Почвоведение, 2022, № 10, стр. 1201-1214

ВВЕДЕНИЕ

До недавнего времени сравнение мерзлотных почв, известных в мировой почвенной литературе как Криосоли (Cryosols), Гелисоли (Gelisols), Криоземы и др., и Вертисолей (Vertisols) не представлялось актуальной задачей в силу географической удаленности друг от друга и принципиально разных условий протекания процессов, формирующих их профиль и свойства.

Согласно WRB [28], Криосоли являются минеральными почвами, формирующимися в холодных климатических условиях при наличии мерзлоты и перманентно мерзлого горизонта крайик. Доминирующими почвенными процессами в большинстве Криосолей являются криогенные процессы (в российской классификации почв аналогами криосолей является ряд почвенных типов, относящихся к Криометаморфическому, Палево-метаморфическому и Криотурбированному отделам). В то время как Вертисоли – это глинистые почвы с высоким содержанием разбухающих глинистых минералов, распространенные преимущественно в тропическом и субтропическом климате с разнообразным водным режимом при выраженном чередовании сухого и влажного периодов. Вертисоли имеют диагностический горизонт вертик, который определяется по наличию сликенсайдов и клиновидной структуры.

На картах глобального распределения почвенных порядков [46] основные ареалы Гелисолей (Криосолей) расположены на территории Аляски, северной части Канады и России, и лишь единично они встречаются в других, преимущественно высокогорных, регионах. Основные ареалы Вертисолей, напротив, расположены между 50° N и 45° S, и приурочены к Африке, Австралии, южной части Европы и Азии.

Однако, по мере накопления новых данных о географии Вертисолей выяснилось, что они могут встречаться и в условиях более холодного климата. Некоторые Вертисоли, как и Криосоли, также расположены в высокогорных территориях вплоть до высот 2000 м. Также накопились сведения о распространении Вертисолей в условиях умеренно-континентального климата в центральной и восточной Европе, Предкавказье [32]. Условия формирования Вертисолей были пересмотрены [20], а в Американской почвенной классификации [47] был выделен новый подпорядок Вертисолей – Крайерты – Вертисоли, формирующиеся в условиях температурного режима крайик, то есть при среднегодовой температуре почвы менее 8°С, но при отсутствии многолетней мерзлоты. Исследования последующих десятилетий расширили географию холодных вертисолей с режимом крайик. Они были обнаружены вплоть до 54° N: в Китае до 47° N, в Канаде на уровне 43°–54° N, в центральной части Европейской территории России до 49°–53° N [15, 32].

Наши исследования в Бурятии показали возможность формирования Вертисолей и вертиковых почв даже в условиях ультраконтинентального климата (режим гелик) при среднегодовой температуре почв около –4^оС и подстилании многолетней мерзлотой, которая, в конце августа находилась на глубине около 300 см [33, 34]. Особенностью таких Вертисолей является сочетание в них как вертиковых, так и криогенных признаков, которые могут иметь сходное морфологическое проявление. Кабала с соавт. [29] отмечали, что морфологическое сходство криогенных признаков с вертиковыми затрудняли диагностику вертисолей в Польше, поскольку на этих территориях широко распространены палеокриогенные признаки в виде диапир, трещин, конволюций и др.

В связи с возможностью сочетания в почвах одновременно и криогенных, и вертиковых признаков, актуальной становится задача выявления полного перечня подобных сходных признаков с описанием их морфологических особенностей для дифференциации и разделения вертикового или криогенного генезиса, а также анализ их взаимного влияния при совместном формировании. Эта задача актуальна как для районов современного распространения глинистых почв, в которых возможна актуальная реализация криогенных и вертиковых процессов, так и для регионов, в которых возможно последовательное развитие этих процессов (например, в условиях палеокриогенеза), а также для правильной интерпретации погребенных почв на основе палеореконструкций климата и палеогеографической обстановки. Такие плейстоценовые педокомплексы сочетающие признаки палеокриогенеза и вертиковые свойства уже известны во внеледниковой области Восточно-Европейской равнины и в Прикаспийской низменности [14, 37]. Многие современные Вертисоли расположены на территориях, находившихся ранее в перигляциальных условиях и сохраняющих отдельные реликтовые признаки (например, по данным Хитрова с соавт. [15] в Среднем Поволжье, на Окско-Донской низменности, Среднерусской возвышенности, в Польше [29], а, вероятно, и во многих других регионах центральной и восточной Европы, Восточно-европейской равнины, Сибири и др.).

