов сноса и переноса продуктов разрушения горных пород в пониженные участки земной поверхности, где и происходит их накопление)
ДЕЛЮВИЙ (от лат. delio – смываю), или ДЕЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ – (в геологии) продукты выветривания горных пород, скопившиеся на склонах и у подошвы возвышенностей, образуются в результате размыва и переноса (плоскостного смыва) дождевыми и талыми снеговыми водами других продуктов выветривания горных пород (например, элювия) и почвенного слоя, слагающих неровности
ДЕЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ характеризуются разнообразным составом (от глин и песков до крупных валунов) и слабой сортированностью
КОЛЛЮВИЙ (от лат. colluvio – скопление, беспорядочная груда), или КОЛЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ – продукты выветривания горных пород, смещенные вниз по склону под действием гравитационных процессов
КОЛЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ – рыхлый обломочный материал, который образуется в областях распространения многолетнемёрзлых горных пород в результате перемещения оттаивающих и насыщенных водой продуктов выветривания с расположенных выше участков под влиянием силы тяжести и накапливается на склонах гор или у их подножий в виде осыпей, обвалов или оползней
СОЛИФЛЮКЦИОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ формируются в областях распространения вечной мерзлоты в периоды оттаивания и обводнения осыпей на склонах
СОЛИФЛЮКЦИЯ (от лат. solum – почва, земля и fluctio – истечение) – медленное вязко-пластическое течение оттаявших и увлажнённых тонкодисперсных составляющих почв и рыхлых глинистых грунтов. Образует на склонах специфические формы микрорельефа – валы, гряды, потоки и террасы, имеющие в плане языкообразную (параболическую) форму
МОРЕНА – несортированный обломочный материал, перемещаемый ледником в настоящий момент или уже отложенный в виде разнообразных по составу отложений – от гигантских глыботторженцев, имеющих поперечник до нескольких сотен метров, до глинистого материала, образующегося в результате перетирания обломков ледником при его движении
Морены
Морфо-лито-стратиграфическое сочленение псевдоморены с истинными моренами в одной из долин Тянь-Шаня: 1 – морены голоценовые; 2 – псевдоморена; 3 – морена позднеплейсто-ценовая
ФЛЮВИОГЛЯЦИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ (от лат. fluvius – река и glacialis – ледяной) – косослоистые отложения песков, гравия, галечников в речках и ручьях, стекающих с тающих ледников
Покровные суглинки и глины залегают на морене, не содержат валунов, неслоистые, хорошо отсортированные. Обычно желто-бурой окраски без красноватого оттенка, чаще некарбонатные (не содержащие кальция). Покровные суглинки тесно прилегают к флювиогляциальным отложениям.
Наиболее вероятная гипотеза происхождения покровных суглинков и глин – водно-ледниковая. Эти породы, как правило, не содержат карбонатов. Покровные суглинки имеют пористое сложение, часто дают глубокие вертикальные трещины и поэтому обладают хорошей водопроницаемостью
ЛЁСС (от нем. Loss, диалектного losch – свободный, рыхлый) – осадочная горная порода от палевого до желто-коричневого цвета, неслоистая, пористая, состоящая из сцементированной известковистой пыли, тонкозернистого кварца и глины часто с включением «журавчиков» – конкреций углекислого кальция
ЛЁСС способен образовывать столбчатые отдельности и вертикальные обрывы. При переувлажнении даёт просадки. Происхождение проблемотичное: эоловое, от ледниковых потоков, при мерзлотном выветривании, делювиальном процессе и другие
Лёссовидные отложения – осадочные породы, внешне напоминающие лёсс и по составу относящиеся к суглинкам и супесям; отличаются от лёсса наличием слоистости и прослоев галечников, более глинистым составом, включением раковин пресноводных моллюсков
Сыртовые иначе бурые или степные глины – аналоги лёсса на востоке Европейской России. Подобно лёссам, неслоисты, склонны к образованию отвесных обрывов и часто пористы, карбонатны, заключают нередко журавчики; по механическому составу несколько более глинисты, чем лёссы южной России. Содержат до 57 % частиц диаметром менее 0, 01 мм
ПРОЛЮВИЙ, ПРОЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ (от лат. prolirvium – истечение, нечистоты и proluo – уношу течением) – рыхлые отложения продуктов разрушения горных пород, смываемых и выносимых по ложбинам (эрозионным бороздам) временными потоками от атмосферных осадков к подножию возвышенностей (гор). В отличие от деллювия обломочный материал менее окатан
Красноцветные отложения – комплекс осадочных горных пород, состоящий преимущественно из глин, алевролитов и песчаников с прослоями известняков и гипсов, имеющих красную окраску, обусловленную гидроокислами и окислами железа, тонкой плёнкой облекающих песчаные и глинистые частицы
АЛЛЮВИЙ, или АЛЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ (от лат. alluvio – нанос, намыв) – отложения, формируемые, перемещаемые и откладываемые постоянными и временными водотоками в речных долинах В горных реках аллювий грубообломочный – валуны, галька, гравий, крупнозернистые пески В равнинных реках аллювий чаще всего в виде песков разной крупности, а в старицах – илы, реже глины
Озёрные отложения – осадочные образования на дне озёр современных и древних, существовавших в прошлые геологические эпохи. Относятся к континентальным отложениям, но в то же время обладают некоторыми признаками, присущими морским отложениям (хорошая сортировка материала, горизонтальная слоистость и др. ).
