Почвоведение, 2021, № 12, стр. 1423-1436

ВВЕДЕНИЕ

Почвообразование и выветривание в обширной зоне распространения многолетней мерзлоты, расположенной на северо-востоке Сибири и относящейся в административном делении к Республике Саха (Якутия), происходит в условиях, близких к экстремальным. Это одно из наиболее континентальных и холодных мест Евразии. Климат характеризуется самым продолжительным в Северном полушарии периодом c отрицательными температурами (6.5–9 мес.); годовые колебания температур достигают 70–100°C; среднегодовое количество осадков ниже, чем испаряемость [17]. Территория республики находится в пределах нескольких природно-климатических зон. Показано, что испарение в лесных экосистемах больше, чем в тундровых [34], а многолетняя мерзлота является существенным источником влаги для обеспечения роста лесов [1, 9, 43]. Холодный, ультраконтинентальный климат Якутии отличается от климатических условий холодных, но более влажных регионов, где широко распространены и изучены почвы, сформированные при близком залегании многолетней мерзлоты [6, 36].

Основы исследования почв Якутии заложены в работах классиков отечественного почвоведения [4, 9–11, 22, 23]. Рассмотрены физико-химические свойства почв, их генезис, вопросы классификации. Значительно меньше изучен минералогический состав почв. Для столь обширного региона Сибири как Якутия, химико-минералогические свойства рассмотрены для почв труднодоступной Колымской низменности [27, 31] и Центрально-Якутской равнины [24], включая результаты наших исследований [8, 38]. В настоящее время актуальны данные о минералогическом составе пород и почв, профильном распределении глинистых минералов тонкодисперсных фракций, как наиболее отзывчивых к почвообразовательным процессам. Это обусловлено тем, что в связи с глобальными изменениями климата существует необходимость получения новых данных, особенно для труднодоступных и недостаточно изученных ранее регионов. К таковым относятся территории, содержащие ледовые комплексы, где отмечается интенсивная деградация подземных льдов и связанные с этим нарушения почвенного покрова, а также водного баланса бассейнов отдельных рек. Происходит вовлечение нового материала в ежегодно оттаивающий слой, и, как следствие, изменение морфогенетических характеристик почв. Кроме того, появление новой классификационной системы почв России [12, 20] поставило вопрос о месте в ней многих почв Якутии.

Цель работы – изучение макроморфологических, физико-химических и химических свойств и минералогического состава слабодифференцированных почв, сформированных в условиях холодного, ультраконтинентального климата разных природно-климатических зон Якутии, в том числе для решения некоторых классификационных вопросов.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследования расположены в широком географическом диапазоне в пределах криолитозоны. Три ключевых участка, значительно удаленных друг от друга, расположены на Анабарском плато, Алазейском плоскогорье и Центрально-Якутской равнине (рис. 1). Почвенные разрезы были заложены в тундре, лесотундре и тайге (северная и средняя подзоны). Ключевые участки на Анабарском плато и Алазейском плоскогорье расположены в труднодоступных районах, почвы которых до настоящего времени остаются малоизученными. В отличие от них ключевой участок на территории Центрально-Якутской равнины находится в пределах стационара “Элгээйи”, который входит в сеть лесных стационаров международного экологического мониторинга. Классификационная принадлежность, свойства почвы этого стационара, за исключением минералогического состава, рассмотрены ранее [18].

Рис. 1.

Расположение почвенных разрезов: Анабарское плато: 1 – Р-18.12.А; 2 – Р-12.12.А; Алазейское плоскогорье: 3 – Р-31.08.Al, 4 – Р-04.09.Al; 5 – Центрально-Якутская равнина: Р-0-1-11.

Почвы Анабарского плато. Массив, представляющий собой одну из древнейших структур докембрийского возраста Земли, находится в северо-западной Якутии. Эта территория ограничена с одной стороны горами плато Путорана, с другой – р. Леной. Метаморфический комплекс архейских пород представлен разнообразными кристаллическими сланцами и гнейсами с интрузиями гранита [16, 25]. Плато по периферии обрамлено протерозойскими и нижнепалеозойскими известняками [19]. Район исследований находится на северо-востоке Сибирской платформы, на восточной периферии Анабарского щита, и относится к бассейну р. Анабар. Притоки реки протекают по карбонатным породам кембрийского возраста [5]. Температура многолетнемерзлых пород, достигающих глубины 700–800 м, составляет от –5 до –10^оС. Мощность сезонного протаивания не превышает 0.8 м [14, 15]. Среднемесячная температуры июля составляет +12°С, января –35.1°С, среднегодовое количество осадков 130–230 мм [17].

Ключевые участки находятся в зоне сплошного распространения многолетней мерзлоты в тундре и лиственничном редколесье. Разрез Р-18.12.А (координаты 71°16′ 46″ N, 114°28′38″ E) заложен в дриадово-пушицевой моховой тундре. Исследованный профиль расположен на участке со слабоволнистым микрорельефом, на вершине берегового увала левобережья р. Маят. Последовательность горизонтов в профиле: О (0–7 см) – моховой очес и свежий опад; Oao (7–12 см) – опадо-подстилочный грубогумусированный – маломощный, с большим количеством неразложившихся/слаборазложившихся растительных остатков и корнями; CRg (12–31 см) – криогенный глееватый – буровато-сизо-серый с охристыми пятнами, легкосуглинистый, бесструктурный, мокрый; Сg⊥ (31–50 см) – глееватая среднесуглинистая порода – отличается более серым цветом, залегает на многолетней мерзлоте. Профиль не вскипает. Почвообразующие породы представлены аллювиально-переотложенными супесчано-суглинистыми отложениями протерозоя и кембрия, выходы которых окружают плато. В минеральных горизонтах разреза присутствуют включения мелкого щебня – обломков плотных глинисто-известковых пород этих отложений. Диаметр включений составляет до 10 см в CRg и до 15 см в Сg⊥. Почва залегает на слабольдистой многолетней мерзлоте. В соответствии с подходами национальной классификации [12, 20] почва классифицирована как криозем грубогумусированный глееватый. Традиционно используемое название почвы в Республике Саха (Якутия) [10] – мерзлотная тундровая глееватая. В соответствии с международными подходами [35] Reductaquic Cryosol (Eutric, Loamic).

Второй ключевой участок расположен в кустарничково-лишайниково-моховом лиственничном редколесье, на территории с выраженным бугорковатым микрорельефом и большим количеством морозобойных трещин на поверхности. Разрез Р-12.12.А (координаты: 71°21′28″ N, 114°38′18″ E) заложен в долине ручья 41, бассейн р. Маят, на вершине берегового увала первой террасы. Почвообразующие породы представлены делювиально-пролювиальными суглинистыми отложениями древней коры выветривания Анабарского плато. Последовательность горизонтов в разрезе: О (0–3 см) мохово-лишайниковый очес; Oao (3–8 см) – в горизонте присутствует значительное количество растительных остатков слабой степени разложения; CRg (8–34 см) – светло-серовато-бурый с пятнами оглеения, влажный, бесструктурный, с признаками тиксотропии, плотный; С⊥ (34–60 см) – отличается более буровато-серым цветом. Профиль не вскипает, мерзлота с включениями кристаллов льда находится на глубине 60 см. Профиль классифицирован как криозем грубогумусированный глееватый [12, 20] или криозем типичный [10], или Oxyaquic Turbic Cryosol (Eutric, Loamic) [35].

Почвы Алазейского плоскогорья. Плоскогорье расположено в северо-восточной части Якутии. Ключевые участки находятся вдоль р. Алазеи. Большая часть бассейна реки расположена в подзоне северной тайги (до 69° N), тундровая зона находится между 69° и 71° N. Почвообразующие породы представлены темно-серыми аллювиальными, озерно-аллювиальными, озерно-болотными, делювиально-солифлюкционными и криогенно-эоловыми четвертичными отложениями, мощностью до нескольких десятков метров. Мощность сезонного протаивания достигает 50–70 см. Среднемесячная температура июля составляет +13.4°С, января –37.3°С, среднегодовое количество осадков 209–275 мм (данные по Среднеколымску) [13–15].

