Классификация ландшафтов

Классификация по уровням позволяет систематизировать имеющиеся многочисленные данные о состоянии окружающей среды, составлять карты геохимических ландшафтов различных масштабов и таким образом решать важнейшие прикладные задачи, связанные с проблемами окружающей среды и поисков месторождений полезных ископаемых.

Первый классификационный уровень

На первом (самом высоком) таксонометрическом уровне А.И. Перельманом предложено учитывать основные формы движения материи. В соответствии с этим, на рассматриваемом уровне ландшафты в зависимости от преобладания в них основного вида миграции можно разделить на: абиогенные, биогенные и техногенные.

Основная отличительная черта абиогенных ландшафтов – отсутствие биогенной миграции элементов, а, следовательно, биологического круговорота элементов. К таким ландшафтам относятся центральные части Антарктиды и Гренландии, а также хребты и вершины гор, покрытые ледниками. В пределах этих ландшафтов преобладают механическая и физико-химическая миграция элементов. Кроме того, в абиогенные ландшафты все больше попадает элементов за счет процессов техногенеза.

В биогенных (природных) ландшафтах всегда существует биологический круговорот элементов, а ведущим видом миграции элементов обычно является биогенные. Механическая и физико-химическая миграции в этих ландшафтах, как правило, играют подчиненную роль. Следует отметить, что все большая часть биогенных ландшафтов испытывает постоянно растущее антропогенное (техногенное) воздействие.

В техногенных ландшафтах биологический круговорот элементов в значительной степени нарушен, а определяющим видом является техногенная (социальная) миграция, аналогов которой по комплексу элементов свойственных их техногенным соединениям и дальности их перемещения в природе практически нет.

Выявляется общая тенденция к постепенному переходу биогенных ландшафтов в техногенные и к всё возрастающей скорости формирования ноосферы.

Второй классификационный уровень

На втором классификационном уровне деление биогенных ландшафтов базируется на особенностях биогенной миграции элементов, оценка которых включает учет количественной роли биогенной миграции и скорости перехода элементов в форму, соответствующему основному виду миграции (в природных ландшафтах это – скорость перехода элементов из водных растворов, газовых смесей и минеральной формы в биогенную). Кроме того, в определенной мере учитывается и скорость обратного перехода, связанного в биогенных ландшафтах с разложением растений (их отдельных частей), поступающих после опада и отмирания в почву. Основными показателями для такого учета служат величины общей биомассы (Б) и ежегодной продукции (П). По изменению отношения биомассы к ежегодной продукции среди биогенных ландшафтов выделяют пять групп: 1) леса; 2) степи (луга, саванны); 3) пустыни; 4) тундры и верховые болота; 5) примитивные пустыни. Их формирование и обычная зональность размещения в основном определяются климатом. Группы в свою очередь подразделяются на типы в зависимости от изменения отношения lg П \ lg Б (коэффициент К).

Так содержание цинка в листьях бука почти в три раза выше, чем в листьях граба, отличающихся более высокой концентрацией стронция. В таблице 4.1 приводятся содержания элементов в различных растениях, произрастающих в одинаковых ландшафтно-геохимических условиях Западного Кавказа.

Таблица 4.1 - Содержание элементов в различных растениях

Примечание: Среднее содержание (n*10^-3, %) некоторых элементов в золе хвои и листьев деревьев, произрастающих в одинаковых ландшафтно-геохимических условиях Западного Кавказа.

Техногенные ландшафты на втором уровне также как и биогенные, следует классифицировать с учетом ведущего вида миграции, в данном случае – биогенной.

Исходя из этого, техногенные ландшафты разделяются на: сельскохозяйственные, промышленные, лесотехнические, ландшафты населенных пунктов (селитебные), искусственных водоемов и дорожные ландшафты. В сельскохозяйственных ландшафтах значительная роль принадлежит биогенной миграции. При изучении сложного процесса миграции элементов в с/х ландшафтах, кроме их вывоза с урожаем, необходимо учитывать и процесс постоянного техногенного поступления в почвы целого ряда элементов, которые связаны, в основном, с внесением удобрений. Элементы, вносящиеся техногенным путем в сельскохозяйственные ландшафты, в основном находятся в минеральной форме и в виде соединений, часто не имеющих природных аналогов.

Третий классификационный уровень

Все ландшафты разделяются в зависимости от особенностей миграции химических элементов непосредственно в почвах, т.к. в почвах природных ландшафтов наблюдается наибольшее напряжение геохимических процессов, при этом, максимум характерен для гумусового горизонта, который можно считать своеобразным геохимическим центром.

Кроме того почвы – это важнейшее звено, связывающее почвоподстилающие породы и воды (т.е. постоянные и основные природные источники элементов, поступающих в ландшафт) с приземной атмосферой и живыми организмами.

