U R SZ U L A P O K O JSK A
GEOCHEM ICAL STU DIES ON PO D ZO LIZA TIO N
PA R T II. SIL IC O N IN PO D ZO LIZA TIO N
D ep artm en t o f S o il S cien ce, In stitu te of B iology, C opernicus U n iv e r sity of Tor-uń H ead of D ep artm en t: Z. Pirusinkiew icz
IN TR O D U C TIO N
C om pared w ith th e b u lk of w ritin g d ev o ted to th e role of iro n a n d alu m in iu m in podzolization, -the in te re s t in th e ro le of silicon in th is process is m uch sm aller. This is d u e p a rtly to th e belief, fa irly com m on u n til co m p arativ ely rec e n tly , th a t silica released in th e process of m i n e ra l decom position is im m obile in acid reaction. In pedological lite ra tu re , especially dn Soviet publications, th e idea h as been ex pressed th a t th e decom position o f alum in o silicates is associated w ith th e lib e ra tion o f so-called “silica p o w d er”.
Som e au th o rs, e.g. Polinov, R eifenberg, M ohr, K u bien a, K a rp a tc h e v -
ski [cit. 8], as w ell as M u s i e r o w i c z [9] have assum ed th a t u n d e r
c e rta in conditions silica also becom es m obile, a n d its basic m ig ra to ry
fo rm is colloidal solution. M ore re c e n t in v estig ations [2, 5, 6, 8], how
ever, have rev e a le d th a t in soil solution of pH below 9 silica com m on
ly o ccurs in th e form of undissociated orthosilicdc acid — Н48Ю4. This
acid is released in th e process of silicate m in e ral w eath erin g. Its con c e n tra tio n in soil solutions is g e n e ra lly below sa tu ra tio n condition, w hich p re v e n ts th e fo rm ation of colloidal solutions. S c h n i t z e r a n d D e s j a r d i n s l[13] an d B i e ł o u s o w a [1] suggest the possibility o f silicoorgam c com binations passing into the solution.
M c K e a g u e a n d C l i n e i[7] a n d J o n e s and H a n d r e e k [4] h av e found th a t soil p articles have th e cap ac ity of sorbing silicic acid from -the solution, th e h ig h est a c tiv ity being show n b y fre sh ly p reci p ita te d F e a n d A1 hydroxides. S orp tio n o f silicic acid b y sesquioxides is reg a rd e d as specific sorptio n [3, 10]. A ccording to M c K e a g u e a n d
144 U. Pokojska
C l i n e [8], biological sorption also plays an im p o rta n t p a rt in reta in in g
silica in soil.
Considering th e grow ing in te re s t in silicon am ong pedologist, studies have been u n d e rta k e n on th e role of this elem en t in podzolization. The studies have been b ased on a detailed ex am in ation of th e profile d istri b ution of to tal Si a n d of am orphous pedogenic silica in podzols derived from sands. The re su lts ob tain ed have been in te rp re te d on th e base of lite ra tu re data on geochem ical pro p erties of silicon.
M A TE R IA L A N D M ETH ODS
The stu d y has b een c a rrie d o u t on seven profiles of ferro -h u m ic podzols, whose m orphology and basic p ro p erties have been discussed in a n ea rlie r pub licatio n [11].
T he a s h silica co n ten t in raw h u m u s has been d e te rm in e d b y the g ra v im e tric m ethod a fte r m ineralizing th e organic m a tte r in conc.
H2S 04 w ith an ad dition of 30% H20 2. B efore th e sam ples w ere m in e rali
zed, the h u m us h ad been se p ara te d fro m th e m in eral g rain s in heav y
liquids (d= 2 g/cm 3). T he p re c ip ita te rem ain in g a fte r m in eralization w as
filte red off, ignited, screened a t 0 = 0 .0 5 m m a n d w eighed. A m icroscope •exam ination of th e p rec ip ita te show ed th a t th e m eth o d allow ed a fairly ;good separatio n of a sh silica from q u a rtz a n d o th e r m inerals.
The to tal Si co n ten t in th e m in eral portion of th e pro file (Sit) w as d eterm in ed b y th e g rav im etric m ethod a fte r m elting th e sam ples w ith N a2C03. Pedogenic silica w as e x tra c te d in a lk a lin e e x tra c t a fte r F o ster (S i0 2a). The q u a n tita tiv e d e te rm in a tio n of Si in th e e x tra c t w as done by th e colorim etric m olibdenie b lue m ethod, using ta rta ric acid for m ask in g phosphorus.
