Функционирование промышленных предприятий на юге Дальнего Востока, особенно связанных с угольным или горнорудным производством, привело к сокращению площадей плодородных почв за счет создания на их поверхности техногенные поверхностные образования (ТПО) в виде терриконов, отвалов, хвостохранилищ. Все они находятся на поверхности и активно функционируют в экосистеме, но не являются почвами по термину Докучаева, т.к. в них еще не сформировались генетические горизонты [3]. Эти поверхностные техногенные новообразования способствуют погребению почв под массой минерального материала, формированию полостей, оползанию и проседанию пород, выдавливанию пород, подстилающих полезное ископаемое, после его выемки. Наряду с этим на территории подземных выработок наблюдаются своеобразные процессы «забучивания», связанные с восходящим проникновением шахтных вод с растворенными в них газами и солями по микротрещинам и поровым пространствам почв и подстилающих пород.
Для частичного решения проблемных вопросов в данной статье рассматривается полевая морфологическая диагностика состояния почв как основного компонента любых природно-техногенных почвенных катен, а также материала ТПО – литостратов и артииндустратов — элемента любой техногенно-промышленной системы, связанной с эксплуатацией угольного месторождения.
Цель работы: изучить растительный покров и морфологические признаки почв и литостратов элементов катены.
Объекты исследования: Артемовская природно-техногенная почвенная катена, приуроченная к территории города Артема и охватывающая как естественные типы почв, так и нарушенные техногенной деятельностью человека. Занимает северо-западный склон, от вершины горы Артём до ручья, впадающего в оз. Орловское.
Полевая работа выполнена по общепринятым методикам. Название почв и материала ТПО дано по [3]. Кроме полевых натурных исследований и результатов лабораторных работ, использована база данных [1].
Первый элемент катены–почвы: буроземы типичные мелкие, развитые на северо-западном прямом склоне увала под пологом древесно-кустарникового разнотравья из Maackia amurensis (маакия амурская), Tilia mandshurica (липа маньчжурская), Quercus mongolica (дуб монгольский), Ulmus japonica (ильм японский), Corylus heterophylla (лещина разнолистная), Vitis amurensis (виноград амурский), Poa nemoralis (мятлик боровой), Potentilla fragarioides (лапчатка земляниковидная), Carex siderosticta (осока ржавопятнистая), Carex sordida (осока грязная), Doellingeria scabra (дёллингерия шершавая), Filipendula palmata (лабазник дланевидный), Aconitum albo-violaceum (борец бело-фиолетовый), Cacalia hastata (какалия, недоспелка копьевидная), Achnatherum, extremiorientale (чий дальневосточный), Adenophoraverticillata (бубенчик четырехлистный), Agrimonia coreana (репяшок корейский), Angelica cincta (дудник окаймленный), Asparagus schoberioides (спаржа шобериевидная), Astilbe chinensis (астильба китайская), Athyrium sinense (кочедыжник китайский), Bupleurum longiradiatum (володушка длиннолучевая), Cimicifuga dahurica (клопогон даурский), Cuscuta japonica (повилика японская), Artemisia stolonifera (полынь побегоносная), Artemisia rubripes (полынь красночерешковая), Euonymus sacrosancta (бересклет священный), Fimbripetalum radians (бахромчатолепестник лучистый), Galium spurium (подмаренник ложный), Galium boreale (подмаренник настоящий), Geranium eriostemon (герань волосистотычинковая), Lathyrus komarovii (чина Комарова), Ligularia fischeri (бузульник Фишера), Lysimachia clethroides (вербейник ландышный), Onoclea sensibilis (оноклея чувствительная), Plectranthus excisus (шпороцветник вырезной), Polemonium chinense (синюха китайская), Prenanthes tatarinowii (косогорник Татаринова), Pteridium aquilinum (орляк обыкновенный), Rubia chinensis (марена китайская), Sanguisorba officinalis (кровохлебка лекарственная), Angelica decursiva (дудник низбегающий), Sedum aizoon (очиток живучий), Synurus deltoides (сростнохвостник, синурус дельтовидный), Veronicastrum sibiricum (вероничник сибирский), Vicia unijuga (вика однопарная), Viola selkirkii (фиалка Селькирка), Angelica czernaevia (дудник Черняева), Saussurea grandifolia (соссюрея крупнолистная).
Морфологические признаки почв приводятся по разрезу 21А-2013, заложенному на верхней трети склона увала.
АY (0-15см) — серогумусовый горизонт, темно-бурый, среднесуглинистый, мелкокомковатый, рыхлый, влажный, густо пронизан корнями диаметром от 0.5 до 1.5 мм, влажный; переход постепенный.
ВМ (15-32 см) — структурно-метаморфический горизонт, желтовато-бурый, среднесуглинистый, непрочно комковатый, плотный, свежий, много мелких корней и отдельными фрагментами встречаются крупные корни диаметром до 2 см, плотный, влажный; переход постепенный.
С (32-74 см) — рыхлая почвообразующая порода, затронутая почвообразованием в степени, недостаточной для её идентификации как диагностического горизонта; буровато-желтый, среднесуглинистый, бесструктурный, очень много дресвы гранита, плотный; ниже выветрелый гранит — суглинисто-щебнистый элювий.