Перемещение элементов в почвах во многом определяется такими факторами как режим кислорода и серы (окислительные и восстановительные обстановки), щелочно-кислотные условия и набор типоморфных минералов.

В различных ландшафтных условиях выделяются три окислительно-восстановительных обстановки: 1) окислительная со свободным кислородом; 2) глеевая, восстановительная без свободного кислорода и без сероводорода; 3) сероводородная.

Щелочно-кислотные условия несколько условно разделяются на: сильнокислые(рН)- меньше 3х; кислые и слабо кислые(pH-3-6, 5); нейтральные и слабо щелочные(pH – 6, 5-8, 5); сильно щелочные(pH – более 8, 5).

Четвертый классификационный уровень

На этом уровне биогенные и техногенные ландшафты разделяются с учетом особенностей воздушной (атмосферной) миграции элементов. Выделяются следующие ландшафты: 1) подверженные воздушной эрозии; 2) не подверженные воздушной эрозии; 3) с современным отложением эолового материала.

Пятый классификационный уровень

На этом уровне ландшафты подразделяются с учетом геоморфологических особенностей района. При проведении мелкомасштабных исследований, охватывающих большие территории, а также при работе в горных условиях рекомендуется выделять ландшафты: 1) равнинных областей; 2) низкогорья и среднегорья; 3) высокогорных областей. Эти ландшафты отличаются по интенсивности процессов миграции, определяющейся в основном силами гравитации.

Шестой классификационный уровень

На этом уровне деление ландшафтов происходит с учетом изменения состава коренных горных пород, на которых и под влиянием которых происходит формирование почв. Для выделения различных ландшафтов необходимо в первую очередь классифицировать осадочные породы, карбонатно-терригенные и терригенные. Такое разделение обусловлено их большим влиянием на карбонатность и щелочность почв.

Магматические породы при классификации ландшафтов разделяются на кислые и основные. Выделяются интенсивно метаморфизованные породы.

Мелкомасштабное ландшафтно-геохимическое районирование территории весьма важно для обоснования методики геохимических поисков рудных месторождений. В задачу его, в частности, выделение районов, в которых производство наземных литохимических является не эффективным и должно быть заменено на гидро, - атмо, - или биогеохимическое либо выполняться в варианте глубинных поисков.

Геохимические съемки (цель, задачи, условия проведения)

Исследования геохимического поля с целью поисков месторождений полезных ископаемых ведутся методами геохимических съемок. В основе геохимических методов поисков месторождений полезных ископаемых лежат четыре важнейших положения геохимии, имеющие первостепенное прикладное значение и подтвержденные бесспорными опытными данными: а) повсеместное распространение химических элементов во всех геосферах – что подтверждается результатами химических анализов любых горных пород, минералов, природных вод, органических образований. Даже в оптически прозрачном моно-кристале кварца обнаруживаются содержания Fe, S, Pb, Cu, As, Au, Ag, Na, K, Mg и других элементов непредусмотренных формулой минерала –SiO_2, присутствие которых не может быть объяснено с позиций изовалентного или гетеровалентного изоморфизма. Отражением всеобщей распространенности элементов служат цифры их Кларков (по В.И.Вернадскому). В таблице 4.2 приведены сведения о содержании элементов в различных геосферах.

Таблица 4.2 - Сведения о содержании элементов в геосферах

б) непрерывная миграция элементов во времени и пространстве находит отражение как в гигантских тектоно-магматических процессах, преобразующих земную кору, так и в тончайших химических реакциях, протекающих в живом веществе, в непрерывном поступательном развитии окружающего мира. Как мы уже знаем – миграция химических элементов определяется многочисленными внутренними и внешними факторами. Различия в миграционной способности химических элементов приводят к их дифференциации и возник-новению природных образований с различными количественными соотношениями между элементами. Результатом этого являются, при качественном единообразии, различия и непостоянство содержаний элементов в любых точках земного пространства. Процессы концентрации и рассеяния химических элементов характеризуют две взаимосвязанные и взаимно-противоположные стороны единого процесса миграции элементов. в) многообразие видов и форм существования элементов в природе – находит отражение во множестве тех природных химических соединений, механических смесей и растворов, которые они образуют в различных агрегатных состояниях, и многообразии физико-химических связей между элементами. Наряду с минеральной формой существования элементов, насчитывающей около 3000 видов, широко проявлены - безминеральные формы, которые для гидросферы, биосферы и атмосферы служат основной формой существования большинства химических элементов (N, H, Ar, Cl, F, B). Характерное для литосферы нахождение элементов в форме диагностируемых минералов дополняется их присутствием в форме нераспознаваемых собственных субмикроскопических минералов, в виде разнообразных изоморфных и неизоморфных твердых растворов, водных внутрипородных млекулярно-пле-ночных растворов или внутрикристаллических газово-жидких включений, а также в состоянии сорбции (гидрозоли, гидрогели, коллоиды). Нахождение элементов в безминеральной форме в виде неопределенных, переменных по составу примесей к минералам, не предусмотренных их формулами и стехиометрическими соотношениями – это прямое следствие повсеместного распространения химических элементов; г) преобладание рассеянного состояния элементов над концентрированным, особенно для рудообразующих элементов. В процессе миграции химических элементов, с учетом многообразия видов и форм их существования, возможно возникновение природных образований, с практически любым (весьма низким или очень высоким) содержанием конкретного элемента. Противоречащими закону В.И.Вернадского являются содержания элемента равные -0 или 100 %. При этом нельзя установить какую-либо объективную границу между низкими содержаниями элемента, отвечающими его рассеянному состоянию и высокими содержаниями, соответствующими концентрированному состоянию. Поэтому уместно ограничиться определением двух крайних состояний, понимая под рассеянным состоянием элемента содержания, близкие к его Кларку (Ск), а под концентрированным – близкие к его содержаниям в полезных ископаемых, из которых этот элемент извлекается в промышленных целях (Ср). Рассеянное состояние элементов -это их естественное, нормальное состояние, а концентрированное состояние – отклонение от нормы или аномальное.