R E SU L T S A N D D ISC U SSIO N
S i l i c a i n r a w h u m u s . As show n by an aly ses (Table 1), silica is th e dom inant a sh co n stitu e n t in podzol ra w hum us. In th e p lan t
litte r fall accu m ulated in subhorizon A 0L 0 th e S i02 content is a lre a d y
hig h (0.64%) a n d co n stitu te s a n a v erag e 34% of th e ashes. It is sligh tly exceeded o n ly b y th e CaO co n ten t [11]. As m in eralizatio n a n d h u m ifi- ‘catio n proceed, th e silica co n te n t in th e h um u s rap id ly increases. In
th e m ost h ig h ly h u m ified m ate ria l of subhorizon A0H " S i02 averag es
7.7% , w hich co n stitu tes 80% of ashes. It is th en th e accu m u latio n of
silica th a t is m ain ly responsible for th e g ra d u a l increase in a sh conten t of organic m a tte r in th e successive A 0 subhorizons, a n d to a m uch
lesser e x te n t this is due to sesquioxide accum u lation [11].
T he h ig h S i02 c o n te n t in ra w h u m u s is the re s u lt of th e hig h content o f this com pound in th e p la n t litte r fall and , on th e o th e r hand, of the
T a b l e 1
A verage c o n t e n t o f s i l i c a and o t h e r a sh c o n s t i t u e n t s i n th e p a r t i c u l a r raw humus s u b h o r iz o n s o f 6 p r o f i l e s / i n % o f o r g a n ic m a t t e r m ass w ith o u t m in e r a l g r a i n s /
S u b h o rizo n % S i 0 2 a
% /FegO^ + A120^ + CaO + MgO + + к2о - р2о5/ Ъ a + b - â r • 10°* AoLo 0,64 1,25 1 ,8 9 34 A o l 1,60 1,88 3,48 46 AoF 3,81 1,93 5,74 66 AoH' 4,81 1,72 6,53 74 A oH " 7,69 2,07 9,76 79
com p arativ ely low m ig ra to ry cap acity of S i02 a n d th e low u p tak e ra te
b y plants.
In spite of its lim ited m obility, silica g rad u a lly passes into th e soil solutions. A ccording to B i e l o u s o w a l[l], th e silica co n te n t in th e solutions flow ing from u n d e r horizon A 0 exceeds th a t of a n y o th er m in eral com ponents.
S i l i c a i n m i n e r a l p r o f i l e . T he resu lts o f th e analyses
(Table 2) co n trad ict th e th esis of th e im m o b ility of silicon in podzols.
The b elief of some a u th o rs th at, u nlike th e sesquioxides, th e im m obile silica becomes accu m u lated in th e eluvial horizon is possibly due to
m isin te rp re ta tio n o f th e re su lts of to tal analysis. Such re su lts (Table 2)
in fact d em o n strate a m ark ed increase in S i02 co nten t in th e eluvial
horizon. The to ta l analysis, how ever, does n o t reflec t th e profile d is tri b u tio n of pedogenic silica; it on ly points o u t the change in proportion
b etw een S i02 a n d th e o th e r m in eral com ponents. The change resu lts
from th e d isplacem ent of th e m ajo rity of silicate decom position products, w hile q u a rtz rem ain s co m p arativ ely in e rt. Q uartz grains in th e eluvial horizon a re devoid of ferru g in o u s envelopes an d o fte n dull, so th a t th ey assum e a w h itish colour. It is n o t u n lik e ly th a t owing to th e ir colour th ey have o fte n been reg a rd e d as secondary silica (“silica p ow d er”), w hich has been believed to be a n im m obile p ro du ct of m in e ral decom position.
T he pedogenic silica (Si02a) con ten t in th e podzol profiles studied
shows c h a ra c te ristic d iffe re n tia tio n (Fig. 1). The h ig h est concentration
of this c o n stitu e n t occurs a t th e b o rd er b e tw e en ra w hum us a n d the eluvial horizon, th e n th e SiC 2a co n ten t decreases rap id ly to a c e rtain m inim um in th e low er p o rtio n of th e eluvial horizon. B eneath, th ere is g e n e ra lly a stro n g ly m ark ed illu v ial accum ulation of pedogenic silica, its m axim u m occu rrin g in subhorizon Bhs.
