Геохимия железа, марганца, цинка и меди в ландшафтах западной части Кавказа

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Геохимия железа, марганца, цинка и меди в ландшафтах западной части Кавказа

19.08.2020

В результате обработки обширной аналитической информации проведен сравнительный анализ концентрация некоторых химических элементов в основных компонентах ландшафтов бассейнов рек Кубани и Риони, дренирующих исследованную территорию.

Коренные породы, четвертичные отложения и почвы. Средние концентрации валового содержания железа в породах рассчитаны по данным и др.

Содержание железа изменяется от 1,08% в карбонатных до 6,27% в основных породах, составляя в среднем в бассейне Кубани 3,71, в бассейне Риони - 3,63% (табл.1).

Содержание железа в почвах изменяется от 1,93% в горнолесных бурых разностях до 6,43-6,84% в слитых черноземах и даже 7,55% в слаборазвитых почвах долины р. Кубани. Средняя концентрация железа в почвах бассейна Кубани составляет 4,79, бассейна Риони - 4,72%, что выше среднего содержания этого элемента в почвах мира.

В целой для ландшафтов бассейнов Кубани и Риони средние содержания железа составляют соответственно 4,37 и 4,34% что ниже его кларка в литосфере.

Содержание марганца в породах бассейна Кубани изменяется от 0,039% в кислых разностях до 0,155% в основных, характеризуясь средней величиной 0,073%. Близко к этому - 0,063% -к среднее его содержание в породах бассейна Риони, где экстремальные показатели варьирует от 0,021% в песчаниках до 0,123% в основных породах.

В четвертичных образованиях бассейна Кубани содержание марганца изменяется от 0,027% в песках до 0,09% в пролювиально-делювиальных накоплениях, в среднем составляя 0,065%. В бассейне Риони концентрации марганца повышена в связи с обогащением им до 0,5% речного аллювия. Средняя концентрация составляет здесь 0,288%.

В лесных почвах Кавказа марганца от 0,045 до 0,22%, еще выше его концентрация в черноземах - 0,23-0,33%. В горно-лесных оподзоленных почвах бассейна р. Белой содержание этого элемента достигает 0,472-0,767%. Местами на Кубани концентрация марганца в почвах превышает 1,35%, а среднее содержание составляет 0,165%.

Повышенным содержанием марганца обладает и почвы многих типов бассейна Риони, что обусловлено наличием здесь Чиатурского и других месторождений марганца. Его концентрации изменяются от 0,043% в желтоземно-подзолистых почвах до 0,224% в дерново-карбонатных. В районе Чиатуры марганца в почвах до 2,5 и даже до 6,12%. В среднем в почвах бассейна марганца 0,116%.

Характерно обогащение марганцем верхнего гумусового горизонта многих почвенных разрезов, но иногда отмечается и второй максимум в иллювии (желтоземы, дерново-глеевые и другие почвы). Дpyгой характерной чертой является повышенная концентрация элемента в разностях почв, формирующихся на карбонатном субстрате.

В средней содержание марганца в ландшафтах бассейна Кубани составляет 0,101, бассейна Риони - 0,113%, что весьма близко к кларку этого элемента в литосфере.

Средние концентрации цинка в коренных породах и четвертичных отложениях рассчитаны по данным. В породах бассейна Кубани цинка содержится от 0,005 (метаморфические породы) до 0,0095% (осадочные карбонатные породы) при среднем показателе 0,0073%. Близко к этому и содержание цинка в породах бассейна Риони - 0,0065% с максимумом концентрации в основных породах - 0,0122%.

В лессовых отложениях Кубани цинка в среднем 0,0055%, а в современном аллювии Риони - 0,0066%.

Среди почв Кубани наибольшей концентрацией цинка отличаются черноземы - 0,012%, а среднее его содержание составляет 0,0079%. В бассейне Риони в желтоземах на глинистых сланцах цинка 0,0047%, а в дерново-карбонатных почвах - до 0,01%.

Средняя концентрация составляет 0,0068%.

Цинк, как и марганец, накапливается в верхнем гумусовой горизонте, а для желтоземно-подзолистых почв обычен второй максимум в аллювии.

В целом для обоих бассейнов средние содержания цинка в почвах выше средних показателей для почв мира.

Средняя концентрация цинка в ландшафтах Кубани составляет 0,0073, ландшафтах Риони - 0,0067%, что несколько ниже кларка литосферы.

Средние концентрации меди в коренных и четвертичных породах рассчитаны по данным. В коренном субстрате бассейна Кубани содержание меди изменяется от 0,0027% в карбонатных до 0,005% в терригенных породах, в среднем характеризуясь величиной 0,0037%. Близко к этому и среднее содержание меди в породах бассейна Риони - 0,0038%, где экстремальные показатели изменяются от 0,0005% в терригенных до 0,0067% в основных породах.