Отличительные черты озёрных отложений: линзовидное залегание, небольшое число остатков специфической фауны и занесённых с берегов остатков растений и животных, а также тесная связь с аллювиальными и другими типами континентальных осадков
ОЗЁРНО-ЛЕДНИКОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ, ЛИМНОГЛЯЦИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ – донные осадки озёрных бассейнов, образованные талыми ледниковыми водами у края ледника или среди полей мёртвого льда. Представлены сортированными, преимущественно слоистыми, образованиями разного состава, от грубых песков (прибрежные фации) до глин. Наиболее характерны ленточные глины
Ленточные глины – осадки озёр, расположенных близ конца материкового ледника. Для ленточных глин характерна тонкая правильная слоистость из летних и зимних слоев, сложенных соответственно более крупным (песчаноалевритовым) или более мелким (глинистым) материалом. Мощность пары слоёв обычно меньше 1 мм, но иногда достигает нескольких см
Эоловые отложения – отложения, которые образуются в результате накопления принесенных ветром продуктов выветривания плотных коренных пород или рыхлых аллювиальных, озерных, морских и других отложений. Распространены главным образом в аридных областях (пески, лёссы), но встречаются и в других природных зонах
Эоловые отложения. При перемещении в ветропесчаном потоке песчинки движутся скачкообразно или перекатыванием. Во взвешенном состоянии пылеватые частицы могут подниматься с восходящими токами воздуха до 3 -6 тыс. м и переноситься на сотни и тыс. км
МОРСКИЕ ОТЛОЖЕНИЯ – донные осадки современных и древних морей Земли. Преобладают над континентальными отложениями, слагая более 75 % общего объёма осадочной оболочки материковой земной коры.
Формирование морских отложений началось с появлением первых морей в архее или в ещё более отдалённом геологическом прошлом, около 3, 5 -4, 0 млрд. лет назад, и происходило в течение всей геологической истории. Ископаемые морские отложения превращены процессами диагенеза в осадочные горные породы
Морские отложения бывают: - терригенные, отложенные вблизи берегов, – валуны, галька, гравий, пески, а также среди океана – различные глины; - вулканические – продукты извержения вулканов, в том числе вулканический пепел; - органогенные – обломки раковин, отмершие планктонные и бентосные организмы в виде илов – карбонатных в теплых, диатомовых в холодных морях и другие;
Морские отложения бывают: - хемогенные – различные соли на мелководьях при жарком климате или в результате донных химических реакций; - смешанные (полигенные)
ОРГАНОГЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ (греч. organon – орган и genes – рождающий) – осадочные отложения, состоящие из отмерших остатков растений, животных или продуктов их жизнедеятельности
Выделяют: горючие – уголь, горючий сланец; фосфориты – фосфатные ракушечники, скопления костей, гуано; карбонатные отложения – известняки, мел, ракушечники; кремнистые – диатомит, радиолярит, опока и другие
Новообразованные осадочные породы Натечные образования Соляные отложения Биогенные отложения Травертин Каменная соль (галит) Известняк Известковый туф Ангидрит Доломит Кремнистый туф Гипс Кремнистые породы Соли
На формирование почв оказывают существенное влияние следующие свойства почвообразующих пород: • гранулометрический состав • степень карбонатности (щелочные, нейтральные и кислые почвы) • а также наличие и качественный состав легкорастворимых солей (засоленные и незасоленные)
Свойства рыхлых пород в значительной степени зависят от размера и соотношения составляющих их частиц. Соотношение в почве частиц разного размера, выраженное в процентах, называется гранулометрическим составом. Гранулометрический состав почвы определяется количеством частичек физической глины. Глина физическая – совокупность элементарных почвенных частиц диаметром менее 0, 01 мм.