146 U. Pokojska T a b l e 2 T o t a l S i 0 2 and N a O H -e x tra c ta b le S i 0 2 c o n t e n t i n p o d z o ls u nd er s tu d y P ro f i l e No. H o r iz o n Depth cm S i ° 2 t % ü i 0 2 * % P ro f i l e No. H o r iz o n Depth cm S i 0 2 t % s i 0 2 * % 1 Ao/Ae 1 -0 -1 8 7 ,2 6 0 , 6 7 4 Bh32 1 3 -2 0 9 0 ,8 2 0 ,3 2 Ae 1 2 -2 3 9 6 ,6 7 0 , 1 6 Bs 2 0 -4 0 9 2 ,9 8 0 , 2 0 Eh 3 3 -3 5 9 0 ,2 5 0 ,1 1 С 1 2 0 -1 4 0 9 4 ,7 6 0 , 1 6 ■Rh Cl т/ П 9 A bns Be 6 0 -7 5 9 5 ,1 8 0 ,0 9 5 Ao/Ae 0 , 5 - 0 - 1 9 0 ,4 5 0 ,7 6 С 1 1 0 -1 4 5 9 6 ,1 8 0 , 1 2 Ae 1 0 -2 0 9 8 ,2 3 0 , 2 5 Bh 2 8 ,5 - 3 0 8 9 ,3 7 0 , 2 9 2 Ao/Ae 1 - 0 - 0 , 5 8 3 ,5 1 0 , 3 2 Bhs 3 0 -3 8 9 2 ,7 8 0 , 6 9 Ae 1 6 - 2 3 ,5 9 5 ,7 3 0 , 1 6 Be 3 8 -5 5 9 6 ,6 3 0 , 2 0 Bh 2 3 ,5 - 2 6 9 2 ,1 9 0 , 1 3 С 1 1 0 -1 3 0 9 7 ,1 9 0 , 2 5 Bhs 2 6 -3 8 9 3 ,1 2 П 11w f I I Bs 6 0 -8 5 9 4 ,7 8 0 ,1 1 6 Ae 2 0 -2 8 9 8 ,1 5 0 ,3 1 С 11 5 -1 4 5 9 6 ,0 3 0 ,1 0 Bh 2 8 -2 9 8 9 ,2 8 0 , 4 5 Bhe^ 2 9 -3 2 9 1 ,2 6 0 , 5 7 3 Ao/Ae 0 , 5 - 0 - 0 , 5 8 5 ,6 2 0 ,7 1 B h s2 3 2 -3 8 9 3 ,1 1 0 ,4 6 Ae 4 -1 2 9 5 ,5 0 0 ,2 6 Bo 3 8 -5 0 9 5 ,4 5 0 , 3 3 Bh T3Vi a 1 6 -1 8 9 1 ,2 1 Oft 0 ,1 5 П ЛО С 1 1 0 -1 3 0 9 6 ,8 2 0 , 3 5 DAB 1 8 -2 3 Vf Be 4 0 -5 0 9 5 ,0 9 0 , 1 2 7 Ao/Ae 0 , 2 - 0 - 0 , 5 8 9 ,4 9 0 , 4 9 с 11 0 -1 3 0 9 3 .4 1 0 ,1 1 Ae 0 , 5 - 1 4 9 7 ,3 7 0 ,4 3 Bh 9Q—90 ^ Q1 77; l i l ( U, J,d 4 Ao/Ae 0 , 3 - 0 - 0 , 5 8 8 ,7 7 0 ,3 6 Bhs 2 9 ,5 - 4 0 9 4 ,0 3 0 ,4 3 Ae 0 , 5 - 1 0 9 5 ,0 3 0 ,3 1 B s i 4 0 -6 0 9 5 ,4 6 0 , 3 7 Bh 1 0 - 1 1 ,5 8 4 ,5 5 0 ,2 5 B s2 6 0 -8 0 9 5 ,8 9 0 , 3 2 Bhs«j 1 1 ,5 - 1 3 8 7 ,4 6 0 ,4 5 С 1 0 0 -1 2 0 9 7 ,4 6 0 , 2 7
The high silica con ten t in th e u p per p a rt of the eluvial horizon co n stitu tes a prolongation of its biological accum u lation in horizon A 0. It has been found th a t th e re is a d e fin ite correlation b etw een th e S i0 2a co n te n t a n d th e organic carb o n c o n te n t in this po rtio n of th e profile. It seem s possible th a t silico-organic com binations w ashed dow n from ra w h u m u s a re p rec ip ita te d th e re to g eth er w ith th e w ashed in hum us. The presence of such com binations in n a tu ra l soil leachate from podzols has been found by S c h n i t z e r a nd D e s j a r d i n s [13] and В i e ł o-
u s o w a [1]. T he n a tu re of th e silico-organic com binations has n o t been
sufficien tly studied yet. It is n o t u n lik ely th a t th ey m ay be low m obility com binations form ed as a re su lt of surface sorption.