В четвертичных отложениях бассейна Кубани меди от 0,0005% (пески) до 0,0018% (лессы) и даже до 0,0032% (глины) при среднем содержании 0,0027%. В аллювии Риони содержание меди достигает 0,0051%.

В почвах Кубани меди в среднем 0,0028%, в черноземах концентрация элемента повышена - 0,0032-0,004%. Почвы бассейна Риони еще богаче медью: при среднем значении 0,0049% концентрация ее в дерново-глеевых и иловато-глеевых почвах достигает 0,0063%. По А.П. Виноградову, обогащена медью и гумусовом горизонте дерново-карбонатные почвы и черноземы.

В среднем для ландшафтов бассейна Кубани концентрация меди составляет 0,0032, бассейна Риони - 0,0045%, что ниже кларка литосферы.

Поверхностные вода. Химические элементы, высвобождаясь из горных пород и почв в ходе денудации, при определенных условиях мигрирует как внутри ландшафтов, так и выносятся, за их пределы. Величина стока этих элементов с отдельных водосборов и его качественный состав служат своеобразным геохимическим критерием в оценке интенсивности процесса денудации.

Данные по выносу марганца, цинка и меди, полученные А.А. Ивановой и Г.С. Коноваловым, а также показатели стока железа, рассчитанные нами с использованием исходных материалов Г.С. Коновалова и др., показывает, что в водах Кубани и Риони преобладает сток изученных элементов во взвешенном веществе (табл. 2), при этом основной объем стока приходится на период половодья.

В качественном составе стока названных элементов в водах Кубани господствует железо - 98,6%; у Риони на доли железа приходится 80,сток марганца составляет 15,0%. Высокая концентрация последнего во взвеси р. Риони (до 6% и, как следствие этого, огромная масса его выноса стоят в тесной связи с техногенным фактором - поступлением марганца с обогатительных фабрик Чиатурского рудника.

В абсолютном выражении общая масса выноса изученных элементов рекой Риони в 4,1 раза превышает таковую р. Кубани, а вынос марганца, например, в 91 раз выше.

Табл. 3 показывает, что характер выноса элементов в форме взвеси для обеих рек абсолютно одинаков, некоторые различия свойственны лишь стоку в форме раствора.

Относительные показатели выноса элементов для Кубани изменяется от 2 кг/км2 (медь) до 2855 кг/км2 (железо), для Риони - от 44 кг/км2 (мель) до 35750 кг/км2 (железо). Река Риони о единицы площади ежегодно выносит марганца в 332, цинка в 32, меди в 22 и железа в 12,4 раза больше, чем Кубань.

Абсолютные и относительные показатели стока отражает преобразования пород и почв в горных ландшафтах но не могут дать исчерпывавшей оценки интенсивности миграции элементов, поскольку не учитывают содержании этих элементов в компонентах ландшафтов. В качестве объективной характеристики интенсивности миграции может быть использован приведенный показатель ионного стока. По полученным данный табл. 1 и 2 нами рассчитана показатели интенсивности миграции элементов для бассейнов обеих рек (табл. 4).

Сравнение рядов по величине стока (табл. 3) и по интенсивности миграция (табл. 4) вскрывает между ними существенные различия. Так, устанавливается, например, что цинк и медь, несмотря на малый абсолютный вынос, являются наиболее активными мигрантами как во взвеси, так и в растворе. Относительные показатели их стока для обоих бассейнов значительно меньше, чем железа и марганца, однако с учетом низких концентраций этил элементов в ландшафтах становится понятным характер их миграции (см. табл. 2 и 4). Наиболее активен в пределах обоих бассейнов цинк, при этом интенсивность его выноса во взвеси для Кубани в 12, а для Риони в 30 раз выше, чем в растворе. На втором месте по интенсивности миграции во взвеси в бассейне Кубани стоит железо, а в бассейне Риони - марганец.

Наиболее пассивными мигрантами в форме раствора являются для обоих бассейнов железо и марганец, что определяется, вероятно, низкой растворимостью природных соединений этих элементов. Известно, что марганец наиболее подвижен в ландшафтах со слабокислой реакцией почв (горно-лесные почвы), тогда как в условиях нейтральной и слабощелочной сред (черноземы) растворимость его резко падает. В среднем в почвах Кубани подвижного марганца 4-17% валового содержания.

Сравнение полученных данных показывает, что все показатели стока изученных элементов для бассейна Риони выше, чей для бассейна Кубани, При сходных геолого-литологических условиях это определяется климатическими и геоморфологическими различиями, контролирующими ход и интенсивность процессов механической и химической денудации, в случае с марганцем четко проявляется и геохимический фактор. Форма выноса элементов и интенсивность их миграции в поверхностных водах служат в конечном счете отражением динамики ландшафтных условий в пределах водосборов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: