Mineralogical composition of the clay fraction of marsh soils of the Pomorsky coast of the White Sea

Abstract

The mineralogical composition of the silt fraction of marshes soils on the tombolo, a bridge between the mainland and a small island on the Pomorsky coast of the White Sea, has been studied. The soils on different parts of the marshes are characterized by different sequences of sediments and soil horizons embedded in them. Mica minerals (“illites”), kaolinite, chlorite and mixed-layer illite-vermiculite and chlorite-smectite were present in the silt fraction of all soils. Variation of mineralogical composition of clays was noted both between soil horizons and between the studied profiles. In our opinion, the variation is determined both by sediment composition and soil weathering of minerals, which confirms the idea of T.A. Sokolova about the complex character of formation of mineralogical composition of clays in soils on sediments re-deposited by water. The main weathering process in marsh soils was the degradation transformation of chlorite and, possibly, mica with the formation of smectite packages. These processes are spatially associated with the aeration zones of the marsh soils, at least periodically under oxidative regime.

References

1.    Багдасаров И.Е., Цейц М.А., Крюкова Ю.А. и др. Сравнительная характеристика почвенного и растительного покрова томболо побережий Белого и Балтийского морей // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2023. № 1. https://dx.doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2023-78-1-3-15
2.    Гагарина Э.И., Соколова Т.А., Сухачёва Е.Ю. Глинистые минералы в слабооподзоленных почвах абрадированных моренных равнин Северо-Запада России // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2014. № 4.
3.    Горбунов Н.И. Минералогия и коллоидная химия почв. М., 1974.
4.    Демидов И.Н., Красильников П.В. Состав и условия формирования глинистых донных отложений оз. Исаево на Заонежском п-ве // Геология, петрография и геохимия докембрийских образований Карелии / Под ред. А.И. Голубева. Петрозаводск, 1997.
5.    Колька В.В., Корсакова О.П., Лаврова Н.Б. и др. Стратиграфия донных осадков малых озер и палеогеография западного берега Онежского залива Белого моря в позднеледниковье и голоцене // Геоморфология. 2018. № 2. https://dx.doi.org/10.7868/S0435428118020049
6.    Кравчишина М.Д., Дара О.М. Минеральный состав взвеси Белого моря // Океанология. 2014. Т. 54, № 3. https://dx.doi.org/10.7868/S0030157414020129
7.    Красильников П.В. Постантропогенная эволюция почв национального парка «Паанаярви» // Под ред. Ю.Й. Сыстра. Природа и экосистемы национального парка «Паанаярви». Петрозаводск, 1995.
8.    Красильников П.В., Седов С.Н., Гракина Е.Р. Разрушение эндогенных слоистых силикатов в почвах на элювии основных пород в Северной Карелии // Почвоведение. 1999. № 4.
9.    Красильников П.В., Шоба С.А. Сульфатнокислые почвы Восточной Фенноскандии. Петрозаводск, 1997.
10.    Соколова Т.А. Глинистые минералы в почвах гумидных областей СССР. Новосибирск, 1985.
11.    Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И. Глинистые минералы в почвах. Тула, 2005.
12.    Соколова Т.А. Разрушение глинистых минералов в модельных опытах и в почвах: возможные механизмы, скорость, диагностика (анализ литературы) // Почвоведение. 2013. № 2. https://dx.doi.org/10.7868/S0032180X13020135
13.    Соколова Т.А., Толпешта И.И., Русакова Е.С. и др. Глинистые минералы в почвах пойм ручьев в ненарушенных ландшафтах южной тайги (на примере почв ЦЛГПБЗ) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2013. № 4.