Разрез Р-31.08.Al (координаты: 69°45′03″ N, 154°57′52″ E) заложен на территории с выраженным бугорковатым микрорельефом, в злаково-кустарничково-зеленомошной тундре. Профиль расположен в предгорном районе (местность Кисилях-Тас), на левом берегу р. Алазеи у подножия увала, переходящего в надпойменную террасу. Относительная высота составляет 3–4 м над урезом воды. Последовательность горизонтов: Оао (0–2 см) – с большим количеством сильноразложившихся растительных остатков; CRcrm (2–57 см) – криогенный криометаморфизованный – светло-серовато-бурый, влажный, супесчаный, структура творожисто-зернистая; CRg⊥ (57–65 см) – отличается более темной буровато-серой окраской с сизыми, охристыми пятнами оглеения и глыбистой структурой. Профиль не вскипает. Мерзлота находится на глубине 65 см. Почва классифицирована как криозем грубогумусированный криометаморфизованный глееватый [12, 20] или мерзлотная тундровая глееватая [10], или Cambic Turbic Cryosol (Eutric, Siltic) [35].

Разрез Р-04.09.Al (68°04′47″ N, 151°44′49″ E) расположен в лиственничнике кустарничково-лишайниково-зеленомошном на надпойменной террасе левого берега р. Алазеи, недалеко от с. Сватай. На ключевом участке выражен бугристый микрорельеф. Последовательность горизонтов: моховой очес (0–10 см), состоит из растительного опада, живых мхов; Oao (10–12 см) – коричневато-бурый с большим количеством корней, слаборазложившихся/неразложившихся растительных остатков; CRg⊥ (12–50 см) – буровато-серый с охристыми пятнами, влажный, слабо оструктурен, плотное сложение, слегка тиксотропен. Профиль не вскипает. Мерзлота находится на глубине 50 см. Почва классифицирована как криозем грубогумусированный глееватый [12, 20] или криозем типичный [10], или Reductaquic Turbic Cryosol (Eutric, Loamic) [35].

Почва Центрально-Якутской равнины. Центрально-Якутская равнина представлена комплексом плейстоценовых террас, перекрытых преимущественно лёссовидными суглинками, которые представляют собой часть обширной перигляциальной области Сибири [21] и перигляциальной гиперзоны Северной Евразии [3]. Минералогический состав лёссовидных суглинков ледового комплекса Центральной Якутии практически однороден как в пространственном простирании, так и в вертикальном профиле [41]. Среднемесячная температуры: июля +18°С, января –42.2°С, среднегодовое количество осадков 300 мм [17]. Глубина протаивания в лесу составляет 1–1.5 м, а на открытых местах до 3 м [14, 15].

Разрез Р-01-11 (60°00′59″ N, 133°49′54″ E) заложен в 60 км южнее с. Усть-Мая, в лиственнично-брусничном лесу на коренном левом берегу р. Алдан. Почвообразующие породы в профиле представлены элювиальными карбонатными суглинками, не относящимся к распространенным на Центрально-Якутской равнине лёссовидным отложениям. Многолетняя мерзлота залегает на глубине 88 см.

Профиль характеризуется следующей последовательностью горизонтов: опадо-подстилочный О (0–6(20) см) состоит из слаборазложившихся растительных остатков и корней; гумусовый горизонт А (6(20)–11(24) см) – преимущественно серый, неплотный, свежий, комковато-пороховидный; В (11(24)–25(30) см) отличается светло-серой окраской, пороховидной структурой, слабым вскипанием от HCl, развит фрагментарно – отсутствует под трещинами; Вса (25(30)–56 см), серый, вскипает; Сса (56–88 см), появляется палевый оттенок, сильно вскипает. Залегает на малольдистой мерзлоте. Индексация горизонтов этого профиля дана в соответствии с [10], почва классифицирована как мерзлотная палевая или Cambic Cryosol (Eutric, Loamic) [35]. В соответствии с подходами [12, 20] классификационное название профиля почвы является дискуссионным и будет рассмотрено ниже.

Таким образом, объекты исследований представлены мерзлотными тундровыми почвами и криоземами Анабарского плато и Алазейского плоскогорья и мерзлотной палевой почвой Центрально-Якутской равнины.