Цель работы – выявление сходных морфологических проявлений вертиковых и криогенных процессов на разных уровнях организации почвенного пространства¹¹ – от микроструктур почвенного покрова до макро-, мезо- и микроуровней организации почв, то есть от комплексного почвенного покрова до почвенного профиля или горизонта, и в их микростроении при изучении в шлифах. Эта цель реализуется на основе анализа литературных данных и результатов собственных исследований.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Несмотря на обычно существенно различные условия почвообразования в Вертисолях и Криосолях общим для них является то, что формирование их диагностических признаков вызвано физическими процессами. В Криосолях физические изменения минеральной массы связаны с чередованием промерзания и оттаивания и переходом почвенной влаги из жидкого состояния в твердое. При этом замерзающая влага увеличивается в объеме, и почвенная масса подвергается избыточному давлению. В Вертисолях избыточное давление на почвенную массу создается после увлажнения почв и набухания минеральной массы. Особое значение придается трещинам, в которые может засыпаться поверхностный материал и поступает влага.

Поскольку морфологические характеристики почв являются результатом протекающих в них процессов, то первой задачей исследования было составление перечня сопоставимых процессов, связанных с последовательным увлажнением/иссушением Вертисолей и промерзанием/оттаиванием Криосолей. Перечень таких процессов для Криосолей взят из литературных источников [3, 8, 9, 53] и дополнен аналогами для Вертисолей (табл. 1).

Морфологические признаки на макроуровне. Сходные морфологические признаки на макроуровне можно разделить на поверхностные и внутрипочвенные. Первым общим поверхностным признаком является растрескивание поверхности почв. В Криосолях это морозобойное растрескивание или растрескивание иссушения, то есть возникновение трещин из-за сжатия грунта в процессе промерзания грунтов. Растрескивание и заложение сети полигональных трещин является причиной первичной дифференциации поверхности [2, 12]. Именно со сжатием грунта в процессе промерзания связано возникновение мелкобугристого рельефа, пятен-медальонов, мелких сортированных форм диаметром как менее метра, так и более крупных, а также полос [9, 24].

Вертисоли также характеризуются хорошо развитой системой трещин, этот признак часто используется в качестве одного из их диагностических признаков [27, 28, 48]. Трещиноватость присутствует в Вертисолях как при наличии, так и при отсутствии микрорельефа. Поверхность почв разбита на полигональные отдельности трещинами, ширина которых может достигать 10–15 см. Считается, что интенсивность трещинообразования возрастает с амплитудой изменения влажности [60], а также при низком проективном покрытии растительности [17].

Другим общим поверхностным признаком является микрорельеф, который часто формируется как на Криосолях, так и на Вертисолях. При различном генезисе, в обоих случаях его размеры (вертикальная амплитуда и латеральная цикличность или длина волны), а также морфология достаточно разнообразны, тем не менее образуемые на Криосолях и Вертисолях формы микрорельефа весьма схожи. Сходство микрорельефа гильгай и криогенного микрорельефа и аналогия между ними отмечались и ранее [21, 56].

