УДК 631

ПЕТРОМАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЗАЛЕЖНЫХ ПОЧВ КАК ИНДИКАТОР СОДЕРЖАНИЯ В НИХ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА

¹Казанский (Приволжский) федеральный университет (КФУ), Институт геологии и нефтегазовых технологий, г. Казань, Республика Татарстан, Россия

²Геофизическая обсерватория «Борок» – филиал Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН (ГО «Борок» ИФЗ РАН), п. Борок, Ярославская обл., Россия

Аннотация. С целью совершенствования системы почвенного мониторинга залежных и целинных почв методами петромагнетизма, коэрцитивной спектрометрии и рентгенографического фазового анализов изучены и охарактеризованы магнитные свойства черноземных, темно- и светло-серых лесных и дерново-подзолистых почв Республики Татарстан. В процессе почвообразования происходит трансформация соединений железа и изменение магнитных параметров по профилю по сравнению с почвообразующей породой. Можно сказать, что магнитный профиль отражает процессы почвообразования. Показано существование надежной статистической связи между содержанием гумуса, восприимчивостью и интенсивностью остаточной намагниченности насыщения J_rs. На основе метода коэрцитивной спектрометрии дан способ разделения вклада литогенных и педогенных магнитных минералов в интенсивность остаточной намагниченности насыщения J_rs. Педогенная составляющая исследованных почв представлена в основном органогенной внеклеточной компонентой магнетит-маггемитовой ассоциации, которая является наилучшим кандидатом в прокси при оценке магнитными методами концентрации гумуса в почвах по глубине.

Ключевые слова: коэрцитивная спектрометрия, магнитная восприимчивость, методы магнитного анализа, органическое вещество почв, целинная почва, залежная почва, магнетит.

Цитирование: Фаттахова Л.А., Щербаков В.П., Кузина Д.М. Петромагнитные свойства залежных почв как индикатор содержания в них органического вещества // Геофизические процессы и биосфера. 2020. Т. 19, № 1. С. 51–65. https://doi.org/10.21455/GPB2020.1-3

Литература

Бабанин В.Ф., Трухин В.И., Карпачевский Л.О., Иванов А.В., Морозов В.В. Магнетизм почв. М.; Ярославль: Яросл. гос. техн. ун-т, 1995. 222 с.

Буров Б.В., Нургалиев Д.К., Ясонов П.Г. Палеомагнитный анализ. Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 1986. 167 с.

Бусоргина Н.А. Магнитная восприимчивость почв Среднего Предуралья как генетический и диагностический их показатель: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. Уфа, 2002. 23 с.

Гапеев А.К., Грибов С.К. Оценка скоростей однофазного окисления зерен магнетита в условиях земной поверхности // Физика Земли. 1997. № 8. С. 70–75.

Григорьян Б.Р., Кулагина В.И. Почвоведение: Учеб. пособие по курсу «Почвоведение». Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 2008. 96 с.

Ермолаев О.П., Игонин М.Е., Бубнов А.Ю., Павлова С.В. Ландшафты Республики Татарстан: Региональный ландшафтно-экологический анализ. Казань: Слово, 2007. 411 с.

Косарева Л.Р., Утемов Э.В., Нургалиев Д.К., Щербаков В.П., Косарев В.Е., Ясонов П.Г. Разделение ферримагнитных компонент на основе анализа петель гистерезиса остаточной намагниченности // Физика Земли. 2015. № 5. С. 1–20.

Растворова О.Т., Андреев Д.П. Валовой анализ органической части почв // Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС, 2006. С. 115–140.

Фаттахова Л.А., Шинкарев А.А., Косарева Л.Р., Ихсанова Л.З. Характеристика залежных серых лесных почв по данным магнитных и спектрофотометрических измерений // Уч. зап. Казан. ун-та. Сер. Естественные науки. 2015. Т. 157, кн. 4. С. 47–59.

Colombo U., Fagherazzi G., Gazzarrini F., Lanzavecchia G., Sironi G. Mechanisms in the first stage of oxidation of magnetites // Nature. 1964. V. 202. P. 175–176.

Day R., Fuller M., Schmidt V. Hysteresis properties of titanomagnetites: Grain-size and compositional dependence // Phys. Earth Planet. Inter. 1977. V. 13. P. 260–267.

Dunlop D.J. Theory and application of the Day plot (M-rs/M-s versus H-cr/H-c). 2. Application to data for rocks, sediments, and soils // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2002. V. 107, is. B3. P. 2046–2067.

Dunlop D.J., Özdemir Ö. Rock magnetism: Fundamentals and frontiers. Cambridge, 1997. 573 p. (Cambridge Studies in Magnetism Ser.).

