Выветривание и почвообразование

Почвообразование — сложный природный процесс образования почв, их развития, функционирования и эволюции под воздействием комплекса факторов почвообразования. На первых стадиях процесса с поселением живых организмов на поверхности горных пород или продуктах их выветривания и переотложением первичный почвообразовательный процесс по существу совпадает с выветриванием, и формирующаяся почва физически совмещена с корой выветривания. Затем выветривание и почвообразование разделяются в пространстве и времени, а почва формируется лишь в самой верхней зоне коры выветривания горных пород, часто после ее образования и переотложения.

Необходимо иметь в виду, что в далекий абиотический период развития Земли выветривание происходило без почвообразования, т.е. на земной поверхности существовали коры выветривания, но не было почв. Отсутствовал один из важнейших факторов почвообразования — биогенный. Для разделения понятий «кора выветривания» и «почва» определим суть различий и сходства между ними.

Кора выветривания — часть поверхностного покрова суши, в котором ее скелетом являются топографически не смещенные продукты гипергенного изменения вещества материнских пород. В предложенном определении кора выветривания противопоставляется всему комплексу осадочных отложений как образований, возникающих за счет материала, топографически смещенного относительно источников сноса (по Е. В. Шанцеру). Характерные признаки коры выветривания — наследование структурно-текстурных признаков материнской породы, а также ее профильное строение. Горные породы, слагающие геологическое тело коры Основанием для этого служат качественные различия процессов, обусловливающих их развитие.

Любой почве свойственны химические реакции взаимодействия органических кислот с минеральной составляющей литосферы, нередко приобретающие характер полного растворения.

Лишь часть химических элементов, которая перешла в раствор, не подвергается влиянию корневой системы растений, причем большая часть из них захватывается корнями растений и входит в зольный состав их тканей. Затем они снова поступают в почву. Почва, таким образом, та часть коры выветривания, которая активно вовлечена в биогеохимический круговорот вещества и энергии.

Биологический и биохимический характер процессов, свойственных почве, ограничен глубиной проникновения продуцирующихся в верхней части почвенного профиля гумусовых веществ. Гумусообразование и биохимические реакции органических кислот с минералами материнских субстратов обладают качественным своеобразием лишь в пределах первых десятков сантиметров. Ниже границы полной минерализации продуктов органического распада и синтеза — на глубине 2—5 м от дневной поверхности выветривание не зависит от воздействия продуктов жизнедеятельности и контролируется главным образом гидротермическим режимом ландшафта.

Образование почв и коры выветривания составляют суть следующих основных процессов выветривания: морозного, температурного, гидратационного и биохимического.

Морозное выветривание — это дезинтеграция горных пород под воздействием расклинивающего действия замерзающей воды и других физических и физико-механических процессов, связанных с промерзанием и льдообразованием. Этот тип выветривания характерен для ландшафтов тундр и лесотундр, отличающихся суровыми климатическими условиями, многолетней мерзлотой и обусловленным ею избыточным поверхностным увлажнением. Частые переходы температур через точку замерзания воды приводят к образованию глыбового элювиального материала с небольшой примесью мелкозема. Размер глыб колеблется от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров в диаметре. Возможная мощность коры выветривания, образованной морозным выветриванием, определяется глубиной сезонного промерзания-оттаивания и может достигать 10—15 м от поверхности.

Температурное выветривание — механическая дезинтеграция горных пород под действием теплового расширения и сжатия ее минеральных компонентов. Этот тип выветривания проявляется в ландшафтах пустынь умеренных и тропических термических поясов, а также в ландшафтах нивального пояса высоких гор, холодных пустынь, полупустынь и сухих саванн в условиях непромывного и аридного режима увлажнения.

Температурные колебания в консолидированных горных породах приводят к возникновению элювия с частицами разной размерности: а) щебенчатого в пределах одного или нескольких сантиметров (кристаллические сланцы, мраморы, кварциты, порфириты); б) пылеватого и глинистого в пределах десятых и сотых долей миллиметра. Возможная максимальная мощность коры выветривания, образованной температурным выветриванием, ограничивается глубиной суточных температурных амплитуд, т.е. одним метром.

Гидратационное выветривание — это дезинтеграция горных пород расклинивающим действием адсорбированных пленок воды. Адсорбция водных пленок препятствует смыканию трещин и примногократномповторении деформаций приводит к полному разрушению породы. Этот тип выветривания может происходить в любой климатической зоне, но самостоятельное значение приобретает в ландшафтах степей, лесостепей, аридных редколесий, сухих кустарников, типичных саванн. Он осуществляется в условиях непромывного режима увлажнения или дефицита влаги. Элювий отличается тонким механическим составом с преобладанием дресвы и фракций песка и глины. Возможная мощность коры выветривания, образованная гидратационным выветриванием, определяется сезонными температурой и влажностью.

Биохимическое выветривание происходит по законам растворения. Этот тип выветривания — основной процесс в гумидных ландшафтах всех термических поясов Земли, т.е. в зонах, где удаляются продукты разрушения. Элювий отличается дресвяно-глинистым и глинистым составом. Механизм и продукты химического выветривания определяются свойствами воды (диэлектрическими, диссоциационными, окислительно-восстановительными и др.), гумусовых веществ и структурой взаимодействующих с ними минералов.