Минералогические и геохимические параметры, отражающие палеоэкологию этапов почвообразования на юге Восточно-Европейской равнины в четвертичное время

Выполнены реконструкции динамики климатических параметров условий почвообразования в четвертичное время на юге Восточно-Европейской равнины, базируясь на изучении палеопочв как индикаторов эволюции биосферы в масштабе геологического и исторического времени. Полнота и достоверность палеогеографических реконструкций определяется выбранными объектами исследования, среди которых палеопочвы археологических памятников (курганов) степной зоны европейской части России, а также лёссово-почвенные толщи Приазовья, содержащие серии ископаемых почв плейстоцена (последние 800 тыс. лет). Для проведения количественных реконструкций параметров состояния окружающей среды использованы три независимых метода: 1) магнитный метод (магнитная восприимчивость почв), связывающий почвенную “магнитную запись” с предшествующими условиях окружающей среды степей и позволяющий получать количественные характеристики климата (атмосферные осадки) в плейстоцене и голоцене; 2) геохимический, базирующийся на эмпирических зависимостях геохимических коэффициентов выветривания, связывающих изменения валового химического состава почвенной массы и еe элементов с климатическими факторами, а также комплекс минералогических исследований; 3) методы изотопной геохимии, изотопный состав углерода, позволяющие получать информацию о климатическом режиме территории, реконструировать некоторые параметры климатических систем. На основании полученной совокупности магнитных, геохимических, изотопных параметров почв и пород предложен оптимальный вариант набора показателей для палеоклиматических реконструкций и промоделированы климатические условия (палеотемпература, палеоосадки, аридность), характерные для природной среды степей Евразии в голоцене и плейстоцене.

эволюция почв, палеопедосфера, глобальные изменения климата, магнитные свойства почв, геохимия, почвенная минералогия

1. Алексеев А.О., Алексеева Т.В. Оксидогенез железа в почвах степной зоны. М.: ГЕОС, 2012. 204 с.

2. Алексеева В.А. Микроморфология поверхности кварцевых зерен как индикатор условий ледникового осадкообразования (на примере бассейна р. Протвы) // Литология и полезные ископаемые. 2005. № 5 (40). С. 420–428.

3. Величко А.А. Природный процесс в плейстоцене. М.: Наука, 1973. 254 с.

4. Величко А.А. К оценке тренда аридизации юга России: по результатам исследований разреза Семибалки-1, Приазовье // Современные проблемы аридных и семиаридных экосистем юга России: Сб. научных статей. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2006. С. 108–133.

5. Величко А.А. Палеоклиматы и палеоландшафты внетропического пространства северного полушария. Поздний плейстоцен–голоцен / Атлас-монография. М., 2009. 120 с.

6. Демкин В.А., Рысков Я.Г., Алексеев А.О., Олейник С.А., Губин С.В. Палеопедологическое изучение памятников степной зоны // Изв. АН. Сер. геогр. 1989. № 6. С. 40–51.

7. Демкин В.А. Почвоведение и археология. Пущино, 1997. 213 с.

8. Демкин В.А., Ельцов М.В., Алексеев А.О., Алексеева Т.В. и др. Развитие почв Нижнего Поволжья за историческое время // Почвоведение. 2004. № 12 (37). С. 1324–1333.

9. Демкин В.А., Борисов А.В., Алексеев А.О., Демкина Т.С., Алексеева Т.В., Хомутова Т.Э. Археологическое почвоведение: новые подходы в изучении истории природы и общества // Почвоведение. История, социология, методология. М.: Наука, 2005. С. 324–330.

10. Калинин П.И., Алексеев А.О. Геохимический подход к исследованию происхождения лёссовых отложений юго-востока Русской равнины // Вестн. Воронеж. ун-та. Сер. Геология. 2013. № 2. С. 53–60.

11. Калинин П.И., Алексеев А.О., Савко А.Д. Лёссы, палеопочвы и палеогеография квартера юго-востока Русской равнины // Труды НИИ геологии Воронеж. ун-та. Вып. 58. Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 2009. 140 с.

12. Калинин П.И., Алексеев А.О. Геохимическая характеристика лёссовопочвенных комплексов ТерскоКумской равнины и Азовокубанской низменности // Почвоведение. 2011. № 12. С. 1315–1332.

13. Палеогеографические методы исследований. Реконструкция палеогеографических событий и этапов: Учеб. пособие / под ред. И.А. Каревской, А.В. Панина. М.: Географический факультет МГУ, 2012. 200 с.

14. Рогов В.В. Особенности морфологии частиц скелета криогенного элювия // Криосфера Земли. 2000. Т. IV. № 3. С. 67–74.

15. Рысков Я.Г., Демкин В.А., Мергель С.В., Олейник С.А. Формирование карбонатного профиля темнокаштановой почвы по данным изотопного состава углерода и кислорода // Почвоведение. 1996. № 9 (29). С. 992–998.

