Наиболее полные представления о генезисе, строении, составе и свойствах вулканических почв Камчатки в связи с активной деятельностью вулканов изложены в монографии И.А. Соколова [1973]. На территории полуострова им выделены зоны, отличающиеся степенью влияния пеплопадов на процессы почвообразования по мере удаленности от активных вулканических центров. В виду отсутствия в то время сведений о генетической принадлежности голоценовых вулканических пеплов, на которых образованы почвы Камчатки, предложенная в монографии широтная зональность интенсивности пеплопадов, как фактора почвообразования, связывалась только с вулканическими центрами на восточном побережье полуострова, характеризующимися активной современной деятельностью (рис. 1, а). Согласно разработанной И.А Соколовым схемы, вулканические почвы фактически всей территории Камчатки образованы на пеплах именно этих вулканов.
Полученные в 80–90 гг. прошлого столетия новые данные тефрохронологических исследований [Брайцева и др., 1985; Bursik и др., 1993; Мелекесцев и др., 1994; Брайцева и др., 1995, 1997; Мелекесцев и др., 1996] показали, что почвенный покров от юга полуострова вплоть до его центральной части образован на пеплах, преимущественно кислого состава, редких катастрофических кальдерообразующих извержений вулканов южной Камчатки. Деятельность вулканов восточной вулканической зоны, сопровождающаяся слабыми, часто повторяющимися извержениями пирокластического материала среднего и основного составов, оказывает влияние на почвообразование лишь в их окрестностях, не формируя вышеуказанную региональную зональность условий почвообразования. И только более крупные извержения вулканов северной группы этой зоны (Шивелуч, Безымянный, Толбачик) влияют на образование почв обширной территории на севере полуострова (рис. 1, б).
Проведенное нами сопоставление контуров зон, выделенных И.А Соколовым [1973], с ареалами идентифицированных и датированных пирокластических отложений показало, что генезис почв Камчатки обусловлен, не разной удаленностью от вулканов, а их связью с вулканическими центрами, находящимися в разных стадиях своего развития [Захарихина, 2008]. В самом общем виде для вулканической деятельности характерна длиннопериодная цикличность. Самая первая, наиболее молодая (базальтоидная) стадия активного роста вулкана (вулканического центра) характеризуется часто повторяющимися извержениями незначительного количества пирокластического материла преимущественно базальтового, андезито-базальтового составов. Далее наступает длительный период покоя, который может заканчиваться крупным кальдерообразующим извержением, продукты которого имеют риолитовый, риолито-дацитовый составы. Внутри образовавшейся кальдеры может начаться формирование нового базальтового конуса, и цикл может повториться. Каждой стадии соответствуют свои комплексы пирокластических отложений, имеющие определенный петрохимический состав и характерный объем извергнутого материла [Макдональд, 1975; Действующие вулканы Камчатки, 1991].
Выделяется комплекс факторов влияния вулканизма на почвообразование, характерный для разных стадий развития вулканов, включающий масштаб (объем, дальность разноса пеплов), частоту извержений и состав их продуктов.
Рис. 1. Районирование территории Камчатки по влиянию интенсивности пеплопадов на процессы почвообразования по И.А. Соколову [1973] (а) и проведенное с учетом деятельности вулканических центров, находящихся в разных стадиях развития [Захарихина, 2008б] (б):
а) 1 – зона слабых пеплопадов, 2 – зона умеренных пеплопадов, подзона ослабленных пеплопадов, 3 – зона умеренных пеплопадов, 4 – зона интенсивных пеплопадов.