Несмотря на долгую историю изучения, происхождение гильгаев до сих пор имеет различные интерпретации [22]. В недавнем крупном аналитическом обобщение сведений о Вертисолях и микрорельефе гильгай [16] собрана обширная информация о разнообразии морфологии и классификации гильгаев, гипотезах их формирования, а также представлены авторские концепции по каждому из перечисленных вопросов. В общих чертах генезис микрорельефа гильгай связан с процессами усадки и набухания и приводит к формированию волнистой поверхности с регулярным чередованием повышений и понижений. Первая классификация гильгаев включала 6 основных видов: нормальные или округлые, волнистые или линейные, сетчатые, с преобладанием понижений, резервуарные и каменистые [25]. Вертикальная амплитуда при этом может меняться от нескольких сантиметров до 2 м, а длина волны от 2 до 60 м [16]. При принятии механизма усадки–набухания в качестве основного, существуют разные гипотезы формирования гильгаев, что позволяет предположить, существование в природе разных процессов, приводящих к образованию гильгаев, отличающихся по морфологии и условиям формирования.

Что касается криогенного рельефа по характеру фазовых переходов выделяют три основные класса: 1) криоаградационный при переходе воды в лед, 2) криодеградационный при переходе льда в воду и 3) смешанный криоаградационно-деградационный при периодической смене обоих фазовых переходов [1, 9]. Группы криогенного рельефа выделены по характеру ведущего криогенного рельефообразующего процесса и в каждом классе могут выделяться несколько из перечисленных групп криогенного рельефа: полигональный, пучинный, структурный, солифлюкционный, нивальный, курумный, термокарстовый, термоэрозионный и термоабразионный. Из разнообразия криогенного рельефа отметим те группы микрорельефа, морфология и размеры которого сопоставимы с гильгаями: (мелко)бугристый, бугристо-западинный, медальонный, микрогрядовый, каменистый, структурные грунты (полигоны).

Сопоставление микрорельефа гильгай с криогенным микрорельефом показало, что действительно, их внешняя морфология может быть весьма схожей, причем аналоги криогенного микрорельефа можно найти для каждого типа микрорельефа гильгай (рис. 1). Однако различия криогенного и вертикового генезиса проявляются при вскрытии почвенных разрезов во внутреннем строении почвенных профилей и горизонтов, что позволяет их дифференцировать. В частности, минеральная масса под микрорельефом гильгай характеризуется обязательным наличием сликенсайдов. В то же время обращает внимание, поразительное сходство, как размеров, так и форм микрорельефа гильгай и криогенного микрорельефа, а также общие закономерности перехода одних морфологических форм микрорельефа в другие. Например, переход от округлых форм микрорельефа к вытянутым (линейным) при нарастании уклона поверхности расположения микрорельефа отмечался как для гильгаев [43], так и для каменистых сортированных грунтов (полигонов) [31]. Вероятно, объяснение этому следует искать в общности процессов механики грунтов.

Рис. 1.

Сопоставление различных морфологических форм микрорельефа: в Криосолях (а–d) и в Вертисолях(e–h) (фото f, g [23]; h [26]).

Внутрипочвенные признаки Вертисолей и Криосолей при наличии микрорельефа также могут иметь формальное сходство, которое выражается в формировании комплексности почвенного покрова или почвенной пятнистости. Это явление широко известно для Вертисолей, в которых пространственная неоднородность может достигать высших таксономических уровней как при микрорельефе, так и при выровненной поверхности, но наличии комплексности внутрипочвенной цикличности в виде крупных чашеобразных структур, очерченных крупными сликенсайдами. Под каждым элементом микрорельефа гильгай (микроповышение, микросклон, микрозападина) почва имеет свои морфологические особенности и может различаться набором и выраженностью почвенных горизонтов, а сами горизонты могут быть разорваны и фрагментированы (рис. 2c, 2d), что будет более подробно обсуждаться в следующем разделе.

Рис. 2.

Комплексность растительного покрова на криогенных почвах Якутии (a) и Вертисолях Техаса (b); мозаичное строение криотурбированного бурозема (c), Бурятия и Вертисоли Техаса (фото Wesley L. Miller) (d).

