2.2 Континентальная сибирская тайга
На Ландшафтной карте СССР М 1 : 2 500 000 подобные ландшафты показаны в Западной Сибири и частично в Восточной Сибири (Енисейский кряж, Приангарье, Саяны). Таким образом, на карте объединены немерзлотные и мерзлотные районы. Однако геохимическое значение многолетней мерзлоты столь значительно, что сибирские таежные ландшафты мы разделим на два самостоятельных отдела: таежно-мерзлотный и таежный без многолетней мерзлоты
2.2.1 Таежный без многолетней мерзлоты ландшафт
Данные ландшафты детально изучены Е.Г. Нечаевой на Обь-Иртышском междуречье. По ее данным, биомасса древесного яруса здесь достигает 3000 ц/га. Масса трав, естественно, много ниже, но роль их в бике тем не менее значительна, особенно в круговороте Si, Al, Ti, Mg, Ba, Sr, Pb, Cu. Говоря о вещественно-энергетической стороне бика, Е.Г. Нечаева вводит понятие о его функциональном ядре, которым является углеродно-кальциевый комплекс. Детально охарактеризована водная миграция, которую автор трактует как функцию бика. Так, одна малая таежная река за год выносит (в тоннах): органического вещества — 774, СаО — 546, Na2O — 218, MgO — ПО, SiO2 — 108, SO3 — 51, К20 — 31, А12О3 — 11, Fe2O3 — 5, Р2О5 — 1,75 и МпО — 0,55 (средний расход воды за год — 0,2 м3/с, сухой остаток — 0,3 г/л).
Е.Г. Нечаева охарактеризовала ландшафты кислого и кисло-глеевого классов, сформировавшиеся на четвертичных отложениях. Это несколько видов, относящихся к I роду (плоские равнины). К этому же роду относятся и весьма своеобразные ландшафты южной тайги Зауралья в области древнего пенеплена, перекрытого маломощными четвертичными отложениями. Неглубоко залегающие здесь изверженные и метаморфические породы и их коры выветривания находятся в пределах ландшафта и во многом определяют его геохимические особенности. Выделяются виды на древней коре выветривания, на гранитоидах, на пегматитовых полях и др. Эту группу видов мы предложили именовать мурзинскими ландшафтами (по селу Мурзинка — центру древнего горного промысла, где в примитивных копях начиная с XVII в. шла добыча драгоценных камней из пегматитовых жил. В Мурзинке изучал пегматиты А.Е. Ферсман).
Южнотаежные равнины Западной Сибири не подвергались оледенению и пережили сложную историю. В прошлом здесь был более сухой климат, ландшафт, вероятно, относился к переходному (Н-Са) классу. В настоящее время карбонаты в четвертичных глинах и суглинках залегают на глубине 2—3 м, в ландшафте много геохимических реликтов (второй гумусовый горизонт в почвах и др.).
Особенно разнообразны виды в ландшафтах II и III рода — сформировавшихся в условиях расчлененного рельефа возвышенностей и гор. Отметим во II роде ландшафты Салаира и Кузнецкого Алатау на древней коре выветривания, в III — ландшафты Алтая на метаморфических и изверженных породах.
2.2.2 Таежно-мерзлотный ландшафт
Больше всего развита многолетняя мерзлота в северной и средней тайге Сибири. В Восточной Сибири она встречается и в южно-таежных ландшафтах. Еще шире ореол мерзлоты был в ледниковые эпохи, когда она распространялась не только на современные южно-таежные районы, но на лесостепи и степи (например, в Центральном Казахстане). Поэтому во многих немерзлотных ландшафтах встречаются реликты эпохи многолетней мерзлоты.
Биомасса, ежегодная продукция, самоорганизация и устойчивость мерзлотной тайги ниже, чем в немерзлотной, однако соотношения между Б и П близки. К равен 0,53—0,54.
Миграция элементов в многолетне мерзлом слое резко ослаблена, близкое его залегание от поверхности уменьшает мощность ландшафта, резко сокращает подземный сток, благоприятствует оглеению. Кроме льда мерзлые породы содержат и жидкую воду, не замерзающую при отрицательной температуре. Такая вода мигрирует в сторону более низких температур: зимой и осенью — к земной поверхности, весной и летом — в обратном направлении. В результате вымораживания происходит выпадение солей, накопление их в деятельном слое. Чаще всего это подвижные соединения Fe и Мп. При таянии льда соли Са и Mg (хлориды, сульфаты, карбонаты) переходят в раствор, а Са осаждается согласно известной реакции:
Са2+ + 2НСО3- X СаСО3 + СО2 + Н2О
Этим некоторые авторы объясняют низкое содержание Са и СО2 в маломинерализованных водах мерзлотных районов, увеличение в них роли Na и Mg (иногда Mg > Са), формирование гидрокарбонатно-натриевых вод.