Egli R. Analysis of the field dependence of remanent magnetization curves // J. Geophys. Res. B: Solid Earth. 2003. V. 108, N 2. P. 1–25.

Evans M.E., Heller F. Environmental magnetism: Principles and applications of enviromagnetics. San Diego: Acad. Press, 2003. 311 p.

Fabian K., Shcherbakov V.P., Kosareva L., Nourgaliev D. Physical interpretation of isothermal remanent magnetization endmembers: New insights into the environmental history of Lake Hovsgul, Mongolia // GGG. 2016. V. 17. P. 4669–4683.

Fassbinder J.W.E., Stanjek H., Vali H. Occurrence of magnetic bacteria in soil // Nature. 1990. V. 343. P. 161–163.

Fattakhova L.A., Shinkarev A.A., Kosareva L.R., Nurgaliev D.K., Shinkarev (Jr.) A.A., Bagautdinova Y.S. Magnetic properties of different-aged chernozemicsoil profiles // ARPN J. Eng. Appl. Sci. 2016. V. 11, is. 19. P. 11383–1139.

Gapeev A.K., Gribov S.K. Kinetics of single-phase oxidation of titanomagnetite // PEPI. 1990. V. 63. P. 58–65.

Geiss C.E., Zanner C.W. How abundant is pedogenic magnetite? Abundance and grain size estimates for loessic soils based on rock magnetic analyses // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. B12S21. P. 1–19.

Haneda K., Morrish A.H. Vacancy ordering in γ-Fe2O3 small particles // Solid State Communications. 1977. V. 22, is. 12. P. 779–782.

Heslop D., Dillon M. Unmixing magnetic remanence curves without a priori knowledge // Geophys. J. Inter. 2007. V. 170 (2). P. 556–566.

Jasonov P.G., Nurgaliev D.K., Burov B.V., Heller F. A modernized coercivity spectrometer // Geologica Carpathica. 1998. V. 49. P. 224–226.

Jordanova N. Soil magnetism applications in pedology, environmental science and agriculture. Amsterdam: Elsevier/Acad. Press, 2017. 466 p.

Kneller E.F., Luborsky F.E. Particle size dependence of coercivity and remanence of single domain particles // J. Appl. Phys. 1963. V. 34, N 3. P. 656–658.

Kosareva L.R., Nourgaliev D.K., Kuzina D.M., Spassov S., Fattakhov A.V. Ferromagnetic, dia-/paramagnetic and superparamagnetic components of Aral Sea sediments: Significance for paleoenvironmental reconstruction // ARPN J. of Earth Sci. 2015. V. 4.
P. 1–6.

Maher B.A. Characterisation of soils by mineral magnetic measurements // Phys. Earth Planet. Inter. 1986. V. 42. P. 76–92.

Maher B.A., Thompson R. Paleorainfall reconstructions from pedogenic magnetic susceptibility variations in the Chinese loess and paleosols // Quater. Res. 1995. V. 44.
P 383–391.

Rahn-Lee L., Komeili A. The magnetosome model: insights into the mechanisms of bacterial biomineralization // Front Microbiol. 2013. V. 4. P. 1–8.

Rümenapp С., Wagner F.E., Gleich B. Monitoring of the aging of magnetic nanoparticles using Mössbauer spectroscopy // JMMM. 2015. V. 380. P. 241–245.

Singer M., Fine P., Verosub K., Chadwick O. Time-dependence of magnetic-susceptibility of soil chronosequences on the California coast // Quater. Res. 1992. V. 37. P. 323–332.

Torrent J., Liu Q.S., Barrόn V. Magnetic susceptibility changes in relation to pedogenesis in a Xeralf chronosequence in Northwestern Spain // European J. Soil Sci. 2010. V. 61. P. 161–173.

Vidic N.J., Singer M.J., Versosub K.L. Duration dependence of magnetic susceptibility enhancement in the Chinese loess-palaeosols of the past 620 ky // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2004. V. 211. P 271–288.

Сведения об авторах

ФАТТАХОВА Лейсан Айдаровна – Казанский (Приволжский) федеральный университет, Институт геологии и нефтегазовых технологий. Россия, Республика Татарстан, 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 4/5. E-mail: l.a.fattakhova@yandex.ru

ЩЕРБАКОВ Валерий Прохорович – Геофизическая обсерватория «Борок» – филиал Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. Россия, 152742, Ярославская обл., Некоузский район, пос. Борок, д. 142. E-mail: shcherbakovv@list.ru

КУЗИНА Диляра Мтыгулловна – Казанский (Приволжский) федеральный университет, Институт геологии и нефтегазовых технологий. Россия, Республика Татарстан, 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 4/5. E-mail: di.kuzina@gmail.com