Диссертация (1154500), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Способность к секвестрации углерода у песчаных почвниже при прочих равных условиях. Карьер по добыче огнеупорных глин также неотличается высоким уровнем накопления органического углерода, это может бытьвызвано как переуплотненным субстратом на первом участке, на втором участке к этомудобавляется негативное воздействие пятен со слишком высокой кислотностью, что вцелом препятствует восстановлению растительности. При планировании рекультивациикарьеров необходимо учитывать возможность управлением важнейшей функцию почв –депонирование атмосферной углекислоты.156ГЛАВА 9. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ВЕРТИКАЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГОЗОНДИРОВАНИЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ПОЧВНа процессы восстановления экосистем очень сильно влияют такие параметрысубстрата,какстабильностьповерхности,содержаниеэлементовпитания,гранулометрический состав, водоудерживающая способность субстрата, температурный исветовой режимы поверхности, рыхлость сложения и аэрация грунта.
Данные факторы,как ранее упоминалось, зависят от природных особенностей породы, а также большоевлияние на них оказывает применяемая технология работ (Тарчевский и Тарчевский,1959). Территории карьерно-отвальных комплексов крайне неоднородна, данное явлениеочень затрудняет изучение закономерностей первичной сукцессии.
Исследование новыхметодов, с помощью которых можно измерить варьирование физических параметров почвв пространстве – особенно актуальная задача.В последние годы популярность приобретает метод вертикального электрическогозондирования (ВЭЗ), он является одним из наиболее привлекательных подходов дляописания свойств субстрата без выполнения почвенных срезов. Впервые эта идея былапредложена в 1912 г.
Конрадом Шлюмберже (Samouëlian et al., 2004). Преимуществамиметода являются широкий спектр задач, который можно решить с его помощью, в томчислеопределениеглубинызалеганиямноголетнемерзлыхпород,выполнениеинженерно-геологических изысканий, поиск полезных ископаемых, оценка темповподтопления почв, а также множество других сугубо прикладных вопросов. Плюсамиданнойтехнологииявляютсяотносительнаядешевизнаприбора,отсутствиенеобходимости нарушения изучаемой поверхности и возможность охватить большиеплощади (Поздняков, 2008).Общепризнанным фактом является то, что почвы обладают собственнымэлектрическимполем.Причинойвозникновенияявленийэлектропроводностиисопротивления в почве является концентрация ионов и влияние на них влажности почвы всорбционном диапазоне (Поздняков, 2001).
В ходе измерений, с помощью прибора в полесоздаются дополнительные электрические поля, которые накладываются на естественные.Применяя подход вертикального электрического зондирования можно измерить споверхности почвы создаваемое сопротивление на любой глубине. Для того, чтобыоценить какие параметры каким образом влияют на величину электрическогосопротивления, было проведено большое количество полевыхэкспериментов.илабораторныхДоказано, что на итоговый результат электрического сопротивлениявлияют такие факторы как: ёмкость катионного обмена, содержание углерода, пористость,157минералогическийсостав,гранулометрическийсостав,влажность,плотность,температура (Поздняков, Елисеев, 2012).
Не смотря на огромное количество влияющихпараметров,былоустановлено,чтодляопределенныхтиповпочввеличинысопротивления будут вполне конкретными и предсказуемыми, поскольку для разныхтипов почв физико-химические параметры варьируют в определенных пределах.Нарисунке 9.1 показано, какие значения сопротивления характерны для каких субстратов.Рисунок 9.1. Типичные величины электрического сопротивления различных материалов(по Samouëlian et al., 2004).Стоит отметить, что в районах с гумидным климатом, при условии высокогоуровня осадков и большей влажности разрыва капилляров, фактор влажности почвыимеет намного меньшее влияние на значение сопротивляемости почвы.
В данном случаепервостепенное значение будут иметь такие параметры, как содержание фракцийфизической глины, количество углерода, а также емкость катионного обмена (Поздняков,Елисеев, 2012). Очевидно, что чем больше удельная поверхность, тем меньшесопротивление, этой ситуации соответствуют случаи с наименьшим размером частиц(Fukue et al., 1999).Данный факт был подтвержден и экспериментально, былоустановлено, что глинистые почвы более хорошо проводят электрический ток, посравнению с песчаными (Giao et al., 2003). На величину сопротивления значительноевлияние может оказать невысокое содержание глинистых фракций (Lamotte et al., 1994).Таким образом, в настоящее время накоплено большое количество литературных данных,с помощью которых можно оценивать изменение характеристик субстрата на разныхглубинах.Однойиззадачработыбылоисследованиеудельногоэлектрическогосопротивления почв карьеров строительных материалов с различными субстратами, а158такжеоценкавозможностипримененияметодавертикальногоэлектрическогозондирования в условиях техногенных местообитаний.Согласно полученным результатам, несмотря на то, что значения кажущегосяэлектрического сопротивления на разных участках значительно отличатся, можновыделить несколько основных тенденций в изменении этого параметра с глубиной.Вполнетипичнойситуациейбылоявление,когдавеличина кажущегосяэлектрического сопротивления плавно возрастает с глубиной (рисунок 9.2).