Многолетнемерзлые толщи — это не зона геохимического покоя, т.к. здесь протекают ионный обмен, окислительно-восстановительные реакции, возможна и ослабленная миграция. Гипергенез при низких температурах И.А. Тютюнов назвал криогенезом, для которого характерны повышенная растворимость газов в водах (в том числе СО2 и О2), понижение рН вод, усиление выщелачивания карбонатов. Миграция в мерзлых толщах происходит в результате передвижения пленочной влаги и растворенных в ней веществ, меньшее значение имеет диффузия. В мерзлых грунтах коллоиды коагулируются, что приводит к накоплению в почвах и коре выветривания пылеватой фракции — продукта агрегации. В результате сезонных криогенных процессов выпучивается и сортируется по крупности каменный материал, поэтому в почвах с поверхности залегает щебнистый горизонт, а под ним — суглинистый с щебнем. При крайнем выражении этого явления образуются скопления крупнообломочного (глыбистого) материала — курумы, геохимия которых детально изучена И.А. Морозовой, Т.Т. Тайсаевым и другими исследователями. К этой же категории явлений относится образование пятен медальонов, морозобойное растрескивание почв. Даже на выположенных склонах (5—10°) развита солифлюкция, причем смещение достигает многих сотен метров. В результате на рудных месторождениях формируются оторванные ореолы рассеяния.
Маломощный деятельный слой полностью охвачен почвенными процессами; в мерзлотных ландшафтах кора выветривания часто совпадает с почвой. Низкая температура деятельного слоя ослабляет работу микроорганизмов, избыточное увлажнение понижает интенсивность бика, почвообразовательный процесс приобретает новые черты, формируются особые типы мерзлотных почв — таежных ожелезненных, палевых таежных, мерзлотных болотных и т.д.
Грунтовые воды в районах сплошной мерзлоты превратились в лед, в связи с чем большую роль приобрел поверхностный и внутрипочвенный сток. В руслах рек благодаря утепляющему влиянию вод мерзлота часто залегает глубоко, и здесь возможно поступление в долину подмерзлотных вод. В местах их разгрузки образуются наледи, с которыми связан термодинамический барьер Н6—Н7. За счет понижения давления и выделения СО2 в наледь поступают карбонаты Са, Mg, Fe и Мп. Летом после таяния льда на поверхности почвы остаются соли. П.Ф. Швецов назвал такие пространства наледными геохимическими полями, И.А. Морозова — наледными полянами. В районе Удоканского месторождения медистых песчаников (Забайкалье) на этих полянах И.А. Морозова установила комплексный окислительно-сорбционный геохимический барьер (Си, Ag, Bi).
Стекающие по мерзлой почве атмосферные воды растворяют большое количество органических веществ. Поэтому поверхностные склоновые воды отличаются большой цветностью, малой минерализацией (10—20 мг/л), низким рН (4,0—4,6) и резко выраженным преобладанием в анионном составе SO42" (HCO3- почти нет). По В.Н.
Щетникову, после сильных дождей почвы промываются столь энергично, что водные вытяжки так же мало минерализованы, как атмосферные осадки. В половодье и при сильных паводках речные воды также по общей минерализации не отличаются от атмосферных осадков. В холодной воде органические соединения окисляются медленно, воды особенно далеки от равновесия. Даже в горных районах реки имеют коричневую богатую РОВ воду. По И.Б. Никитиной, ультрапресные воды мерзлотных ландшафтов Алданского нагорья на силикатных породах содержат от 20 до 80 мг/л минеральных веществ, среди которых преобладает Si, Ca, Mg и НСО3". РОВ (в основном фульвокислоты) составляют от 10 до 75% растворенных веществ, причем фульвокислот в 5 —10 раз больше, чем гуминовых кислот. Fe, Al, Ti, Mn, V, Си, Ni, Zn и другие металлы мигрируют в коллоидной форме или в комплексах с органическими кислотами, в то время как Si, Na, К, SO42" и С1- преимущественно в форме истинных растворов. Основным геохимическим фактором, определяющим подвижность и формы миграции элементов, а также рН и содержание СО2, является растворенное органическое вещество. Между его содержанием и количеством в водах Fe, Al, Cu, Zn существует прямая корреляция. Поэтому в подобных условиях такие параметры элементов, как ионный радиус, валентность, отходят на второй план: различные элементы, входя в состав РОВ, мигрируют с близкой интенсивностью. Однако это лишь общая закономерность, которая может нарушаться. Так, по Л.Г. Филимоновой, в нижней части элювиальных почв таежно-мерзлотных ландшафтов Алданского нагорья развит окислительный барьер А2, на котором осаждаются органоминеральные соединения. В связи с этим проникающие глубже надмерзлотные воды бедны РОВ.
Подчиненные ландшафты в кислой мерзлотной тайге представлены заболоченными лесами и болотами. Почвенно-грунтовые и поверхностные воды — ультрапресные. В формировании их ионного состава важная роль принадлежит атмосферным осадкам (особенно для С1 и Na). Однако основное значение имеют процессы разложения растительных остатков. С целью разработки рациональной методики геохимических поисков детально изучены донные осадки (В.В. Поликарпочкин, М.А. Константинова, Э.Г. Абисалов, Г.А. Белоголовов и др.).
В отделе таежно-мерзлотных ландшафтов выделяются 3 семейства: северная, средняя и южная тайга, в своем распространении подчиняющихся широтной зональности и высотной поясности. Геохимическая систематика этих ландшафтов, кроме отмеченных ранее факторов, должна учитывать и особенности распространения мерзлоты — мощность деятельного слоя, сплошной или островной характер мерзлоты, мощность многолетнемерзлых пород, существование межмерзлотных и подмерзлотных вод. Даже в районах распространения сплошной мерзлоты на участках зон разломов, озерных впадин, русел крупных рек, сульфидных месторождений встречаются талики.