МЕТОДЫ

Даны традиционно используемые в Республике Саха названия почв [10], а также в соответствии с [12, 20] и [35]. Индексы почвенных горизонтов определены по [12, 20], за исключением разреза палевой почвы, для которой индексация горизонтов дана в соответствии с [10]. Гранулометрический состав определен методом пипетки по Качинскому в модификации Почвенного института; рН – потенциометрически. Общее содержание углерода методом Тюрина. Для верхних горизонтов, обогащенных неполностью разложившимся органическим материалом, приведены потери при прокаливании. Аналитическая характеристика почв включала определение гигроскопической влаги и плотности твердой фазы. В разрезах, за исключением профиля палевой почвы, содержание обменных катионов и гидролитическую кислотность определяли по методу Гедройца. Поскольку образцы из палевой почвы вскипали, обменные катионы в этом профиле определяли по методу Пфеффера; содержание углерода карбонатов – ацидиметрическим методом.

Для определения минералогического состава карбонаты во вскипающих образцах мелкозема разрушали 9%-ной уксусной кислотой. Илистые фракции (<0.001 мм) выделяли по методу Горбунова. Для коагуляции илистой фракции использовали 1 М раствор MgCl₂. Предварительная обработка образцов включает насыщение этиленгликолем и прокаливание при температуре 550°С в течение 3 ч. Съемку ориентированных образцов проводили на приборе Rigaku MiniFlex II (Rigaku Corporation, Tokyo, Japan) X-ray дифрактометр (XRD), CoK_a. Диагностику глинистых минералов при расшифровке рентгендифрактограмм проводили в соответствии с [30, 33].

РЕЗУЛЬТАТЫ

Аналитическая характеристика. Исследованные почвы по гранулометрическому составу относятся к среднесуглинистым за исключением единственного супесчаного разреза (Р-31.08.Al), расположенного на Алазейском плоскогорье (табл. 1). В маломощных почвах Анабарского плато и Алазейского плоскогорья преобладает фракция крупной пыли. В палевой почве Центрально-Якутской равнины (Р-01-11) выражено два максимума: фракции мелкого песка и крупной пыли. В исследованных разрезах закономерности профильное перераспределение гранулометрических фракций не выражены.

Высокие значения потерь при прокаливании, диагностируемые в верхних органогенных горизонтах (O) почв, обычны для таких горизонтов с высоким содержанием слаборазложившегося органического вещества (табл. 2). Гумусово-аккумулятивный горизонт А сформирован только в наиболее южном из исследованных профилей, расположенном в средней тайге на территории Центрально-Якутской равнины (Р-01-11). Горизонт характеризуется большим содержанием органического углерода с резким его уменьшением вниз по профилю (табл. 3). В северных почвах (Анабарское плато и Алазейское плоскогорье) только в разрезе Р-18.12. А значения pH соответствуют нейтральной и слабощелочной реакции среды, при этом минимум отмечается в органогенном горизонте (табл. 2). Несмотря на относительно высокие значения рН, вскипание зафиксировано не было. В остальных разрезах кислая среда верхних органогенных горизонтов сменяется слабокислой–нейтральной в минеральных. При таких величинах рН закономерны низкие значения гидролитической кислотности и доли протона среди обменных катионов в минеральных горизонтах этих почв. В противоположность минеральным горизонтам, большое содержание органического вещества в верхних органогенных горизонтах обусловливает повышенную гиролитическую кислотность, что определяет уменьшение насыщенности почв основаниями. Среди обменных катионов преобладает кальций с выраженным биогенным накоплением этого элемента в горизонтах с высоким содержанием органического вещества.

В палевой почве (Р-01-11) Центрально-Якутской равнины выражена вертикальная дифференциация значений pH: верхние горизонты О и А – кислые, В – нейтральный, Вса и Сса – щелочные (табл. 3). Гидролитическая кислотность закономерно имеет большое значения в верхних горизонтах с наиболее низкими значениями рН, резко уменьшаясь вниз по профилю. Соответственно, гумусовый горизонт ненасыщен основаниями в противоположность горизонту В. Среди обменных катионов в профиле преобладает кальций при его меньшей доле в горизонте А по сравнению с нижележащими горизонтами. Ранее для палевых почв Центральной Якутии отмечали отсутствие биогенного накопления этого элемента в верхней части профиля [8]. Среди обменных катионов доля ионов натрия незначительна, что не позволяет отнести по этому показателю исследуемую почву к осолоделым.