Второй элемент катены – почвы: абразёмы структурно-метаморфические – это почвы, лишенные верхних диагностических горизонтов в результате и естественной, и антропогенной водной эрозии, а также механического срезания.
Данные почвы охарактеризованы выработкой 22А-2013, морфологический профиль которой представлен оставшейся частью структурно-метаморфического горизонта ВМ (0-12 см), выходящей на дневную поверхность. Ниже залегает почвообразующая порода С (12-80 см). Как видим, изменение почв под действием эрозионных процессов достаточно ярко отразилось на их морфологии: произошло сокращение мощности профиля, уменьшение глубины залегания границ между генетическими горизонтами, приближение к дневной поверхности горизонта материнской породы.
Третий элемент катены – литостраты самозарастающего террикона (до 5-6 м высотой и 20-35 м длиной) пустых горных пород. Их поверхность покрыта разнотравно-кустарниковыми ассоциациями: Artemisia scoparia (Полынь веничная), Artemisia rubripes (Полынь красночерешковая), Calamagrostis epigeios (Вейник наземный), Trifolium hybridum (Клевер гибридный, К. розовый), Trifolium repens (Клевер ползучий), Trifolium arvense (Клевер пашенный ), Amphicarpea japonica (амфикарпея японская), Melilotus albus (Донник белый), Sonchus oleraceus (Осот огородный), Medicago lupulina (Люцерна хмелевидная), Onagra biennis (Ослинник двулетний). Поверхность терриконов подвержена эрозионным процессам. У подножья терриконов многочисленные углубления и микробугорки –– места выхода шахтных вод и газов. На поверхности из растительных группировок преобладает Eguisetum arvense (Хвощ полевой).
Материал террикона представлен выработкой 3А-2012.
Слой 1 (0-10 см) — естественный материал вмещающих горных пород в виде «пустой» породы серого и тёмно-серого цвета, с включением полуразложившихся или неразложившихся кусков бурого угля чёрного цвета диаметра от 3 до 10 см, свежего на ощупь, сверху задернован и ниже по слою пронизан корнями растений. Угли в своем составе имеют минеральные компоненты пирит, сидерит, кальцит, кварц, каолинит и другие глинистые минералы, которые представлены в них конкрециями, тонкими прожилками и отдельными зернами [2]. Наличие минерала из класса сульфидов – пирита в поверхностных условиях в контакте с агентами гипергенеза кислородом, углекислым газом, водой и др. приводит к его окислению, гидролизу, образованию концентрированных растворов [4].
Слой 2 (30-40 см) – пустая горная породы, свежая, бесструктурная, очень уплотненная, много включений неразложившегося угля, встречаются мелкие корни растений размером в диаметре от 0,5 до 2 мм.
Второй, оголенный (не покрытый растительностью) террикон литостратов представлен выработкой 1А-2013.
Слой 1 (0-22 см) — темно-серый гумусированный слой – затеки гумуса по ходам отмерших корней, неоднородного состава, свежий, с многочисленными включениями горной породы, пронизан корнями, рыхлый.
Слой 2 (22-40 см) — неоднородная масса, состоящая из кусков горной породы разной степени разложения, уплотнённая, серо-сизого цвета, свежая, встречаются корни разной длины и диаметром от 0,2 до 1 мм.
Четвертый элемент катены – артииндустраты сети терриконов из пород, частично претерпевших процессы внутреннего возгорания. Они представлены шлакообразным материалом с отдельными кусками природных углей. Вследствие этого морфологический профиль пёстрый, разноцветный (от оранжевого, сиреневого до жёлтого, синего, серого) с кусками разного размера (от 2 до 6 см) черной горной породы – бурого угля. Местное население использует этот материал для строительных целей. Местами поверхность терриконов покрыта растительностью из: Artemisia scoparia (Полынь веничная), Artemisia rubripes (Полынь красночерешковая), Ambrosia artemisifolia (Амброзия полынолистная), Falcata japonica (Фальката японская), Humulopsis scandens (Гумулопсис лазящий), Kalimeris incisa (Калимерис вырезной), Solanum nigrum (Паслен черный), Trifolium hybridum (Клевер гибридный, К. розовый), Trifolium pratense (Клевер луговой), Trifolium arvense (Клевер пашенный), Tripleurospermum inodorum (Ромашка непахучая), Sonchus oleraceus (Осот огородный).
Пятый элемент катены — почвы — тёмногумусово-глеевые забученные, развитые на закочкаренной поверхности межтерриконного пространства, покрытого влаголюбивой растительностью из: Ambrosia artemisifolia (Амброзия полынолистная), Artemisia rubripes (Полынь красночерешковая), Artemisia selengensis (Полынь селенгинская), Artemisia scoparia (Полынь веничная), Artemisia umbrosa (Полынь теневая), Acorus calamus (Аир, Ирный корень), Bidens frondosa (Череда олиственная), Beckmannia syzigachne (Бекмания восточная), Brachyactis ciliate (Брахиактис реснитчатый), Echinochloa crus-galli (Ежовник петушье просо), Eguisetum arvense (Хвощ полевой), Falcata japonica (Фальката японская), Kalimeris incise (Калимерис вырезной), Melilotus albus (Донник белый), Phragmites australis (Тростник обыкновенный), Persicaria hydropiper (Горец перечный, Водяной перец), Polygonum longisetum (Горей длиннощетинковый), Truellum sieboldii (Колючестебельник Зибольда), Typha laxmannii (Рогоз Лаксмана), Sonchus oleraceus (Осот огородный), Setaria glauca (Щетинник сизый).