В ареалах распространения мерзлотных почв пятнистость и комплексность также имеют широкое распространение, включая трещинно-полигональные комплексы тундровых почв, почвы пятен и трещин и другие, связанные с мерзлотными и эрозионными процессами, а также перераспределением влаги и изменением условий дренированности.

Поверхностный микрорельеф и внутрипочвенная пространственная неоднородность Вертисолей и Криосолей оказывают влияние на другие компоненты ландшафтов и затрудняют использование этих почв. Перераспределение атмосферного увлажнения и поверхностного стока приводят к формированию комплексного растительного покрова (рис. 2a, 2b). Морозное пучение Криосолей и пучение Вертисолей негативно сказываются на постройках и сооружениях, способствуя развитию трещин в стенах сооружений, наклону столбов, заборов и прочих конструкций, пучению асфальта.

Морфологические признаки на мезоуровне. Сходные морфологические признаки Криосолей и Вертисолей на уровне почвенного профиля и горизонта систематизированы в табл. 2. Рассмотрим подробнее их сходства и различия.

Выше отмечалась характерная пространственная неоднородность Вертисолей, особенно при наличии микрорельефа. Был предложен способ описания Вертисолей в траншеях [58]: выделение и описание индивидуальных морфологических элементов (“полигонов”) на протяжении траншеи, их зарисовка с последующим отбором образцов из каждого полигона. Этот способ в принципиальных моментах сходен с детальным морфологическим анализом и выделением морфонов, предложенным Корнблюмом [7] для мозаичных почв и опробованным им на слитых почвах, что позволяет отразить сложную пространственную организацию Вертисолей и проследить направления перемещения минеральной массы. Глубокопромерзающие почвы, на основании сложного строения и наличия разорванных или деформированных горизонтов, также были квалифицированы Корнблюмом [7] как мозаичные. Недавно аналогичный подход был предложен в качестве методики полевого изучения Гелисолей (Криосолей) [44].

Мозаичность профиля Криосолей определяется криотурбациями, в частности, такими признаками, как интрузии, инволюции, криогенная сортировка, характеризующими в Мировой коррелятивной базе квалификатор Турбик [28]. Отмечается широкий набор криогенных дислокаций, сопровождающих криотурбации в виде струйчатых, складчатых, волнистых образований, нарушающих границы горизонтов и формирующих волнистые переходы [3].

В Вертисолях отмечаются аналогичные морфологические проявления, связанные с педотурбациями, вертикальными и латеральными подвижками, интрузиями нижележащего материала в пластичном состоянии, формирующими вертикальные или наклонные широкие клиновидные структуры или узкие внедрения (диапиры) с разрывом нормальной последовательности горизонтов и формированием более или менее сложной пространственной организации морфонов (полигонов) (рис. 2c, 2d).

Помимо поверхностной полигональной системы трещин Вертисолям и Криосолям характерна внутрипочвенная трещиноватость. Морозобойное растрескивание Криосолей более выражено в почвах глинистого состава и проявляется в формировании грунтовых жил или языков, заполненных гумусированным материалом (рис. 2с, 3а). Заполнение трещин происходит в теплый сезон после оттаивания почв за счет сползания влажного поверхностного грунта. Согласно исследованиям морозобойных трещин современных мерзлотных почв в Забайкалье [4], такие гумусовые языки имеют резкие границы со вмещающей массой, достигают глубины 1.5 м, имеют клиновидную апофизную форму и вертикальную ориентировку. Ширина трещин в верхней части достигает 50–60 см, внизу они часто имеют бахромчатые окончания, связанные с повторным трещинообразованием рядом с предыдущим окончанием. Одновременно могут наблюдаться гумусовые языки нескольких генераций.