б) 1 – область влияния андезитовых пеплов слабых, часто повторяющихся извержений на ранней стадии развития вулканов: 1.1 – район влияния пеплопадов более древних извержений вулкана Шивелуч; 1.2 – район влияния пеплопадов современных извержений вулканов северной группы, включая современные извержения вулкана Шивелуч; 2 – область влияния риолито-дацитовых пеплов редких катастрофических извержений на зрелой кальдерообразующей стадии развития вулканов: 2.1 – территория развития почв, сформированных на древних пеплах извержений вулканов Опала и Ксудач; 2.2 – район распространения почв, поверхностные горизонты которых образованы на пеплах современного извержения вулкана Ксудач, погребенные горизонты – на древних пеплах извержений вулканов Опала и Ксудач; 2.3 – территория развития почв, образованных на древних кислых пеплах неопознанной принадлежности; 2.4 – локальные ареалы влияния современных пеплопадов вблизи действующих вулканов; 3 – территория с несущественным влиянием пеплопадов; 4 – район распространения почв, образованных на пеплах вулканов южной Камчатки, переслаивающихся с пеплами дальнего переноса (Курильские острова).
На основе различий во влиянии разного вулканизма на процесс почвообразования выделено две почвенных провинции Камчатки (рис. 2):
1. Южная, для которой типичными являются почвы, образованные преимущественно на пеплах вулканов южной Камчатки (Опала, Ксудач, Курильское озеро). Последние находятся в зрелой фазе развития вулканизма – с редко происходящими крупными кальдерообразующими извержениями, продукты которых имеют риолитовый и риолито-дацитовый составы.
2. Северная, в пределах которой развиты почвы, сформированные на пеплах вулканов северной группы Камчатки (Шивелуч, Толбачик, Безымянный, Ключевская сопка), находящихся в молодой базальтоидной стадии развития с часто происходящими извержениями незначительного количества пирокластического материла преимущественно базальтового, андезито-базальтового составов.
Рис. 2. Провинции и районы вулканических почв Камчатки: 1 – районы внутри почвенных провинций, в пределах Северной провинции: I – Восточный, II – Западный; в пределах Южной провинции: I – Западный, II – Центральный, III – Юго-Восточный; 2 – возраст приповерхностных пеплов (лет); 3 – граница между почвенными провинциями; 4 – границы районов внутри провинций; 5 – граница между почвами, поверхностные горизонты которых сформированы на пеплах идентичного состава вулканов Опала и Ксудач в пределах Центрального района Южной провинции; 6 – локальные ареалы свежих пеплов вблизи действующих вулканов Камчатки; 7 – места заложения опорных почвенных разрезов.
По типичному строению почвенных профилей в пределах Южной провинции выделено три района, в Северной – два.
Для Западного района Южной провинции характерны вулканические охристые типичные почвы, для Юго-Восточного – вулканические слоисто-охристые. В Центральном районе Южной провинции наиболее распространены вулканические охристые типичные, в его южной части, расположенной в непосредственной близости к вулканам южной Камчатки, локальными участками развиты вулканические слоисто-охристые почвы. В Восточном районе Северной провинции (вблизи вулканов северной группы) распространены слаборазвитые слоисто-пепловые почвы, на удалении от вулканов северной группы в Западном районе Северной провинции – вулканические слоисто-охристые и охристые типичные почвы.
Почвы Южной провинции, развитые на кислых пеплах вулканов, находящихся в зрелой кальдерообразующей стадии развития, характеризуются более низким содержанием большинства химических элементов, слабой степенью насыщенности основаниями, более кислой реакцией среды, при относительно большем содержании гумуса и хорошо выраженных иллювиальных процессах. Почвы Северной провинции, образованные на пеплах современных извержений вулканов, находящихся в ранней базальтоидной стадии развития, имеют более богатый элементный состав, относительно повышенную степень насыщенности основаниями и более основную реакцию среды. Содержание гумуса в них пониженное, иллювиальные процессы не выражены.
Редкая периодичность крупных кальдерообразующих извержений вулканов южной Камчатки способствовала образованию в пределах Южной провинции повсеместно распространенных охристых горизонтов (BAN), формирование специфических свойств которых связано с продолжительным периодом нахождения их в зоне активного почвообразования под поверхностными органогенными горизонтами (от 622 до 5140 лет по имеющимся данным радиоуглеродного датирования). Наличие охристого горизонта в вулканических почвах является индикатором длительных перерывов активной вулканической деятельности.