A p a rt from a n a rro w zone ju st b e n e ath th e surface, n o pedo g eric silica accu m u lation is o b served in th e eluvial horizon. O n the co n trary ,
D iagram s o f p r o file d istrib u tion of p ed o g en ic silica in podzols -under stu d y
it is th e re th a t the eluvial SiG2a co n ten t m inim um is found. T his indicates th a t the silica released in decom position of silicates in horizon
A e [11] is tak e n dow n th e profile. T a m m [14] has a lre a d y rep o rted
large am o u n t of silica being w ashed dow n of th e eluv ial horizon of podzols. M ore rec e n t w orks [2, 5, 6, 8] sug g est th a t th is c o n stitu e n t m ig ra te s w ith soil solutions chiefly in th e form of orthosilicic acid (H4S i0 4).
In th e illu v ial horizon th e re is a n o th e r in crease in S i0 2a co n ten t. The question arises w h a t causes th e im m obilization of silica in th a t horizon. E a rlier re su lts [11] have rev ealed th a t in th e illu v ia l horizon of the podzols stu d ied th e re is a considerable accu m u latio n of am orphous sesquioxides. It is also know n from o th e r re p o rts [4, 7] th a t it is
148 U. Pokojska
precisely these soil com ponents th a t a re v e ry active in sorbing silicic acid. T he illu vial horizon c o n stitu te s th en a k ind of geochem ical b a rrie r picking silicic acid o u t of the perco latin g solutions. Since the m axim um of illu v ia l S i0 2a a c cu m u latio n alw ay s occurs in horizon Bhs, g e n e ra lly coinciding w ith th e m ax im u m o f fre e a lu m in iu m oxides, it seem s th a t A1203 plays a g re a te r p a rt in binding silica th a n does F e20 3.
It is n o t q u ite c le a r w hy in tw o of th e profiles (No. 2 a n d 3) no illu vial S i0 2a accu m u latio n has been found. One of th e possible reasons m ay be th a t th e illu v ial horizons of th ese profiles, com pared w ith those of th e oth ers, a re poorer in free alu m in iu m (Prof. 3) an d less w ell cem ented (Prof. 4), and do n o t th e re fo re c o n stitu te an effective b a rrie r for th e solutions containing silicic acid.
As a re s u lt of th e illu v ia l S i0 2a accu m ulation being r a th e r sm all
com pared w ith th a t of R2O3, th e m a jo rity of pedogenic silica m ig rates
beyond the soil profile. W ere it n o t for th e loss of silica b y this way, th e fac t th a t it is tak e n in larg e am ou n ts by p lan ts and continuo u sly released b oth from raw hu m u s and in th e process o f silicate decom position w ould h av e to re su lt in a m uch g re a te r accu m u latio n in the illu v ia l horizon. The belief th a t soil profiles in w hich th e re is a p rep o n d e ra n c e o f the descending m ovem ent of soil solutions a re su b je c t to
progressing desilification is sh ared by o th e r a u th o rs [1, 8, 12].
C O N C LU SIO N S
1. T he re su lts of th e analysis of th e profile d istrib u tio n of pedogenic
silica in podzols point o u t its activ e p articip atio n in podzolizatiom.
2. A considerable biological accu m u latio n of silica takes place in raw
hum us. T he p ercen tag e of S i02 in th e a sh co nten t o f organic rem ain s
accu m u lated in horizon A0 increases w ith th e progress of hum ification.
3. The silica released in th e eluvial horizon passes into the soil solu tion a n d m igrates do w n th e profile.
4. P a r t of th e silica is re ta in e d in th e illu v ia l horizon as a re s u lt o f so rp tio n b y am orp ho u s sesquioxides. A g re a te r p a rt in silica b inding is prob ably played by free A1 th a n by fre e Fe.