Любопытно, что при морозном растрескивании иссушения предполагается переориентация частиц, особенно глинистых, а также возможность расширения и углубления трещин усыхания под действием морозного растрескивания [24]. Это позволяет предполагать, что трещинообразование в Вертисолях ультраконтинентального климата может складываться из двух составляющих: иссушения и растрескивания Вертисолей в сухой период теплого времени года, а также морозобойного растрескивания и морозного иссушения в зимний холодный период. Полагаем, что сочетание этих двух механизмов усиливает трещинообразование Вертисолей в ультраконтинентальном климате [33].

При изучении Вертисолей, внимание обращается на открытые трещины незаполненные материалом (рис. 3в). Их ширина на поверхности, продолжительность нахождения в открытом состоянии и периодичность открывания учтены в американской классификации почв [50]. Форма трещин клиновидная либо при густом растительном покрове – веретенообразная, то есть с максимальной шириной открытой трещины не в поверхностном, а в подповерхностном горизонте. В сухой сезон в трещины происходит засыпание поверхностной мульчи, что способствует гомогенизации и монотонности профиля [51]. Таким образом, принципиальное отличие при формировании трещин в Вертисолях и Криосолях состоит в том, что в зрелых гомогенных Вертисолях языковатость в результате засыпания гумусированного поверхностного материала в трещины становится менее заметной в почвенном профиле на мезоуровне. Возможно, это может быть индикатором и поможет в интерпретации палеопочвенных признаков и процессов в сложных случаях сочетания криогенеза и вертиковых признаков в палеопочвах. В то же время в случае изменения климатических условий на более аридные и, как следствие, проникновения трещин иссушения за пределы нижней границы гомогенного гумусированного горизонта, признаки языковатости возобновятся.

Рис. 3.

Различия в морфологии трещин: a – криогенная языковатость в Черноземовидной языковатой надмерзлотно-глееватой почве, Бурятия; b – открытые веретенообразные трещины в Темной слитой почве, Ростовская обл.

Мерзлотная (морозная) сортировка и вымораживание крупнозема проявляются в вертикальном и горизонтальном перемещении щебня и элементов скелета под действием промерзания и льда (рис. 4а). На мезоуровне это приводит к вертикальной дифференциации содержания скелетного материала с увеличением доли скелетного материала вверху, формированию зон обогащения скелетным материалом, горизонтальному перераспределению щебня и элементов скелета, а также вертикальной ориентации щебня [3].

Рис. 4.

Зоны обогащения и выдавливания крупнозема в мерзлотной слитой почве (a, показаны стрелками) и выдавливание карбонатных конкреций в Вертисоли (b, фото [23]).

Вертисоли – глинистые почвы, в которых могут наблюдаться различные закономерности профильного распределения ила и физической глины в зависимости от литологических особенностей почвообразующих пород, а также сопутствующих почвенных процессов (солонцовый, элювиально-глеевый и др.), влияющих на изменение гранулометрического состава [16]. В отношении Вертисолей также выдвигались идеи о накоплении фракций песка и пыли за счет их выдавливания и переноса вверх [59, 45 ]. Такие предположения высказывались также в отношении карбонатных конкреций: сглаженная округлая форма, четкая оформленность нодулей и их резкая граница с вмещающей массой объяснялась “окатанностью” при локальном перемещении по профилю вследствие процессов усадки-набухания и педотурбаций [59]. В некоторых Вертисолях Автралии, Германии предположительно за счет педотурбаций и выдавливания отмечалось увеличение содержания гравия, щебня и каменистых включений в верхней части профиля и на поверхности почв (рис. 4в). Миллер с соавт. обнаружили концентрическое строение и закономерные изменения изотопных соотношений в слоях крупных (>2 см) карбонатных нодулей и объяснили это перемещением нодулей от западин к повышениям с сохранением в изотопной записи внутренних слоев исходных условий формирования в западинах [40].

О сходстве процесса самомульчирования в Вертисолях и Криосолях свидетельствует то, что первоначальное определение этого процесса предполагало “формирование поверхностного горизонта гранулированной структуры в почвах в результате процессов усадки/набухания или процессов промерзания/оттаивания” [49].