При перекрытии почвы пепловым материалом процессы иллювиирования прерываются и преобладающим становится процесс гумусонакопления. Зрелый поверхностный органогенный горизонт формируется за период времени порядка 100 лет.
В целом вулканические почвы Камчатки, формирующиеся на слабовыветрелых, инертных и геохимически обедненных вулканических пеплах, характеризуются низкими фоновыми содержаниями большинства химических элементов относительно их общей распространенности в почвах континентов. В число элементов, встречающихся в надкларковых концентрациях в разных районах почвенных провинций Камчатки, входят – Sc, V, Cr, Mn, Co, Cu, Zn, Ag и P. Наиболее низкие содержания в почвах характерны для B, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Ba, Pb.
Более высокие фоновые содержания большинства элементов характерны для вулканических почв, образованных на основных и средних пеплах, в сравнении с почвами, развитыми на кислых пирокластических отложениях, что согласуется с особенностями геохимического состава вулканических пеплов Камчатки и кларками элементов в аналогичных типах магматических горных пород.
Общую геохимическую специализацию вулканических почв Камчатки определяют P, Cu и Se, что выражается в их устойчивых надкларковых фоновых содержаниях для всех выделенных почвенных районов. Это обусловлено наличием сходных геохимических особенностей для почвоподстилающих вулканических пеплов различного петрохимического состава.
Низкий геохимический потенциал вулканических почв Камчатки обусловлен их «оторванностью» от выветривающихся пород геологического основания, бедностью элементного состава вулканических пеплов, выполняющих роль почвообразующих пород, природно-климатическими условиями, не способствующими выветриванию пеплов, и физико-химическими свойствами почв, мало благоприятными для накопления легкоподвижных форм элементов, поступающих со свежими пеплами в процессе вулканических извержений.
Общий уровень обеспеченности вулканических почв Камчатки для растений подвижными формами Mn, Co, Mo и Zn низкий. Обеспеченность почв Cu в Северной провинции – средняя, в Южной провинции – низкая, в зоне современных пеплопадов – высокая.
Фоновое санитарно-гигиеническое состояние вулканических почв Камчатки в целом может быть признано благополучным. Валовые содержания Mn, Ni, Pb и Sb значительно ниже ПДК. Наиболее «чистыми» являются почвы Южной почвенной провинции, сформированные на кислых пеплах. Превышения нормативов отмечаются только в почвах, сформированных на пеплах среднего и основного петрохимических составов, максимально для Cr 3.34 ПДК, повсеместно для Сu от 1.07 до 1.36 ПДК и отчасти для V 1.20 ПДК, Zn 1.10 ПДК, Cr 1.02 ПДК, As 1.53 ОДК. Содержания подвижных форм всех контролируемых элементов (Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn и Cd) в почвах обеих почвенных провинций Камчатки значительно ниже ПДК.
Публикации по теме:
1. Захарихина Л.В. Почвообразование в условиях вулканизма. В сб. Тез докл. Второй международной научной конференции “Вулканизм и биосфера” Туапсе, 2000. С. 67.
2. Захарихина Л.В. Географические особенности распределения и генезис почв в условиях активного вулканизма // Вестник ДВО РАН. 2002. № 6. 14 с
3. Захарихина Л.В., Шоба С.А. О динамике почвообразования в условиях активного вулканизма // Вестник МГУ, сер. 17 почвоведение. № 4. 2003. С. 55-62.
4. Макеев А.О., Алябина И.О., Брайцева О.А., Захарихина Л.В., Карпачевский Л.О., Маречек М.С., Сахаров А.А., Таргульян В.О., Шоба С.А. География, генезис и эволюция почв Камчатки на основе изучения почвенно-пирокластического чехла // Почвы - национальное достояние России. Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов. 9-13 августа 2004 г. Книга 1. Новосибирск: "Наука-Центр", 2004. С. 252–254.