5. The b u lk of soluble silica m ig rates beyond th e podzol profile.
R EFEREN CES
[1] B i e ł o u s o w a N. I.: R ol m igracii w o d n o -ra stw o rim y ch w ie sz c z e stw w fo rm i-irowanii p o d zo listy ch A l-F e -g u m u so w y c h p oczw . P oczw ow ied . 12, 1974, 54-69. [2] E l g a w h a r y S. M. , L i n d s e y W. L.: S o lu b ility of silica in soils. S o il Sei.
Soc. A m . Proc. 36, 1972, 439-442.
[3] H i n g s t o n F. J., A t k i n s o n R. J., P 0 s n e г A. M. , Q u i r k J. P.: S p ecific ad sorp tion of anions. N atu re 215, 1967, 1459-1461.
[4] J o n e s L. H. , H a n d r e c k K. A.: E ffe c ts of iron a n d a lu m in iu m o x id es on silica in solu tion in so ils. N a tu re 198, 1963, 852-853.
[5] J o n e s L. H. , H a n d г e c k K. A.: S ilic a in soils, p la n ts and an im als. A d van ces of A gr. 19, 1967, 107-147.
[6] M c K e a g u e J. A. , C l i n e M. G.: S ilic a in soil solu tion . I. T he form s and c o n cen tra tio n of d isso lv ed silica in aq u ou s ex tra cts of som e soils. Can. J. S o il Sei. 43, 1963, 70-82.
[7] M c K e a g u e J. A., C l i n e M. G.: S ilica in soil solu tion . II. T he ad sorp tion o f m on osilicic acid by soil and by o th er su b stan ces. Can. J. S oil. S ei. 43, 1963, 83-96.
[8] M c K e a g u e J. A., C l i n e M. G.: S ilica in so ils. A d v a n ces of A gr. 15, 1963, 339-396.
[9] M u s i e r o w i c z A.: G leb o zn a w stw o ogólne. PW R iL, W arszaw a 1968, s. 130. [10] O b i h a r a C. H. , R u s s e l l E. W.: S p ecific a d sorp tion of silic a te and p h o s
p h a te by soils. J. S oil Sei. 23, 1, 1974, 105-117.
[11] Р о к o j s k a U.: G eo ch em ica l stu d ies on p od zolisation . P art I. P o d zolisation in th e lig h t o f th e p rofile d istrib u tio n of va rio u s form s o f iron and alu m in iu m . R ocz. glebozn. 30, 1979, 1.
[12] P o n o . m a r i e w a W. W. , R o ż n o w a T. A., S o t n i к o w a N . S : S o w r ie - m ie n n y je p rocessy m ig ra cii-a k k u m u la cii ch im iczesk ich e le m ie n to w w p ro fila ch p od zolistych p oczw (lizim ietriczesk ije n ab lu d ien ija). P o czw y K a relii i p u ti p o w y szen ija ich płodorodija. Izd. K arelija, P ietro za w o d sk 1971, 17-31.
[13] S c h i n t z e r М. , D e s j a r d i n s J. G.: C h em ical ch a ra cteristics of a n a tu ra l soil lea ch a te from a h u m ic podzol. Can. J. S o il Sei. 49, 1969, 151-158. [14] T a m m О.: S tu d ies ö ver jord m an styp er och deras fö rh a lla n d e till m ark en s
h yd rologi i n o rd sv en sk a sk ogsterran ger. M ed d elan d en Fran S ta ten s S k o g sfo - ro sk sa n sta lt 26, 2, S tock h olm 1931.