Механизм криогенного мульчирования связан с образованием линз льда. Формирование мелкокомковатых и зернистых агрегатов происходит в поверхностных горизонтах Криосолей с высоким содержанием грубых органических остатков и наиболее интенсивным образованием кристаллов и друз льда, как в районах многолетней мерзлоты, так и за ее пределами, обычно в почвах, испытывающих максимальное проявление циклов замерзания/оттаивания [55]. При сохранении стабильности режимов увлажнения, промерзания и протаивания, за счет ежегодного образования устойчивых форм выделений текстурного льда в одних и тех же зонах, зернистая криогенная структура может приобретать водопрочность и устойчивость [3].

Вертисоли в пределах верхних 5 см также могут иметь поверхностный горизонт, состоящий из мелких плотных агрегатов-гранул размером 3–5 мм, формирующихся в результате растрескивания и набухания [39]. Некоторые Вертисоли, в первую очередь солонцеватые или кислые, не имеют такого поверхностного горизонта, прямая корреляция между содержанием органического углерода и развитием мульчированного горизонта отсутствует. Отмечалась связь проявления самомульчирования с емкостью катионного обмена и составом обменных катионов [38], минералогическим составом и содержанием ила, количеством чередований процессов увлажнения/иссушения и их скоростью [18].

Помимо поверхностного горизонта гранулированная структура может формироваться в более глубоких горизонтах криогенных почв. Этому способствуют криотурбационные и особенно склоновые процессы, приводящие к вращению угловатых агрегатов и за счет этого, стиранию и закруглению острых граней и как результат формированию округлых (ооидов) и угловато-овальных агрегатов [13, 54]. Подробнее криогенные ооиды и их аналоги в Вертисолях будут рассмотрены в разделе признаков на микроуровне.

Для криогенных почв, в первую очередь за счет выделений текстурообразующего льда при промерзании, а также за счет увеличения общего давления массы, меньшей скорости процессов оттаивания и увеличения структурообразующих органических или минеральных коллоидов с глубиной отмечается устойчивое увеличение размеров структурных отдельностей, возрастает их прочность [3, 55]. В подповерхностных и срединных надмерзлотных горизонтах криогенных почв в результате сегрегации льда широко представлена плитчатая криогенная, ореховатая и призматическая оструктуренность. Толщина плитчатых агрегатов варьирует от нескольких миллиметров до сантиметров (листоватая, пластинчатая, плитчатая, сланцевая). При этом известно, что слоистая криогенная текстура формируется при медленном промерзании тонкодисперсных грунтов, а миграция влаги к растущему горизонтальному шлиру льда и замерзание приводят к иссушению и усадке нижележащего прилегающего слоя. В свою очередь усадка способствует образованию вертикальных трещин [5].

В Вертисолях также формируется специфическая оструктуренность, связанная с процессами усадки/набухания, однако без воздействия льда. С глубиной в почвенном профиле, за счет увеличения количества сликенсайдов и разнообразия их ориентации, усиливается скошенность и клиновидность ореховатых и призматических педов. В горизонте максимального проявления этого признака формируется клиновидная структура, переходящая с глубиной в параллелепипедную, то есть в отдельности более крупного размера со скошенными боковыми гранями. Клиновидная структура, сформированная пересекающимися сликенсайдами является важнейшим диагностическим признаком Вертисолей.

В целом следует отметить, что в криогенных почвах и в Вертисолях происходит образование более или менее сходных агрегатов, что объясняется тем, что даже при криогенном механизме за счет формирования агрегированности под воздействием льда, непосредственную роль играет морозное иссушение и усадка минеральной массы и, как следствие, образование сходной трещиноватости. Однако в случае глинистых набухающих Вертисолей, на процессы усадки после увлажнения почв накладываются сдвиговые процессы, приводящие к формированию сликенсайдов и угловатости педов, тогда как в мерзлотных почвах подобные сдвиговые явления отсутствуют.

