Karsologie Jiří Faimon rozsah 2/0 3 kredity Krasové půdy Karsologie I •Půdní horizonty •Organické horizonty (O / L, F, H, T…) •Organominerální povrchové horizonty (A) •Podpovrchové horizonty (B / E, G…) •Substráty (C, D / M, R..) Karsologie I •Organické horizonty (L, F, H, O, T…) –horizonty nadložního humusu lesních půd •opadanka (L) •fermentační (F) •humifikační (H) –hydrogenní horizonty - v zamokřených půdách (O) –rašelinné horizonty (T) •Organominerální povrchové horizonty (A) –iniciální (Ai) –humózní lesní (Ah) –melanický (Am) –černický (Ac) –andický (Aa) –tirsový (As) –umbrický (Au) –koloidy ochuzený humózní horizont (Ahe) –orniční (Ap) –drnový (Ad) –antropický (Az) Karsologie I •Podpovrchové horizonty (B / E, G…) –Ochuzené horizonty •vybělený albický mezi A a B horizontem (Ev) –Kambické horizonty (hnědnutí – uvolňování Fe, tvorba jílu, skeletnatý) •hnědý (Bv) •Rubifikovaný, intenzivně zbarvený Fe (Br) •Andický, andozemě na vulkanických horninách (Ba) –Spodické horizonty (typické pro podzol) •rezivý (Bvs) •Humuso-sesquioxidický (Bhs, Bsh) •humuso-iluviální (Bh) –Luvické (půdy, kde probíhá illimerizační proces) •luvický (Bt) •natrický (Bn) –Mramorované redoxi-morfní horizonty (pseudogleje, povrchová voda na nepropustné vrstvě, v Bh mramorování – redoxní děje) •mramorovaný (Bm) –Glejové, reduktomorfní horizonty •glejový, reduktomorfní, redukční podmínky, zamokřené půdy, šedomodrá barva (Gr) –Horizonty akumulace solí atd. Karsologie I •Substráty (C, D, M, R..) –vlastní půdotvorný substrát (C) –půdní sediment jako půdotvorný substrát (M) – rozpad pevné horniny (Cr) –pevná hornina (R) –podložní hornina (D) • • Karsologie I •KRASOVÉ PŮDY •Půdy pokrývající krasový terén mohou být různého původu: –Reziduální půdy (nerozpustná frakce/reziduum karbonátových hornin) –Koluviální půdy přesunuté/sesuté z nekarbonátových oblastí ležících výše (typické v krasových údolích) –Aluviální půdy přinesená na krasový povrch vodními toky –Ledovcový materiál (morénový til) •Pedogeneze –autochtonní (na povrchů vápenců bez druhotných překryvů - fragmenty typické reliktní krasové půdy: terra rossa a terra fusca) –allochtonní (přítomnost allochtonního materiálu) •Leptosoly •Název leptosol odvozen od řeckého slova leptos, jež znamená primitivní, iniciální (nevyvinuté půdy). Mělkost půdního profilu (max. hloubka 30 cm), obsahu skeletu a neexistence horizontu B. •Do referenční třídy leptosoly náleží půdní typy: –litozem, ranker, rendzina a pararendzina. Karsologie I •Typ reziduálních půd je podmíněn složením geologického podloží a vnějšími podmínkami (klimatem). •Produkty intenzivního zvětrávání krasových půd v tropickém/subtropickém prostředí - typické reliktní/reziduální krasové půdy. V daných podmínkách je ve zvýšené míře vyluhován Si – na místě zůstávají oxidy Al a Fe. –terra rosa (červená barva, oxidy železa) –terra fusca (hnědá barva) •Produkty zvětrávání v mírném klimatu. V daných podmínkách větší část Si zůstává na místě – dominují jílové minerály. –rendziny (na vápenitých horninách, O-Ae(Am,Ap)-Crk-Rk, A je menší jak 10 cm, v ČR cca 3%, kryty lesní vegetací, na karbonátových horninách –rendziny kambizemní (zhnědlé) s odvápněnou jemnozemí –ranker •Lesní půdy –Hnědozemě (Na náhorních plošinách, na spraších a sprašových hlínách) –Kambizemě (na svazích) •Krasové půdy jsou přirozeně silně skeletnaté a mělké - náchylné k vodní erozi a deflaci. Karsologie I •Geochemie krasových půd Moravského krasu •krasové půdy vyvinuté v místech s listnatou vegetací klasifikované jako vyluhované (degradované) rendziny •krasové půdy vyvinuté v místech s jehličnatým porostem klasifikované jako kambické rendziny •nízké pH půdních roztoků (výluhy) ve svrchní části půdních profilů (horizonty nadložního humusu O a v humózním lesním horizontu Ah) –pH ~ 3,72 (KCl) a 4,67 (dest. voda) smrkový les –pH ~ 3,71 (KCl) a 5,05 (dest. voda) smíšený les –pH ~ 4,20 (KCl) a 4,98 (dest. voda) listnatý les •ve svrchních částech půdních profilů (horizonty O a Ah) totální odvápnění (důsledek rozpouštění kalcitu kyselými pórovými roztoky; v listnatém lese odvápnění zasahuje až do kambického horizontu Bv) Karsologie I F1 F3 Karsologie I F8 F9 F7 Karsologie