И. ПОКОЙСКА ГЕОХИМ И Ч ЕСКИ Е И С С Л ЕД О ВАН И Я П О Д ЗО Л О О БРА ЗО ВА Т ЕЛ ЬН О ГО П РО ЦЕССА ЧАСТЬ 2-Я. КРЕМНИЙ В ПРОЦЕССЕ ОПОДЗОЛИВАНИЯ Л аборатория почвоведения, И нститут биологии У ниверситета им. Mr К оп ер н и к а в Т оруни Р е з ю м е В связи с возрастаю щ ей в почвоведени и заин тересованностью геохи м и ей кремния были предп ри н яты исследован ия по участии этого элем ента в п р оц ессе подзолообразов ания . И сследования базировали ,на детальном а н ал и зе п р о ф и л ь ного р асп р едел ен и я валового со д ер ж а н и я крем ни я (Sit) и ам орф ного (кремнезе ма, оп редел яем ого в щ елочной вы тяж к е по Ф остеру ( S i 0 2a) в п о д зо л а х о бр азо ванны х .из лесксив. А н ал и зы п о к а за л и (табл. 1), что крем ний является дом инирую щ им зольны м элем ентом в сы ром пер егн ое подзолов. Д оля S i 0 2 в зо л е орган и ческ и х остатков повы ш ается по мере и х р а зл о ж ен и я и в подгори зон те А 0Н" д оход и т до 80%. И з горизонта биологической ак к ум уляции крем ний п ер ех о д и т п остеп ен н о в п о чвенны е растворы . С огласно Б е л о у с о в о й [ 1 ] в р аствор ах ст ек аю щ и х и з -п о д горизонта А 0 со д ер ж а н и е S i 0 2 превы ш ает со д е р ж а н и е осталь н ы х м инеральны х элем ентов.
150 u * Pokój ska О п р еделен и я валового крем ия в м инеральной части п р оф и л я п одзол ов (табл. 2) выявили, что сам ое вы сок ое со д ер ж а н и е S i 0 2t н а ходи т ся в эл ю в и ал ь н ы х гори зон тах. Этот ф а к т не составляет док азательства ак к ум ул я ц и и а м о р ф н о го крем незем а, к ак иногда бы вает интерпретировано, -но является п оследствием удал ен и я больш инства п р одуктов р а зл о ж ен и я силикатов п ри относительно инертном пов еден и и кварца. П р оф и л ьн ое р асп р едел ен и е ам ф орного к р ем н езем а < S i0 2a) показы ваю т д а н ны е ан ал и за по Ф остер у (рис. 1). Самая вы сокая конц ентрац ия этого к ом по нента о бн ар уж и в ается в в ер х н ей части элю виального горизонта и п р едстав л я ет собой п родл ен и е биологической ак к ум уляции S i 0 2 в гори зон те А 0. В н е весьма тонкой п одп ов ер хн остн ой п олосы в гори зон те Aq вы ступает элю виальны й ми нимум со д ер ж а н и я S i 0 2a. И з и зл ож ен н ого сл едует, что к р ем н езем о св о б о ж д а е мый во время р а зл о ж ен и я силикатов отводится в глуби ну п р оф и л я. По н о в ей ш им исследован и ям [2, 5, 6, 8] н азв ан н ы й ком понент м игрирует с почвенны ми растворами преим ущ ествен но в в и д е ортокрем невой кислоты (H4S i 0 4). П оч вен ные растворы наталкиваю тся в иллю виальном гор и зон те на зо н у аккум уля ц и и полуторн ы х окислов, п р и н а дл еж а щ и х к составны м частям почвы особенно а к тивным в сорбировании крем невой кислоты [4, 7]. Я вление сп ец и ф и ч н ого п огл о щ ения H 4S i 0 4 полуторны м и окислами это несом ненно главная причина а к к у м уляции к рем незем а в горизонте В больш инства ан ал и зи р ован н ы х п р оф и л ей . П оск ольку иллю ви альная ак к ум уляция S i 0 2a по сравн ении с ак к ум ул яц и ей ж е леза и алю м иния очень невелька, то само собой р азум еется, что больш ая часть ам орф ного к рем н езем а м игрирует вн е п ределов почвенного п р оф и л я . Е сл и -бы не утечк а к рем н езем а на этом пути, то п остоян ное его о св о д о ж д ен и е и з сырого перегноя и во время р а зл о ж ен и я силикатов д о л ж н о бы ло-бы приводить к з н а чительно бол ьш ей его аккум уляции в иллю виальном горизонте.
U . P O K O J S K A
GEOCHEM ICZNE B A D A N IA N A D PRO CESEM B IE L IC O W A N IA
C Z ĘŚĆ II. K R Z E M W P R O C E S IE B IE L IC O W A N IA
Zakład G leb o zn a w stw a In sty tu tu B io lo g ii U n iw ersy tetu M ikołaja K opernika w T oruniu
S t r e s z c z e n i e
N aw ią zu ją c do w zra sta ją ceg o w g le b o z n a w stw ie za in tereso w a n ia geoch em ią k rzem u p odjęto bad an ia nad u d ziałem tego p ierw ia stk a w procesie b ielicow an ia. B ad an ia te oparto na szczegółow ej a n a lizie p ro filo w eg o rozm ieszczen ia k rzem u ogółem (S it) oraz am orficzn ej k rzem ion k i oznaczonej w w y cią g u a lk a liczn y m w e d łu g F ostera ( S i0 2a) w b ielica ch w y tw o rzo n y ch z p iask ów .