Морфологические признаки на микроуровне. Микропризнаки процессов растрескивания, дислокаций, турбаций, уплотнения и переорганизации массы, дробления, сортировки, агрегации и др., происходящие в Криосолях и Вертисолях, систематизированы в табл. 3. Эти признаки хорошо диагностируются на микроуровне, многие из них устойчивы, сохраняются в погребенных почвах и имеют сходное проявление при изучении в почвенных шлифах.

Сходство микропризнаков почвенных процессов в мерзлотных и вертиковых почвах, как и признаков на макро- и мезоуровнях, объясняется тем, что они образуются под действием чередующихся физических процессов давления и снятия напряжений. Промерзание мерзлотных почв приводит к иссушению межшлировых зон и сегрегации льда, а дальнейшее влияние на микропризнаки зависит от таких характеристик, как гранулометрический состав, содержание органического вещества и ила, параметров увлажнения и температурного режима, условий дренажа. Наиболее характерные криогенные микропризнаки – это плитчатые и линзовидные микроагрегаты, глинистые и пылеватые шапки и кутаны, микросортировка, приводящая к различным типам слоистого микростроения, вертикальная переориентация зерен скелета, признаки микросдвигов, вокругскелетный и околопоровый типы оптической ориентации, гранулярные микроагрегаты (ооиды), формированию пор-трещин, вагов, пузырьковых и сложных звездчатых пор. Накопление действия промерзания, протаивания и солифлюкционных процессов приводит к уплотнению, смещениям и деформациям криогенных микропризнаков [54].

Практически такой же набор микропризнаков отмечался для Вертисолей. Поверхностная мульча или округлые (гранулированные) и комковатые микроагрегаты размером 2–5 мм формируются в поверхностном горизонте Вертисолей за счет повторяющихся циклов увлажнения и высыхания [19]. Давление и сдвиги проявляются в формировании пор-трещин и разнообразных стресс-кутан. На разных глубинах микромасса характеризуется вокругскелетной, околопоровой, волокнистой, перекрестно-волокнистой, параллельно-волокнистой, струйчатой, изогнуто-петельчатой типами оптической ориентации [36]. Отмечалось формирование кутан вокруг скелетных зерен и перемещение зерен с кутанами вверх путем выталкивания [41]. Засыпание микроагрегатов в трещины приводит к формированию микрозональности 35].

Округлые микроагрегаты сферической и угловато-сферической формы, сходные с криогенными ооидами, отмечались в срединных горизонтах со сликенсайдами и глубже в средиземноморских вертисолях на различных почвообразующих породах в результате явления усадки и когезии [30]. В скрещенных николях агрегаты маркируются стресс-кутанами, образующимися под влиянием процессов усадки–набухания [42]. Мы наблюдали подобные агрегаты как в вертисолях Северного Кавказа [6], так и в криогенных почвах Бурятии [33, 34]).

Анализ информации о процессах, формирующих микростроение криогенных почв и вертисолей, подтвердил, что они приводят к формированию ряда сходных микропризнаков (рис. 5a–5j). В Вертисолях ультраконтинентального климата Бурятии [33] обилие клиновидных микроагрегатов, обнаруженное нами в шлифах, вероятно, отражает развитие вертиковых признаков на благоприятном фоне, подготовленном предшествующим криогенным микрооструктуриванием. При этом в Вертисолях умеренного климата в Предкавказье такие остроугольные клиновидные агрегаты не встречены. Вероятно, именно криогенной предрасположенностью к клиновидной микроагрегированности можно объяснить отмеченное нами в почвах криогенного слитого комплекса в Бурятии более яркое проявление слитогенеза на микроуровне при его слабой выраженности на макроуровне [34].

Рис. 5.