От доли "физической глины" будут зависеть физические свойства почвы, а также название, связанное с гранулометрическим составом. В случае песчаных почв доля "физической глины" не должна быть больше 10 %, у супесчаных – не более 20 %, в легкосуглинистых – 30 %, в среднесуглинистых – 40 %, а в тяжелосуглинистых – 45 %. Если в почве содержание "физической глины" превышает 45 %, то она будет считаться глинистой.
Почвы подразделяются на лёгкие и тяжёлые. К первым относятся песчаные и супесчаные почвы, а ко вторым – суглинистые вместе с глинистыми. Почвы лёгкого гранулометрического состава – «тёплые» , а тяжёлого – «холодные»
Удельное сопротивление почвы
По свойствам, существенным для почвообразования, можно выделить четыре основные группы почвообразующих пород:
1. Тяжелые по гранулометрическому составу (суглинистые и глинистые) некарбонатные и малокарбонатные, незасоленные 2. Легкие по гранулометрическому составу (супесчаные и песчаные) некарбонатные и малокарбонатные, незасоленные; 3. Карбонатные (многокарбонатные) незасоленные, преимущественно тяжелого гранулометрического состава;
4. Засолённые, почти все в той или иной степени карбонатные и имеющие тяжелый гранулометрический состав. В каждой из первых трёх групп можно выделить подгруппы каменистых и некаменистых почвообразующих пород. В группе засоленных пород каменистость – явление редкое
В почвенном профиле выделяются Рыхлая почвообразующая порода (обозначается индексом С) – почвообразующая порода, затронутая почвообразованием в степени, недостаточной для ее идентификации как диагностического горизонта. Допускается выделение генетических признаков Плотная почвообразующая порода (обозначается индексом М) – почвообразующая (вернее материнская) порода, на продуктах выветривания которой формируется почвенный профиль
Подстилающая порода (обозначается индексом D) – порода, которая в пределах профиля сменяет почвообразующую породу и состоит из материала, резко отличного от нее по своему генезису и внутренним свойствам, в частности по минералого-гранулометрическому составу. Допускается выделение генетических признаков. Например, водно-ледниковые пески, супеси могут подстилаться массивнокристаллическими, меловыми и другими породами. Органогенная порода (обозначается индексом ТТ) – порода, представленная торфяной залежью, залегающей глубже 50 см
Почвообразующая порода в пределах почвенного профиля может быть однородной, а может быть и неоднородной – двучленной Почвообразующая порода двучленная – такая почвообразующая порода, когда в пределах почвенного профиля, т. е. обычно до глубины 1, 0 -1, 5 м, одна почвообразующая порода (покровная) сменяется другой (подстилающей)
ПОЧВЕННАЯ БИОТА КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ – фактор, связанный с воздействием биоты на почвенный покров, почву и почвообразовательные процессы Почвенная биота оказывает сильное влияние на все процессы почвообразования, свойства и режимы почв Велика роль биоты трансформации органического вещества почв
По словам В. И. Вернадского, «. . . на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а поэтому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом»
В. И. Вернадский нашел, что вся биомасса на суше составляет n· 1012 т. По подсчетам В. А. Ковды биомасса, создаваемая всеми видами организмов на суше, равна примерно 3· 1012… 1· 1013 т, в том числе: леса: n· 1011…п· 1012; травы n· 1010…n· 1011; животные n· 109; микроорганизмы n· 108 9
Фиксированная солнечная энергия, содержащаяся в биомассе суши, составляет n· 1019 к. Дж В гумусовой оболочке Земли сосредоточено такое же количество энергии (n· 1019… n· 1020 к. Дж), как и во всей биомассе суши
Тип растительной ассоциации определяет скорость, объём характер и химизм биологического круговорота элементов. Например, ёмкость биологического круговорота в травянистых ценозах ниже, нежели в лесных сообществах, однако интенсивность круговорота в первых значительно выше, а, следовательно, быстрее и скорость обращения отдельных элементов в цикле биологического круговорота
В зависимости от химического состава минерализующихся остатков создается определенный тип биологического круговорота в различных растительных ассоциациях. Так, для еловых насаждений он определяется как кальциево-азотный, для широколиственных лесов как азотнокальциевый, для злаковых лугов как азотно-калиевый, а для галофитной растительности как хлоридно -натриевый