5. Захарихина Л.В. Эволюция современного и голоценового почвообразования в условиях вулканизма. Там же. С. 89.
6. Захарихина Л.В., Рассохина Л.И., Литвиненко Ю.С. Ландшафтно-геохимические особенности территорий рудных месторождений Камчатки // География и природные ресурсы. № 1. 2005. С. 103-109.
7. Захарихина Л.В. Некоторые вопросы эволюции вулканических почв Камчатки // Вестник КРАУНЦ. 2005. № 5. С. 1367–1383.
8. Литвиненко Ю.С., Захарихина Л.В. Геохимия почв территорий рудных месторождений Камчатки // Материалы II Международной научно-практической конференции «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преробразованных экосистем». Иркутск. 2006. С 155-158.
9. Захарихина Л.В. Почвообразование на кислых и основных разновозрастных вулканических пеплах // Почвоведение. 2006. № 9. С. 1229–1236.
10. Zakharikhina L.V. Soil formation on acid and basic volcanic ashes of different ages in Kamchatka // Eurasian Soil Science. 2006. № 9. P. 1229–1236.
11. Литвиненко Ю.С., Захарихина Л.В. Почвенные провинции Камчатки и их геохимическая характеристика // Вестник КРАУНЦ. Науки о земле. 2008 № 1 выпуск № 11.
12. Zakharikhina L.V., Litvinenko Yu.S. The role of volcanic ash in formation of soil and vegetative cover in the present-day explosive volcanism area. Journal of Volcanology and Seismology. – 2008. № 1. Р. 16-29.
15. Захарихина Л.В. Провинции почв Камчатки, различающиеся составом и возрастом вулканических пеплов, на которых они образованы // Вестник Томского государственного университета, серия биология. 2009. № 2(6). С. 95–111.
16. Карпачевский Л.О., Алябина И.О., Захарихина Л.В., Макеев А.О., Маречек М.С., Радюкин А.Ю., Шоба С.А., Таргульян В.О. Почвы Камчатки. М.: Недра, 2009 г. 223 с.
17. Захарихина Л.В., Литвиненко Ю.С. Геохимические особенности вулканических почв Камчатки // Почвоведение. № 4. 2010. С. 412–421.
18. Zakharikhina L.V., Litvinenko Yu.S. Geochemical specificity of volcanic soils of Kamchatka. Eurasian Soil Science. – 2010. - № 4. Р. 380-389.
21. Захарихина Л.В. Особенности почвообразования и геохимии почв в условиях активного вулканизма (на примере Камчатки): Дис. … д-ра. биол. наук.– Новосибирск, 2010.– 310 с.
22. Захарихина Л.В., Литвиненко Ю.С. Генетические и геохимические особенности почв Камчатки. М.: Наука, 2011 г. 245 с.
23. Захарихина Л.В. Генезис почв Камчатки. Материалы VI съезда Докучаевского общества почвоведов.– Петрозаводск: «Наука-Центр», 2012. С. 156.
25. Zakharikhina L.V., Litvinenko Yu.S. Specific Features of the Morphology of Volcanic Soils in the Altitudinal Zones of Kamchatka. Eurasian Soil Science. Vol. 46, No. 6, pp. 611—621. Pleiades Publishing, Ltd., 2013.
31. Захарихина Л.В., Литвиненко Ю.С. Вулканизм и геохимический потенциал почв в холодных гумидных условия. Материалы Международной научной конференции "Экология и биология почв". Южный федеральный университет. г. Ростов-на-Дону. 2014. С. 71-75.
32. Захарихина Л.В., Литвиненко Ю.С. Молодой и зрелый вулканизм и современная концепция образования андосолей (на примере Камчатки). Материалы всероссийской научной конференции. Почвы Дальнего Востока России: генезис, география, картография, плодородие, рациональное использование и экологическое состояние». Биолого-почвенный институт ДВО РАН. г. Владивосток. 2014. С. 13-16.