Минералогический состав илистых фракций почв. Диагностированы следующие индивидуальные минералы: диоктаэдрическая слюда/иллит, хлорит, каолинит. На присутствие каолинита при наличии в образце хлорита указывает расщепление пика на 3.54 Å – d₀₀₄ (хлорит) и 3.58 Å – d₀₀₂ (каолинит). Смектитовая фаза, диагностируемая по отражению ≥17 Å на рентгендифрактограммах насыщенных образцов, не дает отражения 002 ~ ~ 8.49 Å, характерного для индивидуальных смектитов. Последнее указывает, что смектитовая фаза представлена неупорядоченными смешанослойными слюда-смектитовыми образованиями с высоким содержанием (≥50%) смектитовых слоев. На присутствие в образце неупорядоченных хлорит-вермикулитовых (смектитовых) образований указывает появление отражения в области 10–14 Å на дифрактограммах прокаленных образцов. Из неглинистых минералов диагностированы кварц, полевые шпаты, кальцит.

В почвах Анабарского плато диагностирована единая ассоциация минералов, унаследованных от почвообразующей породы. Из глинистых минералов присутствуют смектитовая фаза (неупорядоченные слюда-смектитовые смешанослойные образования), иллит, хлорит, каолинит, из неглинистых – кварц и полевые шпаты. Выделяется горизонт Сg⊥ в разрезе Р-18.12.А большей долей смектитовой фазы, что оценено по отношению интенсивностей отражений 17 от 14 Å на дифрактограммах насыщенных образцов (рис. 2).

Рис. 2.

Рентгендифрактограммы илистых фракций почв Анабарского плато. Условные обозначения: Р-18.12.А, I – CRg (12–31 см), II – Сg⊥ (31–50 см); Р-12.12.А, I – CRg (8–34 см), II – С⊥ (34–60 см). Здесь и в рис. 3 и 4 минеральные фазы: Kln – каолинит, Ill – иллит, Chl – хлорит, Sm – смектитовая фаза, Chl/V – смешанослойные хлорит – вермикулитовые образования, Qtz – кварц, Fs – полевые шпаты, Cal – кальцит. Образец: 1 – насыщенный магнием, 2 – насыщенный этиленгликолем, 3 – прокаленный при 550°С.

В отличие от почв Анабарского плато в почвах Алазейского плоскогорья диагностированы неупорядоченные хлорит-вермикулитовые образования и отсутствует смектитовая фаза. Соответственно присутствуют иллит, каолинит, хлорит, смешанослойные неупорядоченные хлорит-вермикулитовые образования, из неглинистых – кварц и полевые шпаты. Все минералы являются унаследованными от почвообразующей породы. На уровне тенденции в профильном распределении глинистых минералов можно отметить уменьшение доли хлорита в верхнем минеральном горизонте (CRcrm) в разрезе P-31.08.Al (зона тундры). Вывод сделан на основании уменьшения интенсивности 14 Å отражения по отношению к 10 Å на дифрактограммах образцов в воздушно-сухом состоянии (рис. 3). Поскольку увеличение доли неупорядоченных смешанослойных хлорит-вермикулитовых образований, как продуктов трансформации хлорита, не идентифицировано, пришли к выводу, что происходит именно разрушение/растворение хлорита.

Рис. 3.

Рентгендифрактограммы илистых фракций почв Алазейского плоскогорья. Условные обозначения: Р-31.08.Al: I – CRcrm (2–57 см), II – CRg⊥ (57–65 см); Р-04.09.Al: I – CRg⊥ (12–36 см), II – CRg⊥ (36–50 см).

В профиле Р-01-11 Центрально-Якутской равнины диагностированы смектитовая фаза (неупорядоченные смешанослойные слюда-смектитовые образования), иллит, хлорит, каолинит, из неглинистых – кварц, полевые шпаты и в нижних горизонтах (Вса и Сса) – кальцит. От почв Анабарского плато, в которых ассоциация глинистых минералов та же, профиль Р-01-11 отличается большей долей хлорита, особенно в нижних горизонтах (рис. 4). Значительных изменений, оцененных по соотношению минеральных фаз, между горизонтами в этом профиле не выражено.

Рис. 4.