I •Průměrné pH půdnich výluhů •(a) půda pod jehličnany (louženo destilovanou vodou) •(b) půda pod listnatými (louženo destilovanou vodou) •(c) půda pod jehličnany (louženo roztokem KCl) •(d) půda pod listnatými (louženo roztokem KCl) Karsologie I •Půdní roztoky značně kyselé, přítomnost huminových látek - především fulvových kyselin •Huminové látky - žlutohnědé či tmavohnědé látky, vznik biochemickými přeměnami (tlením) organických (převážně rostlinných) zbytků - jsou hlavní složkou přírodního humusu •Huminové látky - směs –huminů (nerozpustné ve vodě) –huminových kyselin (rozpustné v alkáliích, nerozpustné v kyselinách, s obsahem uhlíku 57 %) –fulvových kyselin (zůstávají rozpuštěné v kyselém prostředí, obsah uhlíku nižší cca 46 %) •Amorfní sloučeniny, velké množství CO2 při karbonizaci, v roztocích lyofobní koloidy (sorpční schopnost), vysoký obsah vody •Neostrá hranice mezi huminovými kyselinami a fulvokyselinami, různý/á stupeň disperzity, rozpustnost ve vodě, hodnota disociační konstanty •Struktura huminových kyselin variabilní, liší se podle původu, naleziště, doby odběru vzorku (?) Karsologie I Karsologie I •Huminové kyseliny (HA) a fulvokyseliny (FA) –velký rozsah molekulových hmotností (2 000 − 200 000 g/mol), frakce o molekulové hmotnosti nižší než 70 000 g/mol se označují jako nízkomolekulární –trojrozměrné zesítěné molekuly –centrem je jádro aromatického charakteru s kyslíkatými a dusíkatými heterocykly –na toto jádro navazují řetězce alifatického charakteru s množstvím různých funkčních skupin (karboxylové - COOH, a hydroxylové skupiny - OH) –Fulvonové kyseliny (molekulová hmotnost 2 000 – 8 000 g/mol), jsou méně aromatické, mají vyšší obsah karboxylových skupin a méně dusíku. Karsologie I Hypotetické strukturní vzorce huminové kyseliny Karsologie I Hypotetický strukturní vzorec fulvokyseliny Karsologie I Hmotnostní spektrum huminů ve vzorku skapové vody Karsologie I •Ve všech typech půd klesá acidita s hloubkou profilu •V nižších partiích je acidita zcela neutralizována reakcemi s vápencovými klasty (zpochybnění hypotézy o pronikání kyselých vod až do jeskyní a korozi kalcitových speleotém). •půdní profily pod smrkovými monokulturami jsou výrazně hlubší (> 80 cm) než půdní profily pod smíšeným a listnatým lesem (< 60 cm) •intenzivnějšímu zvětrávání podléhá povrch krasu pod smrkovými monokulturami •Není jasné, zda a jak ovlivňují huminové látky v krasových skapových vodách rovnováhy a dynamiku v systému kalcit-voda. Stálý předmět studia. Karsologie I •s hloubkou půdních profilů (horizonty Bvk a Crk) se zvyšují obsahy karbonátů, ať už v podobě makroskopických klastů nebo v mikroskopické formě = to potvrzuje předpoklad, že kyselé prosakující vody jsou neutralizovány již v půdním profilu •všechny půdní klasty klasifikovány jako mikritické vápence •makroskopické klasty převážně poloostrohranné (subangulární) až polozaoblené (suboválné) s matným a nerovným povrchem, s četným rýhováním; převažuje barva tmavošedá (přechod do světle šedých odstínů na profilech v jehličnatém lese) •dominantní je písková frakce s průměrným zastoupením v profilu 55±0,25 hm %. •obsahy štěrkové frakce s hloubkou profilů narůstají, zatímco obsahy jílové frakce klesají (viz. tab.) Karsologie I TAB1 Karsologie I •jílová frakce - dominuje křemen s malým množstvím plagioklasu, v nejhlubších partiích půdních profilů se objevuje kalcit. Z jílových minerálů byl kvalitativně indikován chlorit, kaolinit, illit a smektit (viz. tab.) TAB2 Karsologie I •obsah organické hmoty na lokalitě Smrkový les klesá z 3,46 % (10–20 cm) na 0,81 % na bázi profilu (70–80 cm); na lokalitě Listnatý les je obsah organické hmoty napříč profily téměř konstantní: 2,14 % v hloubce 0–10 cm, 2,11 % v hloubce 40–50 cm na bázi profilu •obsahy organické hmoty se lokálně snižují s hloubkou profilu, jinde zůstávají téměř konstantní. Není jasné, zda dochází k migraci organického detritu směrem do hlubších partií profilu s prosakující vodou, nebo zda je organická hmota syngenetická - úbytek organické hmoty s hloubkou profilu může souviset s její biochemickou degradací na oxid uhličitý Karsologie I • Karsologie I • Karsologie I • Karsologie I •