Наряду с высшей растительностью большое влияние на процессы почвообразования оказывают многочисленные представители почвенной биоты беспозвоночные и позвоночные, грибы, протисты, хромисты, бактерии и археи, населяющие различные горизонты почвы и живущие на её поверхности
Вся почвенная биота находится в тесной связи с эколого-географическими закономерностями распределения почв по лику земного шара и отражает специфику взаимоотношений, складывающихся между представителями органического мира и другими факторами почвообразователями
АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ как ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ – фактор, связанный с воздействием человека на почвенный покров, почву и почвообразовательные процессы Хозяйственная деятельность человека оказывает влияние на все факторы почвообразования, свойства и режимы почв
Антропогенное воздействие – любой вид деятельности человека (производственной, рекреационной, военных действий и др. ), оказывающей влияние на окружающую среду
Выделяют следующие виды отрицательного антропогенного воздействия на почвы: 1) уничтожение почвы при строительстве и добыче полезных ископаемых, 2) опустынивание, 3) химическое загрязнение почв, 4) тепловое воздействие на почвы, 5) деградация почв при обработке и использовании, 6) уменьшение видового разнообразия педобиоты
Отмечаются такие последствия деградации почвенного покрова, как: 1) разрушение структуры; 2) засоление; 3) дегумификация; 4) эрозия и дефляция
Дегумификация почв – процессы, при осуществлении которых снижаются содержание и качественный состав органического вещества почв Дезагрегация – разрушение почвенных агрегатов под влиянием механических воздействий, дегумификации, засоления и других причин
Деструкция (от лат. destructio) – разрушение, нарушение нормальной структуры чего-либо Истощение почвы – обеднение элементами питания и уменьшение биологической активности почвы в результате её нерационального использования
Потери почвенных ресурсов при строительстве и добыче полезных ископаемых – отчуждение части территории с растительностью и почвами под города, поселки, промышленные предприятия, различные сооружения, шахты и дороги. Общая площадь земель, занятых населенными пунктами, промышленными предприятиями, горными разработками и наземными коммуникациями, составляет около 3 млн. км 2, а ежегодное отчуждение земель для этих целей – 8 млн. га
Влияние техногенного использования почв на окружающую среду – вторичные явления, возникающие в результате антропогенного воздействия на почвенный покров. Выделяют следующие разновидности влияния техногенного использования почв на окружающую среду: 1) запыление атмосферы, 2) вынос твердого материала речным стоком, 3) вынос солей дренажным стоком
Можно выделить положительные аспекты антропогенного воздействия на почвы: 1) интродукция живых организмов в почвы, 2) интродукция растений, 3) мелиорации
Время или возраст страны как фактор почвообразования В числе факторов почвообразования наряду с климатом, горной породой, живыми организмами и рельефом местности В. В. Докучаевым было названо время или возраст страны В. В. Докучаев определил почву как естественно-историческое тело, подчеркнув тем самым идею изменения почв во времени или эволюции почв
По современным представлениям время занимает особое место, несоразмеримое с другими факторами почвообразования, оно является объективной формой существования всего материального мира, в том числе и почв. Почва возникла на определенной стадии развития Земли, развивалась в течение всей истории биосферы Земли и продолжает развиваться сейчас
В процессе формирования почвы все факторы являются равнозначными и незаменимыми. Отсутствие одного из них исключает возможность почвообразовательного процесса. На определенных стадиях или в специфических условиях развития почвы в качестве определяющего может выступать какой-либо один из факторов
Факторы почвообразования П = f(К, Р, Г, О)T, где П — почва, К — климат, Р — рельеф, Г — горные породы, О — организм, Т — время
Благодарю за внимание!
Скачать презентацию Факторы почвообразования Факторы почвообразования элементы природной
Почвоведение_2a_1a.ppt