16. Рысков Я.Г., Борисов А.В., Рыскова Е.А. Олейник С.А., Демкин В.А. О соотношении педогенных и литогенных карбонатов в степных почвах и закономерности их профильной динамики за последние 4000 лет // Почвоведение. № 3 (32). 1999. С. 263–270.

17. Трофимов В.Т. Лёссовый покров Земли и его свойства / ред. В.А. Трофимов и др. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. 464 с.

18. Alekseev A.O., Alekseeva T.V., Maher B.A. Magnetic properties and mineralogy of iron compounds in steppe soils // Eurasian Soil Sci. 2003. V. 36. № 1. P. 59–70.

19. Alekseeva T., Alekseev A., Maher B.A., Demkin V. Late Holocene climate reconstructions for the Russian steppe, based on mineralogical and magnetic properties of buried palaeosols // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2007. V. 249. P. 103–127.

20. Alley R.B. The Younger Dryas cold interval as viewed from central Greenland // Quat. Sci. Rev. 2000. V. 19. P. 213–226.

21. Cerling T.E., Quade J., Ambrose S.H., Sikes N.E. Fossil soils, grasses, and carbon isotopes from Fort Ternan, Kenia: Grassland or woodland? // J. Human Evolution. 1991. V. 21. № 4. P. 295–306.

22. Gallagher T.M., Sheldon, N.D. A new paleothermometer for forest paleosols and its implications for Cenozoic climate // Geology. 2013. V. 41. № 6. P. 647–650.

23. Gallet S., Borming J., Masayuki T. Geochemical characterization of the Luochuan loess-paleosol sequence China and paleoclimatic implications // Chemical Geology. 1996. V. 133. P. 67–88.

24. Koch P.L. Isotopic reconstruction of past continental environments // Annual Rev. Earth & Planet Sci. 1998. V. 26. P. 573–613.

25. Krinsley D.H., Doornkamp J.C. Atlas of quartz sand surface textures. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2011. 102 p.

26. Mahaney W.C. Atlas of sand grain surface textures and applications. NY: Oxford Univ. Press, 2002. 237 p.

27. Maher B.A., Alekseev A.O., Alekseeva T.V. Climate dependence of soil magnetism across the Russian steppe: significance for use of soil magnetism as a palaeoclimatic proxy // Quat. Sci. Rev. 2002. V. 21. P. 1571–1576.

28. Maher B., Possolo A. Statistical models for use of palaeosol magnetic properties as proxies of palaeorainfall // Global and Planetary Change. 2013. V. 111. P. 280–287.

29. Maher B.A. The magnetic properties of Quaternary aeolian dusts and sediments and their palaeoclimatic significance // Aeolian Res. 2011. V. 3. № 2. P. 87–144.

30. Nesbitt H.W., Young G.M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites // Nature. 1982. V. 299. P. 715–717.

31. Nordt L., von Fischer J., Tieszen L. Late quaternary temperature record from buried soils of the North American Great Plains // Geology. 2007. V 35. № 2. P. 159–162.

32. Retallack G.J. Soils of the Past: An introduction to paleopedology. 2nd ed. Malden, USA: Blackwell Science, 2001. 404 p.

33. Sheldon N.D., Tabor N.J. Quantitative paleoenvironmental and paleoclimatic reconstruction using paleosols // Earth-Sci. Rev. 2009. V. 95. P. 1–52.

34. Sheldon N.D., Retallack G.J., Tanaka S. Geochemical climofunctions from North American soils and application to paleosols across the Eocene–Oligocene boundary in Oregon // J. Geology. 2002. V. 110. № 6. P. 687–696.

35. Visser J.N.J., Young G.M. Major element geochemistry and paleoclimatology of the Permo-Carboniferous glacigene Dwyka Formation and post-glacial mudrocks in southern Africa // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 1990. V. 81. P. 49–57.

36. Vos K., Vandenberghe N., Elsen J. Surface textural analysis of quartz grains by scanning electron microscopy (SEM): From sample preparation to environmental interpretation // Earth-Sci. Rev. 2014. V. 128. P. 93–104.

37. Wilson M.A. NMR techniques and applications in geochemistry and soil chemistry. NY: Pergamon Press, 1987. 366 p.

38. Woronko B. Frost weathering versus glacial grinding in the micromorphology of quartz sand grains: processes and geological implications // Sedimentary Geology. 2016 . V. 335. P. 103–119.

39. Zech M. Evidence for Late Pleistocene climate changes from buried soils on the southern slopes of Mt. Kilimanjaro, Tanzania // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2006. V. 242. P. 303–312.

40. Zech M., Glaser B. Improved compound-specific d13C analysis of n-alkanes for application in palaeoenvironmental studies // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2008. V. 22. № 2. P. 135–142.