Весьмавероятно, что данный тренд типичен для условий карьерно-отвальных комплексов,поскольку здесь довольно часто при движении вниз по профилю растет содержаниекрупнообломочного материала массивно-кристаллических пород.Рисунок 9.2. Графики удельного сопротивления по профилям на различных участкахРезкие скачки сопротивления на небольших глубинах – весьма характерноеявление для графиков вертикального-электрического зондирования (рисунок 9.3).
Припроведении рекультивации, часто на скальную породу наносится материал мягкойвскрыши. Такие резкие скачки сопротивления свидетельствуют о смене породы, чтоудобно диагностировать с помощью метода ВЭЗ, поскольку сопротивление материнскойпороды как правило значительно выше чем в верхних слоях.159Рисунок 9.3. Графики удельного сопротивления по профилям на различных участкахНа террасированных, плоских участках не редко наблюдаются изменения значенийв небольших пределах.
Кажущееся электрическое сопротивление в данных случаяхменяется неравномерно с глубиной, а график имеет вид сильно ломаной кривой. По всейвидимости такая ситуация вызвана неоднородным распределением различных фракцийгранулометрического состава по профилю (рисунок 9.4). При этом, как уже отмечалось,кажущееся сопротивление тем меньше, чем больше содержание фракций физическойглины.160Рисунок 9.4.
Графики удельного сопротивления по профилям на различных участкахИнтересно, что на некоторых участках, в особенности на отвалах, былизафиксированы аномально высокие уровни кажущегося электрического сопротивления(рисунок 9.5). Прежде всего причина кроется в особенности укладки в отвалыкрупнообломочного материала, а именно, в наличии пустот между ними.
Дело в том, чтодля воздуха характеры крайне высокие значения сопротивления. Стоит отметить, чтотакая закономерность наблюдается только на свежих отвалах, с течением временипроисходит уплотнение этих участков вследствие усадки пород, кроме того мелкоземнакапливается в трещинах и пустотах заполняя их, заполнение полостей влагой такжеспособствует большому снижению значений кажущегося сопротивления.Еще одна вероятная возможность, объясняющая аномально высокие значениякажущегося электрического сопротивления кроется в сложном рельефе карьера. Наравне сналичием пустот, завышение параметра может быть вызвано боковым влияниемгеологических неоднородностей.
В некоторых известных работах (Прикладная геофизика,1980), описаны примеры, когда горизонтально-слоистый разрез срезается обрывом иликрутым склоном, что приводит к искажению результатов. В случае карьерно-отвальныхкомплексов, такие элементы как борты карьеров и склоны отвалов можно сравнить по161своему действию с абразиями берегов рек и морей. Показано, что физическое объяснениетакже состоит в наличии воздушной среды, которая имеет почти бесконечное удельноеэлектрическое сопротивление (Залищак, 2012) и тем самым приводит к завышениюисследуемогопараметра.Установленотакже,чтокромезавышенияудельныхэлектрических сопротивлений, боковое влияние геологических неоднородностей так жеприводит к занижению мощности слоев разрезов (Залищак, 2002; Череменский, 1981).Рисунок 9.5. Графики удельного сопротивления по профилям на различных участкахТаким образом для измерений и исследований физико-химических параметровсубстрата очень удобным методом является метод вертикального электрическогозондирования.Используяданныйподход,довольнопростоможноустановитьприсутствие скального обломочного материала, а также наличие и глубину залегающихматеринских пород.
Метод вертикального электрического зондирования полезен длявыявления неоднородности сложения почвенного профиля и оценки мощности слоевразного гранулометрического состава. В тоже время, нужно учитывать специфичностьпосттехногенных территорий и антропогенных ландшафтов, поскольку здесь часто могутнаблюдаться аномально высокие значения кажущегося электрического сопротивления.При этом, методы, не нарушающие почву, являются довольно перспективными дляоценки162вертикальноймозаичностиотвалов.ВЫВОДЫ1. Основные элементарные почвообразовательные процессы сходны на всехисследованных карьерах.
На самых первых этапах восстановления экосистемопределяющим фактором является тип и свойства почвообразующей породы,затем главную роль играет растительное сообщество. Гумусонакопление –ключевой процесс в восстановлении почв, наиболее интенсивно он выражен впервые 20 лет зарастания. Под травянистой растительностью и в случаепроведениягорнотехническойрекультивацииаккумуляцияорганическихвеществ происходит быстрее. Не смотря на сходство почвообразовательныхпроцессов, на различных экотопах, отличающихся по литологическому составу,положению в рельефе, фитоценозом и т. д., могут формироваться специфичныеэлементы структуры и свойств почв.
Преимущественно в аккумулятивныхэкотопах карьеров, с периодическим сезонным переувлажнением, проявляютсяпроцессы оглеения. Формирование эллювиально-иллювиального горизонтапроисходит только при наличии достаточного количества тонких глинистыхфракций. При этом на карбонатных субстратах даже при наличии большогоколичества мелкозема формирование эллювиального горизонта происходит намного медленнее.2. Видовой состав растительных сообществ каждого карьера индивидуален,восстановление, как правило, идет за счет ресурсов местной флоры. Спектржизненных форм на карьерах разнообразен, в зависимости от литологическиххарактеристик, он может как повторять соотношение жизненных формнетронутых сообществ, так и значительно отличаться.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