Рентгендифрактограммы илистых фракций почвы Центрально-Якутской равнины (Р-01-11). Условные обозначения: I – O (0–6(20) см), II – A (6(20)–11(24) см), III – B (11(24)–25(30) см), IV – Bса (25(30)–56 см), V – Cса (56–88  см).

Однако в профильной дифференциации отмечается ряд различий между горизонтами. Интенсивность пиков (001) минералов очень низкая в илистой фракции верхнего горизонта О. Это обусловлено высоким содержанием рентгеноаморфного, в том числе органического вещества, что проявляется в высоком фоне в области углов 20°–30° на дифрактограммах воздушно-сухих образцов. В горизонтах А и В по сравнению с нижележащими отмечено уменьшение доли хлорита, диагностируемое по меньшей интенсивности 14 Å отражения по сравнению с 10 Å на дифрактограммах прокаленных образцов. Поскольку смешанослойные хлорит-вермикулитовые (смектитовые) образования в профиле Р-01-11 не диагностированы, отмеченное уменьшение доли хлорита отражает частичное растворение минерала, а не его трансформацию в смешанослойные фазы.

ОБСУЖДЕНИЕ

Почвы Анабарского плато и Алазейского плоскогорья. Несмотря на близкое залегание многолетней мерзлоты, только в почвах Анабарского плато (особенно в горизонте СRg в Р-18.12.А) отмечено относительно большое содержание органического углерода в минеральных горизонтах почв. Эти данные находятся в согласии с представлением о значительной гумусированности мерзлотных криотурбированных почв [28]. По сравнению с почвами Алазейского плоскогорья почвы Анабарского плато имеют большие значения насыщенности основаниями, что, возможно, обусловлено влиянием древних глинисто-известковых пород, включения которых диагностированы в одном из профилей.

На Анабарском плато исследованы два профиля криоземов грубогумусированных глееватых (Р-18.12.A и Р-12.12.А). На их примере рассмотрена потенциальная возможность вклада плотных пород, включения которых в большом количестве диагностированы в одном из профилей (Р-18.12.А), в минералогический состав илистой фракции. Ранее на примере щебнистых почв на морене, сложенной породами различного генезиса и состава, показано, что в илистой фракции почв диагностируются минералы, унаследованные от менее устойчивой к выветриванию породы, из нее же формируется и мелкозем почв [39]. Минералогический состав исследованных почв Анабарского плато идентичен. Этот факт указывает на то, что включения щебня не являются дополнительным ресурсом минеральных фаз, отличающихся по составу от диагностируемых в мелкоземе.

Слабая профильная дифференциация глинистых минералов характерна только для разреза Р-18.12.А, расположенного в тундре. Несмотря на то, что значения рН в минеральных горизонтах этого профиля находятся в щелочном диапазоне, именно в нем отмечается уменьшение доли смектитовой фазы в горизонте CRg по сравнению с нижележащим горизонтом Cg. Значения pH обусловлены тем, что притоки р. Анабар протекают по породам кембрийского возраста, представленным доломитами и реже известняками. Возможно, поэтому в профиле не зафиксировано вскипание от холодной соляной кислоты. Но усредненный образец, в котором определяли кислотность, может быть более щелочным, чем участки горизонта непосредственно под подстилкой. В пользу этого предположения говорит наибольшее в профиле значение гидролитической кислотности в горизонте Oao. Смектитовая фаза является наиболее неустойчивым компонентом в соответствии с гипотезой селективном разрушении/растворении минералов [25]. Частичное разрушение смектитовой фазы может происходить непосредственно под подстилкой в локальных, наиболее кислых участках. Возможно, что этот процесс более масштабный, но криотурбационные процессы сглаживают дифференциацию материала.

Как и на Анабарском плато, в почвах Алазейского плоскогорья слабая профильная дифференциации глинистых минералов прослеживается на уровне тенденции только в криоземе, расположенном в тундровой зоне (Р-31.08.Al). Это более кислый (рН 5.9–6.1) и легкий по гранулометрическому составу профиль по сравнению с разрезом Р-04.09.Al, который был заложен в лиственничнике. В нем отмечено частичное разрушение хлорита, диагностируемое по уменьшению доли этого минерала в верхнем из минеральных горизонтов. Разрушение хлорита происходит без появления смешанослойных образований, что является одним из возможных сценариев в кислых почвах [37, 42].