A n a lizy w y k a z a ły (tab. 1), że k rzem ion k a je s t d o m in u ją cy m sk ła d n ik iem p o p ieln y m w próch n icy n ad k ład ow ej b ielic. U d ział S i 0 2 w p o p ieln o ści szczątków organ iczn ych w zrasta w m iarę ich p o stęp u ją ceg o rozk ład u i w pod p oziom ie A QH " osiąga aż 80%. Z p oziom u b iologiczn ej ak u m u la cji k rzem ion k a przechodzi sto p n iow o do ro ztw o ró w g leb o w y ch . W edług B i e ł o u s o w e j (1] w roztw orach sp ły w a ją cy ch spod p oziom u A Q zaw artość S i 0 2 przew yższa zaw artość p ozostałych sk ła d n ik ó w m in era ln y ch .
O znaczenia krzem u ogółem w y k o n a n e w m in era ln ej części p r o fili b ielic (tab. 2) w y k a za ły , że n a jw y ższa za w a rto ść S i 0 2t w y stę p u je w poziom ach elu w ia ln y ch . N ie św ia d czy to ' o a k u m u la cji am orficzn ej k rzem ion k i w tych poziom ach, jak to b y w a n iek ied y in terp reto w a n e, lecz jest sk u tk iem u su n ięcia w ięk szo ści p roduktów rozkładu k rzem ian ów przy w zg lęd n ie in ercy jn y m zach ow an iu się k w arcu .
P r o filo w e ro zm ieszczen ie k rzem ion k i am orficzn ej ( S i 0 2a) p rzed sta w ia ją w y n ik i a n a lizy w ed łu g F ostera (rys. 1). N a jw y ższa k o n cen tracja tego sk ła d n ik a w y stęp u je w górnej części poziom u e lu w ia ln eg o , co sta n o w i p rzed łu żen ie biologiczn ej a k u m u la cji SiO z w p oziom ie A Q. Poza w ą sk ą strefą p rzyp ow ierzch n iow ą w p o ziom ie A e w y stę p u je e lu w ia ln e m in im u m za w a rto ści S i 0 2a. W ynika stąd, że krzem ion k a u w a ln ia n a podczas rozkładu k rzem ian ów jest odprow adzana w g łąb p rofilu. Z n o w szy ch badań [2, 5, 6, 8] w y n ik a , zr sk ła d n ik ten m igru je z ro ztw o ram i g leb o w y m i g łó w n ie w p ostaci k w a su ^ rtok rzem ow ego (H4S i 0 4). R oztw ory g le b o w e n a tra fia ją w p oziom ie ilu w ia ln y m na strefę a k u m u la cji półtora tlen k ów , które n a leżą do sk ła d n ik ó w g le b o w y c h szczeg ó ln ie a k ty w n y ch w sorb ow an iu k w asu k rzem ow ego [4, 7]. Z jaw isk o sorp cji sp ecy ficzn ej H 4S i 0 4 przez R20 3 je st n ie w ą tp liw ie g łó w n ą przyczyną ak u m u la cji k rzem ion k i w p o zio m ie В w ięk szo ści a n a lizo w a n y ch p ro filó w . P o n iew a ż ilu w ia ln a ak u m u lacja S i 0 2a jest w p orów n an iu z ak u m u la cją żelaza i g lin u n ie w ie lk a , w y n ik a stąd, że w ię k sz a część am orficzn ej k rzem ion k i w y m y w a n a jest poza p rofil g leb o w y . G d yb y n ie straty k rzem ion k i n a tej drodze, jej p o b iera n ie w d użych ilo ścia ch przez ro ślin y i sta łe u w a ln ia n ie z p róch n icy n a d k ła d o w ej oraz p od czas rozkładu k rzem ia n ó w m u siałob y d op row ad zić do zn aczn ie w ięk szej a k u m u la cji w p oziom ie ilu w ia ln y m .
D r U r s z u l a P o k o j s k a I n s t y t u B i o l o g i i U M K T o r u ń , ul. S i e n k i e w i c z a 30
