Карбонатные новообразования

Карбона́тные новообразова́ния, твёрдофазный результат осаждения солей кальция в почвенном профиле, сформированный за счёт протекания почвообразующих процессов. В большинстве случаев представлены карбонатами кальция, магния или натрия. Процесс растворения/осаждения карбонатов регулируется следующим уравнением:

CaCO₃ + H₂ O + CO₂ Ca²⁺ + 2HCO₃ .

Карбонаты в почве встречаются первичные (т. е. породные – унаследованные от почвообразующей породы) и вторичные (т. е. педогенные, или собственно карбонатные, новообразования). В случае если почвообразующая порода имеет в своём составе карбонаты, разделить первичные формы и вторичные бывает сложно, и зачастую именно в изначально насыщенных первичными карбонатами породах за счёт их растворения формируются карбонатные новообразования, по этой причине наиболее известны карбонатные новообразования в лёссовых отложениях. Помимо лёссов, карбонатные новообразования формируются в почвах, сформированных на самых разных почвообразующих породах. Как видно из уравнения, для осаждения карбонатов кальция необходимо наличие в почвенном растворе гидрокарбонат-ионов, т. е. наличия углекислого газа и достаточного количества влаги в почве, и ионов кальция, которые могут уже присутствовать в почвенно-поглощающем комплексе либо освободиться за счёт выветривания первичных минералов или из атмосферных осадков. Есть и другие пути поступления карбонатов в почву, например осаждение карбонатной пыли на её поверхность или привнос с грунтовыми водами при их подтягивании и последующем испарении.

Оптимальными условиями для формирования карбонатных новообразований является семи-аридный климат с чередующимися влажными и сухими периодами. В собственно аридном климате недостаточное количество влаги располагает к сохранению первичных форм карбонатов и слабому выветриванию первичных минералов, богатых кальцием. При переходе к гумидному климату и превышении количества осадков над испаряемой влагой, и установлении промывного водного режима происходит вымывание карбонатов из почвенного профиля. Глубина формирования карбонатных новообразований также зависит от водного режима почв и уровня залегания грунтовых вод.

Новообразование карбонатов в общих чертах носит последовательный характер и может характеризоваться появлением на начальной стадии форм псевдомицелия, который заполняет поры по ходам корней либо тонкие кутаны в матрице горизонта, или карбонатные натёки на нижних частях крупных зёрен или гравия. Продолжение аккумуляции приводит к формированию (2-я стадия) мягких (белоглазка) или твёрдых конкреций (собственно конкреции, журавчики, лёссовые куколки), которые в дальнейшем (3-я стадия) разрастаются в мощные карбонатные коры, которые в свою очередь являются водоупором, что приводит к (4-я стадия) формированию на поверхности таких кор ламинарных форм карбонатов. Однако климат является лимитирующим фактором, и, например, формирование таких кор возможно в тропиках и субтропиках. Микроморфологически карбонатные новообразования представлены микритом, микроспаритом или спаритом.

Как сами формы карбонатных новообразований, так и глубина их залегания являются диагностическим признаком при классификации почв. Помимо этого, карбонатные новообразования являются незаменимым прокси в палеоэкологических реконструкциях. Их можно датировать радиоуглеродным методом, а также их изотопный состав является индикатором доминирования на момент их формирования растительных сообществ с определённым типом фотосинтеза, что в свою очередь напрямую связано с климатической обстановкой.

Литература

Breemen N. van. Soil formation / N. van Breemen, P. Buurman. – 2nd ed. – New York [et al.] : Kluwer Academic Publishers, 2002.
Голубцов В. А. Карбонатные новообразования в степных и лесостепных почвах Байкальского региона : генезис, условия и хронология формирования / В. А. Голубцов, А. А. Черкашина, М. А. Бронникова. – Новосибирск : Сибирское отделение РАН, 2021.