Минералогический состав исследованных почв Алазейского плоскогорья сходен с таковым в криоземах едомы Колымской низменности, находящейся к северо-востоку от Алазейского плоскогорья. В почвах едомы, несмотря на слабокислые–нейтральные условия, отмечена трансформация хлорита и иллита в неупорядоченные смешанослойные образования и формирование лепидокрокита (γFeOOH) на криогенном барьере [27]. Близкий минералогический состав исследованных почв показан для разрезов, расположенных на территории Колымской низменности вдоль р. Колыма. Отмечены незначительные профильные изменения, обусловленные трансформацией иллита в вермикулит [31]. Профильное изменение минеральных фаз в разрезе Р-31.08.Al связано только с хлоритом и в отличие от почв Колымской низменности не затрагивает иллит, который более устойчив в кислой среде в соответствии с гипотезой селективного разрушения минералов [25]. Таким образом, в исследованных почвах Алазейского плоскогорья преобразование минеральной фазы менее интенсивно, чем в близких по составу криоземах Колымской низменности.

В целом данные о минералогическом составе исследованных почв Анабарского плато и Алазейского плоскогорья указывают на слабую активность процессов выветривания, что в целом характерно для высоких широт [29]. Во всех профилях не выражено перераспределения наиболее отзывчивых к почвообразовательным процессам тонкодисперсных фракций, что указывает на слабый педогенный потенциал в холодных ультра-континентальных условиях. Кроме того, гомогенность почвенных профилей закономерно обусловлена действием перемешивающих почвенный материал криогенных процессов.

Палевая почва Центрально-Якутской равнины. Ранее предложено ввести в национальную классификацию почв России [12, 20] тип дерново-палевых почв с последовательностью горизонтов AY–BPL–BCA–Cca [8]. В гумусовом горизонте этих почв, с характерными значениями рН в кислом диапазоне, возможно (но не обязательно) наличие натрия в составе поглощенных катионов. Наличие обменного натрия согласуется с гипотезой Ивановой [11] о возможности развития современного подзолообразования в профиле с выраженными признаками осолодения. Осолодение профиля отражает предыдущий этап почвообразования.

В публикациях [2, 7] показано, что по свойствам гумусовый горизонт в палевых почвах является переходным между светлогумусовым AJ и серогумусовым AY. В исследованном профиле Р-01-11 гумусово-аккумулятивный горизонт кислый, с небольшим среди обменных катионов содержанием натрия. С учетом анализа наших данных [18] и диагностических признаков, используемых при характеристике серогумусового горизонта [12, 20], гумусово-аккумулятивный горизонт в профиле Р-01-11 должен быть индексирован как серогумусовый, то есть АY.

Помимо этого горизонта, характерного для почв более гумидных условий, в профиле палевой почвы (Р-01-11) специфично распределение глинистых минералов. Профильная дифференциация обусловлена частичным растворением хлорита в верхних горизонтах А или АY в соответствии с [12, 20] и горизонтах В (ВPL). Однако только в горизонте АY, значение рН находится в кислом диапазоне, что и позволяет объяснить растворение хлорита. Можно предположить, что в нейтральном ВPL горизонте разрушение/растворение хлорита происходит в более кислых участках (например, прикорневых), чем можно заключить из данных рН усредненного образца большой навески. В свою очередь, несогласие в значениях рН и фактом разрушения хлорита может быть объяснено влиянием разнонаправленной миграцией карбонатных растворов на показатели кислотности. Чередование нисходящей во влажные сезоны годы и восходящей миграцией почвенных растворов к фронту промерзания в осенний период для мерзлотных почв Якутии было показано Зольниковым [9].