В основе геохимических съемок лежит систематическое измерение содержаний химических элементов вдоль заранее выбранных направлений – профилей или маршрутов. Система таких профилей геохимического опробования, распространенных по площади (или на глубину), образуют участок поисковой геохимической съемки, а выявленные при этом геохимические аномалии рассматриваются в качестве объектов, подлежащих оценке. В зависимости от опробуемого вещества, по наименованию исследуемых геосфер различаются: литохимические, гидрохимические, атмохимические (газовые) и биогеохимические методы поисков и одноименные им виды геохимических съемок.

По условиям производства различают наземные (пешеходные и автомобильные), воздушные (самолетные и вертолетные) и подземные геохимические съемки. Геохимические съемки выполняются с отбором и без отбора проб (замеры приборами), с точечными или непрерывными определениями содержаний химических элементов по профилям. При лито-химических съемках опробуются горные породы на дневной поверхности, горные выработки, скважины, продукты современного или древнего выветривания горных пород и почв. При поисковых литохимических съемках в пробах определяются содержания до 35-45 иногда до 55 химических элементов. В настоящее время еще нет контактных или дистанции-онных методов одновременного определения многих элементов, но уже ведутся съемки без пробоотбора на какой либо один химический элемент (Be, B, F, Hg) или сумму нескольких элементов (Pb, Zn, Cu) – прибор «Поиск».Наибольшее и весьма эффективное применение получили гамма-спектральные – пешеходные, автомобильные и особенно аэрогеохимические съемки, при которых одновременно определяются содержания урана (по радону), тория и калия (по радиоактивному изотопу К⁴⁰ При гидрохимических съемках в поисковых целях опробуются природные поверхностные и подземные воды. Атмохимические съемки обычно выполняются путем опробования подземной атмосферы (почвенного воздуха), реже исследуется состав приземной атмосферы. Поисковые биохимические съемки ведутся путем исследования химического состава растительности.

По целевому назначению геохимические съемки делятся на: 1) рекогносцировочные, при необходимости выполняемые в масштабе 1: 1000000 и мельче; 2) собственно поисковые, последовательно выполняемые на всей территории горнорудных районов в масштабе 1: 200000, а затем в масштабе 1: 50000; 3)детальные (поисково-оценочные) в масштабе 1: 10000 на выборочных участках; 4) разведочные в масштабе 1: 1000 и крупнее в пределах рудных полей.

Для отнесения геохимических съемок к определенному масштабу плотность наблюдений должна составлять не менее 1 точки на 1 см² отчетной карты. Плотность наблюдений при проведении литохимических съемок сведены в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 - Плотность наблюдений при проведении литохимических съемок

Рудные месторождения могут сопровождаться одновременно несколькими аномалиями (литохимическими, гидрохимическими, атмохимическими, биохимическими). Однако из соображений целесообразности геохимические поиски должны проводиться только одним, в редких случаях двумя методами. Накопленный опыт показывает, что в широком диапазоне геологических условий преимущества для поисков рудных месторождений имеют литохимические исследования. Это положение сохранится, по-видимому, до тех пор, пока промышленная добыча металлов будет ориентироваться на их извлечение из литосферы. С ростом требований к глубинности поисков и прогрессом в методике атмохимических съемок, увеличится роль газовой съемки, поскольку именно в газовой фазе миграция химических элементов протекает наиболее активно.

Использовать нужно тот из видов геохимических съемок, который в данных геологических ландшафтах и других условиях даст наибольший геолого-экономический эффект.