Сходство микропризнаков в криогенных и вертиковых почвах: округлые микроагрегаты типа ооидов в криогенной почве Бурятии, 130–135 см, NX (a) и Вертисоли Предкавказья, 100–105 см, NII (b); клиновидные криогенные микроагрегаты в корковом криогенном горизонте, Оренбургская область, NII (c) и Вертисоли Предкавказья, 5–10 см, NII (d); кольцевые структуры зерен скелета в криосоли Якутии, 0–10 см, NX (e) и Вертисоли Предкавказья, 60–65 см, NX (f); включения округлых гумусированных микроагрегатов в криогенной почве Якутии, 20–30 см, NII (g) и Вертисоли Предкавказья, 3–8 см, NII (h); мозаичное микростроение с резкими границами деформированных микроагрегатов криометаморфического горизонта палеопочвы Западной Сибири, 90–100 см, NX (i) и Вертисоли Предкавказья, 60–65 см, NX (j) (фото М.П. Лебедевой).

Другой общий пример – тенденция к линейному распределению новообразований, в частности формирование криогенных кольцевых структур из зерен скелета в результате сортировки песчаных частиц при циклических процессах промерзания и оттаивания и перемещения зерен на контактах с ледяными шлирами [10, 11]. Аналогичные кольцевые структуры из песчаных зерен обнаружены в Предкавказских Вертисолях, сформированных в условиях умеренно-континентального климата со среднегодовой температурой ~8.5°С. Их формирование мы связываем с перераспределением песчаных зерен в ходе процессов усадки–набухания глинистого смектитового материала Вертисолей (рис. 5f).

Помимо образования округлых микроагрегатов-ооидов криогенные процессы промерзания–оттаивания способствуют формированию комплексных агрегатов (конгломератов), состоящих из дискретных фрагментов и округлых частиц, которые испытали перемещение и затем были окружены глинистыми частицами и объединены в единый агрегат [52]. Подобные комплексные агрегаты встречаются в Вертисолях жаркого и умеренного климата, а также ультраконтинентального климата, где их формирование могло усиливаться мерзлотными процессами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последние годы Вертисоли обнаружены в области распространения многолетнемерзлых пород, а в некоторых плейстоценовых палеопочвах отмечено сочетание признаков палеокриогенеза и вертиковых свойств. В связи с этим изучение общих признаков и различий на разных уровнях организации Криосолей и Вертисолей становится актуальным.

Несмотря на принципиальные различия внешних факторов формирования центральный образ и ряд диагностических признаков этих почв управляются физическими процессами деформаций.

Механизм деформаций различный: регулярно повторяющиеся циклы промерзания–оттаивания в Криосолях и циклы усадки–набухания в Вертисолях. Таким образом, организация пространства Криосолей и Вертисолей обусловлена водой, льдом и разбухающими глинистыми минералами (смектитами) соответственно. При этом результат процессов на различных уровнях структурной организации Вертисолей и Криосолей тяжелого гранулометрического состава имеет много общего. Это полигональная трещиноватость, микрорельеф, комплексность почвенного покрова на макроуровне; мозаичность профиля и фрагментарность горизонтов, трещиноватость, сильное варьирование глубин горизонтов, мульчированный поверхностный горизонт, неоднородность распределения крупнозема и включений, пучения и выдавливания материала, внутрипочвенное оглеение не мезоуровне профиля и горизонта. Особенно много общих признаков на микроуровне, которые проявляются в микрозональности массы, дроблении и переорганизации крупных частиц, формировании сходных типов оптической ориентации глины и формы микроагрегатов.

При этом безусловно присутствуют и специфические признаки, характерные только для определенного типа почв. В признаках Вертисолей и Криосолей имеются и различия, не связанные с биоклиматически обусловленными органо-минеральными взаимодействиями. Характер трещиноватости, наличие/отсутствие сликенсайдов и особенности формирования почвенной структуры – важнейшие из них; это и позволяет в дальнейшем выработать четкие критерии, позволяющие выявлять криогенную или вертиковую природу свойств сложноорганизованных полигенетических современных и палеопочв.