Напомним, что эти же элементы слабо поглощаются растениями и имеют К5 < 1.

В процессе взаимодействия живого вещества суши с минеральным субстратом почвенная толща дифференцируется на генетические горизонты, образующие в совокупности профиль почвы. В разных типах почв строение профиля и процессы биогеохимической трансформации органического вещества сильно различаются. Соответственно неодинаково распределяется содержание химических элементов по профилям разных почв.

В дерново-подзолистых почвах растительные остатки разлагаются с образованием хорошо растворимых в воде фульвокислот, обусловливающих кислую реакцию почв. Фульвокислоты образуют внутрикомплексные соединения с металлами и вымываются с ними из верхней части профиля. Фильтрующиеся кислые воды также выносят из верхней части профиля дерново-подзолистых почв высокодисперсные частицы, которые осаждаются в горизонте вымывания В. Здесь же выпадают гидроксиды железа, образующие тонкие пленки на минералах и сгустки аморфного вещества. Глинистые частицы и гидроксиды железа прочно сорбируют металлы, благодаря чему увеличивается их концентрация в горизонте В.

Иной характер имеют биогеохимические процессы в черноземе. При трансформации остатков растений в нем образуются нерастворимые в воде гуминовые кислоты и гуматы. Их гели склеивают дисперсные частицы в водопрочные агрегаты и не позволяют их перемещать фильтрующимся почвенным водам. Гуминовые кислоты, образуя устойчивые комплексные соединения с металлами, удерживают их от вымывания. Поэтому в черноземах более высокая концентрация металлов и других рассеянных элементов, чем в дерново-подзолистых почвах. Содержание гуминовых кислот постепенно уменьшается вниз по профилю и соответственно уменьшается концентрация металлов.

Распределение валового содержания металлов по профилю дает обобщенную картину распределения разных форм нахождения металлов. Изучение форм меди в дерново-подзолистых почвах центральной части Восточно-Европейской равнины показало, что водорастворимые формы составляют 0,1–0,9% ее валового содержания; обменно-адсорбированные – от 0,7 до 3,9%; прочносорбированные – от 7 до 24%; связанные с гидроксидами железа от 40 до 55%. В составе органического вещества в гумусовом горизонте А1 находится от 24 до 36% общего содержания меди в этом горизонте. Значительная часть рассеянных элементов прочно сорбирована высокодисперсными глинистыми минералами. Поэтому в суглинистых почвах относительное содержание металлов в 2–3 раза больше, чем в песчаных, богатых обломками кварца.

Повышенная концентрация рассеянных элементов в верхнем, гумусовом, горизонте почвы связана с поглощением элементов растениями и поступлением их в почву с отмирающими органами растений. Концентрация элементов в нижнем горизонте обусловлена их содержанием в почвообразующем субстрате – рыхлых покровных отложениях. Они состоят из перемешанных компонентов местных коренных пород и аллохтонного материала, перенесенного поверхностными водами или ветром. Состав покровных отложений отражает интегрированный минералогический состав коренных пород относительно крупного региона. По этой причине в покровных отложениях и минеральной части почв хорошо выражены провинциальные черты минералогического состава определенных территорий. В силу того, что минералы являются носителями рассеянных элементов, в минеральной части почв разных регионов уровни содержания некоторых рассеянных элементов отличаются. Например, в рыхлых плейстоценовых отложениях, покрывающих Казахскую герцинскую платформу, и образованных на них почвах относительно высоко содержание титана, ванадия, меди, свинца, молибдена. В почвообразующих породах и минеральной части почв Восточно-Европейской равнины повышено содержание циркония, в Приуралье – никеля, кобальта, меди.

Американские биогеохимики X. Шаклетт и Дж. Борнген обнаружили различие в уровнях концентрации рассеянных элементов в почвенном покрове США к востоку и западу от меридиана 96° з.д. В почвенном покрове восточной половины США более высокие уровни концентрации циркония, рубидия, ниобия, в западных регионах – тяжелых металлов и близких им элементов. Очевидно, что в этом проявилось провинциально-геохимическое различие рыхлых покровных отложений и развитых на них почв. Учитывая геологическое строение США, можно предположить, что в минеральной части почвенного покрова восточных территорий преобладает материал, связанный с длительной переработкой пород докембрийского фундамента; на содержание металлов в почвах западных территорий оказали влияние коренные породы с ясно выраженной металлогенической специализацией.

Еще отчетливее черты минералого-геохимической провинциальности почв проявляются в тропиках. Это связано с тем, что большая часть тропической суши лишена мощного покрова аллохтонного ледникового или эолового (лессового) материала. Почвообразующим субстратом служат рыхлые красноцветные покровные отложения плиоцен-плейстоценового возраста. Нами установлено, что в этих отложениях и развитых на них почвах в вулканическом регионе Северо-Восточной Танзании повышено относительное содержание бериллия, иттрия, лантана, ниобия, циркония. В аналогичных отложениях, покрывающих докембрийские кристаллические породы плато Уганды, больше хрома и ванадия.

В итоге закономерного изменения содержания и соотношения минералов-носителей рассеянных элементов в толще покровных отложений и педосфере образовались минералого-геохимические провинции. Неодинаковые уровни концентрации рассеянных элементов на разных территориях сказываются на биогеохимических циклах массообмена этих элементов.

Изменение содержания рассеянных элементов в толще рыхлых покровных отложений проявляется не только на большой территории в виде слабо контрастных провинциальных различий, но и на ограниченной площади очень контрастно, в виде геохимических аномалий.

Покровные отложения, образующиеся в процессе планации рельефа, состоят из местных компонентов с варьирующим количеством аллохтонного материала. В этих отложениях вокруг выходов рудных тел формируются ореолы рассеяния неправильных, более или менее изометричных очертаний. Их характерная особенность – быстрое уменьшение концентрации рассеивающихся элементов кверху и сокращение площади ореолов рассеяния от рудного тела к поверхности. Маломощные отложения, в составе которых преобладают обломки местного материала, благоприятны для образования открытых, т.е. выходящих на поверхность, ореолов. В отложениях, где доминируют аллохтонные компоненты, формируются плохо выраженные угнетенные ореолы. Перерыв в накоплении отложений и возрастание в них аллохтонного материала способствуют экранированию геохимической аномалии и образованию захороненного (погребенного) ореола рассеяния, не проявляющегося на поверхности.

Соотношение в пространстве природных геохимических аномалий, обусловленных рассеянием металлов из залежей руд (ореолов рассеяния), и территорий с различным уровнем концентрации металлов в почвенном покрове показано на рис. 4.