Следующим дискуссионным моментом профильного распределения глинистых минералов является факт, что, несмотря на уменьшение доли хлорита в горизонтах AY и BPL, доля смектитовой фазы, которая наиболее неустойчивая в кислой среде [25], по профилю не изменяется. Можно предположить, что унаследованная смектитовая фаза, как и хлорит, растворяется/разрушается в верхних горизонтах профиля. При этом стабильное содержание смектитовой фазы в них может поддерживаться за счет трансформации иллита в неупорядоченные слюда-смектитовые образования. В свою очередь, поступление иллита возможно за счет дезинтеграции иллита из более крупных фракций. Эта схема типична для значительно более гумидных и кислых почв и впервые была рассмотрена на примере подзолов Фенноскандии [32]. Кроме того, показано, что хлорит первым исчезает из крупных фракций [40]. Это предположение хорошо согласуется с данными по палевым почвам Центральной Якутии, для которых выявлено несколько вариантов профильного распределения глинистых минералов [38]. Наиболее сложный из них связан с частичным растворением унаследованной от почвообразующей породы смектитовой фазы и появлением в верхних горизонтах “педогенной” смектитовой фазы – продукта трансформации иллита и хлорита в смешанослойные структуры. В нижележащих горизонтах Bca и Cca (ВCA и Сса соответственно) в профиле Р-01-11 значения рН находятся в щелочном диапазоне, что обусловлено присутствием карбонатных новообразований. В этих горизонтах закономерно не отмечено каких-либо изменений в соотношении минеральных фаз. Присутствие карбонатных новообразований в профиле согласуется с относительно значимым увлажнением территории, где осадки достигают 300 мм.

Проведенный анализ позволяет заключить, что процессы выветривания минеральной фазы в исследованной палевой почве более развиты, чем предполагает отсутствие выраженных трендов профильной дифференциации глинистых минералов. Этот вывод согласуется с наличием в профиле дернового горизонта, характерного для кислых почв более гумидных регионов, и подтверждает высказанное ранее утверждение о серогумусовой природе гумусового горизонта в мерзлотных палевых почвах Центральной Якутии. В соответствии с этим предложением профиль Р-01-11 имеет формулу О (0–6(20) см–АY (6(20)–11(24)) см–ВPL (11(24)–25(30)) см–ВСА (25(30)–56) см–Сса (56–88) см, и почва классифицирована как дерново-палевая типичная. Полученные результаты дополняют представления о минералогическом составе палевых почв центральной Якутии, сложившиеся с 70-х годов XX в. [24]: считалось, что в профильном распределении глинистых минералов отсутствует четкая дифференциация как в недифференцированных палево-карбонатных почвах, так и в морфологически дифференцированных палево-осолоделых почвах. Анализ полученных данных позволяет заключить, что выветривание и трансформации минералов в палевых почвах Центральной Якутии являются более масштабными процессами, чем считалось ранее.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Почвы Анабарского плато и Алазейского плоскогорья характеризуются слабовыраженной морфологически и химико-минералогически дифференциацией, что обусловлено невысокой активностью процессов выветривания и почвообразования. Кроме того, гомогенизация почвенных профилей может быть также обусловлена влиянием криогенных процессов. Слабовыраженные процессы профильной дифференциации глинистых минералов, обусловленные частичным разрушением/ растворением наиболее неустойчивых в кислой среде минералов, отмечены только в почвах тундровой зоны. Проявление этих процессов в почве со значениями рН, варьирующими в нейтральном–слабощелочном диапазоне, возможно, связано с формированием более кислых локальных участков в горизонте непосредственно под подстилкой, что не улавливается традиционными методами измерений рН в больших навесках.

В профиле мерзлотной палевой почвы Центральной Якутии наблюдается частичное растворение хлорита в верхних горизонтах с кислой и нейтральной реакцией среды, в то время как доля смектитовой фазы, которая более неустойчива в кислой среде, по профилю не изменяется. Можно предположить, что унаследованная смектитовая фаза, как и хлорит, растворяется/разрушается в верхних горизонтах профиля, но трансформация иллита в неупорядоченные слюда-смектитовые образования может поддерживать стабильное содержание смектитовой фазы. Соответственно, логично предположить, что процессы выветривания минеральной фазы в исследованной мерзлотной палевой почве более развиты, несмотря на отсутствие выраженных трендов профильной дифференциации глинистых минералов. Это предположение согласуется с наличием в профиле мощного гумусового горизонта и подтверждает высказанное ранее утверждение о серогумусовой природе гумусового горизонта палевых почв Центральной Якутии. Таким образом, в очередной раз поднимается вопрос о классификационной идентификации палевых почв Центрально-Якутской равнины как дерново-палевых с последовательностью горизонтов АY–ВPL–ВСА–ВСса.