14.    Толпешта И.И., Соколова Т.А. Трансформационные изменения слоистых силикатов в почвах бореального и суббореального поясов (анализ литературы) // Почвоведение. 2013. № 9. https://dx.doi.org/10.7868/S0032180X13090116 Tolpeshta, I.I., Sokolova T.A. Transformations of layered silicates in soils of the boreal and subboreal zones: Literature review // Eurasian Soil Science. 2013. Vol. 46, No. 9. https://dx.doi.org/10.1134/S1064229313090056
15.    Andrade G.R., Cuadros J., Partiti C.S. et al. Sequential mineral transformation from kaolinite to Fe-illite in two Brazilian mangrove soils // Geoderma. 2018. Vol. 309. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.08.042
16.    Bagdasarov I.E., Konyushkova M.V., Kryukova Y.A. et al. Trace elements in marsh soils of the Pomor coast of the White Sea // Eurasian Soil Science. 2024a. Vol. 57(8). https://dx.doi.org/10.1134/S1064229324600817
17.    Bagdasarov I., Tseits M., Kryukova I. et al. Carbon stock in coastal ecosystems of tombolos of the White and Baltic seas // Land. 2024b. Vol. 13. https://dx.doi.org/10.3390/land13010049
18.    Coultas C.L., Calhoun F.G. Properties of some tidal marsh soils of Florida // Soil Sci. Society Amer. J. 1976. Vol. 40, № 1. https://doi.org/10.2136/sssaj1976.03615995004000010022x
19.    De Arambarri P., Talibudeen O. Changes in the mineralogy of a cultivated marsh soil caused by simulated weathering // J. Soil Science. 1987. Vol. 38, № 1. https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.1987.tb02118.x
20.    Hathaway J.C. Regional clay mineral fades in estuaries and continental margin of the United States east coast. P. 293-316. In: Environmental Framework of Coastal Plain Estuaries / Ed. B.W. Nelson. Geological Society of America, 1972. https://doi.org/10.1130/MEM133-p293
21.    He C., Bartholdy J., Christiansen C. Clay mineralogy, grain size distribution and their correlations with trace metals in the salt marsh sediments of the Skallingen barrier spit, Danish Wadden Sea // Environmental Earth Sciences. 2012. Vol. 67. https://doi.org/10.1007/s12665-012-1536-z
22.    IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th ed. IUSS, Viena, Austria, 2014.
23.    Ma C., Chen J., Zhou Y. et al. Clay minerals in the major Chinese coastal estuaries and their provenance implications // Frontiers of Earth Science in China. 2010. Vol. 4. https://doi.org/10.1007/s11707-010-0130-5
24.    Mathé V., Meunier A., Leveque F. Anthropic acceleration of a natural clay mineral reaction in marshland soils (Atlantic Coast, France) // Clay Minerals. 2007. Vol. 42, № 1. https://doi.org/10.1180/claymin.2007.042.1.01
25.    Rodríguez-Ramírez A., Pérez-Asensio J.N., Villarías-Robles J.J.R. Geomorphological and morpho-sedimentary features of a sand barrier in a tectonically asymmetrical estuary during the Late Holocene: La Algaida (SW Spain) // Geomorphology. 2023. Vol. 432. 108711. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2023.108711
26.    Souza-Júnior V.S.D., Vidal-Torrado P., Garcia-Gonzaléz M.T., Otero X.L., Macías F. Soil mineralogy of mangrove forests from the state of São Paulo, southeastern Brazil // Soil Sci. Soc. Am. J. 2007. Vol. 72. https://doi.org/10.2136/sssaj2007.0197
27.    Tseits M.A., Dobrynin D.V. Classification of marsh soils in Russia // Eurasian Soil Science. 2005. Vol. 38(1).
28.    Tseits M.A., Marechek M.S. The formation of soil cover patterns on tidal marshes of the Arctic of Russia // Moscow University Soil Science Bulletin. 2021. Vol. 76, № 5.
29.    Velde B., Church T. Rapid clay transformations in Delaware salt marshes // Applied Geochemistry. 1999. Vol. 14, № 5. https://doi.org/10.1016/S0883-2927(98)00092-4