Морфологическая характеристика приводится по выработке 4АЗ – 2012.
AU+G (2-24 см) — перемешанный тёмногумусовый горизонт с глеевым, черный с сизыми включениями – фрагментами глеевого горизонта, грубокомковатый, влажный, много корней травянистой растительности (до глубины 1,5-2 см задернован; переход постепенный.
G+С (24-60 см) — глеевый горизонт, перемешанный с почвообразующей породой, мокрый, бесструктурный сизый с бурыми пятнами и черными мазками, указывающими на процессы окисления железа и марганца. Со дна и стенок интенсивно поступает в выработку вода.
Морфологические признаки разреза 6АЗ-2013, выполненного год спустя вблизи выработки 4АЗ – 2012, подтвердили подтип почв и предположение о процессе забучивания почв на территориях ликвидированных шахт.
AU+G (1-20 см) – неоднородная масса перемешанного тёмногумусового горизонта с глеевым, черного цвета с включением сизых глеевых фрагментов, грубокомковатая, пронизана корнями от мельчайших до крупных размеров; переход заметный.
AU+G (20-40 см) — нижняя часть перемешанной массы тёмногумусового горизонта с глеевым, сырая, слабо оструктуренная, встречаются мелкие корни; переход постепенный и слабо заметен.
G+С (40-55 см) — глеевый горизонт, перемешанный с почвообразующей породой, мокрый, бесструктурный, вязкий, пёстрый сизо-бурый с преобладанием бурого цвета; фрагменты плотных горных пород – результат процесса забучивания.
Шестой элемент катены — почвы: темногумусово-глеевые типичные средне мелкие глубоко оглеенные, развитые на закочкаренной пойме ручья, впадающего в озеро Орловское, под пологом осоково-разнотравной растительности: Artemisia gmelinii, Sanguisorba officinalis, Synurus deltoids, Poa nemoralis, Atractylodes ouata, Calamagrostis brachytricha, Malus mandshurica, Lespedeza bicolor, Artemisia stolomnifera, Adenophora pereskiifolia, Doellingeria scabra, Serratula manshurica, Carex quadrifflora, Carex siderosticta, Lysimachia barystachys.
Почвы охарактеризованы выработкой 23А-2013.
AU (0-23 см) – темногумусовый горизонт, мокрый, чёрный, тяжелосуглинистый, комковато-глыбистый до бесструктурного, вязкий, обильно пронизан корнями, переход постепенный.
G (23-62 см) – глеевый горизонт, мокрый, тёмно-сизый, икрянисто-творожистой структуры, глинистый, вязкий, единично корни, со стенок сочится вода.
CG (62-76 см) – мокрый, сизый с охристыми пятнами, глинистый, крупно глыбистый, вязкий, единично корни, со стенок сочится вода.
Выводы:
— на территориях, охваченных угледобычей и последующей ликвидацией угольного производства, образуются природно-техногенные почвенные катены;
— изученная катена является репрезентативной для условий формирования техногенных поверхностных образований и антропогенно — преобразованных почв;
— материал ТПО – литостраты обладают свойствами горной породы, вынутой с очень большой глубины; частое возгорание терриконов литостратов приводит к спеканию частиц и переходу их в разряд артииндустратов;
— на закочкаренной поверхности межтерриконного пространства, покрытого влаголюбивой растительностью, при участии выходящих на поверхность шахтных вод и газов порового пространства, развивается новый подтип почв: тёмногумусово-глеевые забученные;
— результаты по морфологической диагностике почв, литостратов и артииндустратов природно-техногенной почвенной катены могут быть использованы службой мониторинга земель, а также службой земельного кадастра.
Список литературы:
- Дербенцева А.М., Черновалова А.В. Техногенно-промышленные системы: почвы и техногенные поверхностные образования. Ч.1. Физические, физико-механические и противоэрозионные свойства// Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2013621241. Дата госрегистрации в Реестре баз данных 25 сент. 2013.
- Китаев И.В. Золообразующие и малые элементы углей Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука, 1989. 138 с.
- Классификация и диагностика почв России / Авторы и составители: Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова.- Смоленск: Ойкумена, 2004. — 342 с.
- Яхонтова Л.К., Зверева В.П. Основы минералогии гипергенеза. Владивосток: Дальнаука, 2000. 331 с.[schema type=»book» name=»ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АРТЕМОВСКОЙ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ ПОЧВЕННОЙ КАТЕНЫ» author=»Щуковская Алена Андреевна, Брикманс Анастасия Владимировна, Дербенцева Алла Михайловна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-02″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]