Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Лессово-почвенные комплексы плейстоцена и палеопочвы голоцена юго-востока Русской равнины

ВАК РФ 25.00.06, Литология

Автореферат диссертации по теме "Лессово-почвенные комплексы плейстоцена и палеопочвы голоцена юго-востока Русской равнины"

На правах рукописи

Калинин Павел Иванович

ЛЕССОВО-ПОЧВЕННЫЕ КОМПЛЕКСЫ ПЛЕЙСТОЦЕНА И ПАЛЕОПОЧВЫ ГОЛОЦЕНА ЮГО-ВОСТОКА РУССКОЙ

РАВНИНЫ

Специальность: 25.00.06-литология

25.00.09-геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Воронеж 2009

003481932

Работа выполнена:; Институт Физико-Химических и Биологических Проблем

Почвоведения РАН. Воронежский государственный университет, кафедра Исторической геологии и

палеонтологии

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор, Савко Аркадий Дмитриевич; кандидат биологических наук, Алексеев Андрей Олегович

Официальные оппоненты: д.г.-м.н., профессор Бочаров В. Л.

д.г.-м.н., Слукин А. Д.

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное научно-производственное предприятие «АЭРОГЕОЛОГИЯ»

Защита состоится Д^ОкТД&РУ- 2009 г. в <6'.йО на заседании диссертационного совета Д 212.038.09 при геологическом факультете Воронежского государственного университета по адресу: 394006, Воронеж, Университетская пл., 1, ауд. 112 п.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета

Автореферат разослан ascenrafosi 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета В. Ю. Ратников

Актуальность исследований. Вопросы плейстоценовой и голоценовой истории лессо- и почвообразования, использование различных свойств палеопочв как индикаторов динамики природной обстановки, привлекают все большее внимание исследователей в связи с разработкой теоретических и прикладных проблем изучения и использования природных ресурсов, для оценки возможных последствий глобальных изменений окружающей среды и климата. Полнота и достоверность палеогеографических реконструкций определяется, прежде всего, объектами исследования, среди которых репрезентативными многими авторами признаны лёссово-почвенные толщи, содержащие серии ископаемых почв плейстоцена и голоцена, а также палеопочвы археологических памятников, в частности курганов, древних поселений, городищ и др.

К числу важнейших диагностических параметров динамики условий лессо- и почвообразования относятся состояние химических и минеральных компонентов этих отложений. На протяжении геохимической истории ландшафтов, колебания климата влекут за собой изменения в соотношении скоростей выветривания, что в свою очередь отражается в направленности литогенеза и почвообразовательного процесса.

Исследование геохимии и минералогии разновозрастных отложений на сегодняшний день является актуальной задачей, решение которой позволит в полной мере представить результаты природной и антропогенной эволюции лёссовых отложений, кор выветривания, почв и экосистемы в целом.

Цель работы.

Минералого-геохимическое изучение осадочных и

почвообразовательных процессов в степной зоне юго-востока Русской равнины в плейстоцене и голоцене для выявления изменений вещественного состава отложений и эволюции природной среды.

Основные задачи исследования.

1. Выполнить палеомагнитные исследования погребенных и современных почв степной зоны юго-востока Русской равнины.

2. Провести сравнительный анализ состояния вещественного состава минеральных компонентов в разновозрастных отложениях' плейстоцена и голоцена (лёссах, ископаемых, погребенных и современных почвах).

3. Изучить химический состав лессово-почвенных комплексов и палеопочв и определить его вариации в плейстоцене и голоцене в связи с природной эволюцией окружающей среды, а также оценить скорость и направленность этих изменений.

4. Провести апробацию использования геохимических индикаторов динамики климата и сопоставить выполненные реконструкции с результатами других палеогеографических методов.

5. Получить дополнительную информацию об эволюции природной среды юго-восточной части Русской равнины в плейстоцене и голоцене.

Защищаемые положения.

1. Лито логические, минералогические и геохимические исследования почв, палеопочв и лёссово-почвенных комплексов юго-востока Русской равнины позволяют проводить реконструкцию условий их формирования. Определяющим фактором, влияющим на перераспределение химических элементов в почвах сухостепной зоны в голоцене, являются динамика климата.

2. В сухостепной зоне изменения концентрации Шэ в гумусо-аккумулятивных горизонтах почв относительно его фоновых значений находятся в прямой зависимости от количества атмосферных осадков. Полученный параметр (Уць) может быть использован для реконструкций уровня атмосферной увлажненности в плейстоцене и голоцене, в том числе на коротких временных интервалах (~ 50 - 100 лет).

3. В течение плейстоцена на всей территории юго-востока Русской равнины существовали схожие условия осадконакопления с направленным сдвигом гидротермического режима с высокими влагообеспеченностью, биологической активностью и интенсивностью процессов выветривания, к нарастанию аридизации и ослаблению процессов выветривания. Наиболее гумидными условиями отличались эпохи лихвинского и рославльского межледниковий, наиболее аридными - микулинское межледниковье. Среди ледниковых эпох наибольший уровень атмосфеной увлажненности отвечает окскому, наименьший - валдайскому оледенениям.

Научная новизна работы. Впервые для сухостепной зоны прослежено поведение отдельных химических элементов и вариации их концентраций в течение голоцена в связи с природной эволюцией окружающей среды, а также оценена скорость и направленность таких изменений. Для отложений сухостепной зоны проведена апробация уже известных геохимических индикаторов условий осадконакопления и динамики климата. Получены новые показатели, в частности, коэффициенты биологической активности (Мп0/А1203, (Ре2Оз+МпО)/А!2Оз), а также параметр который может быть использован для реконструкции уровня атмосферной увлажненности в плейстоцене и голоцене. С помощью метода геохимических коэффициентов реконструированы условия формирования лёссовых горизонтов и почвенных комплексов в различные эпохи плейстоцена на территории Терско-Кумской равнины и Азово-Кубанской низменности.

Практическая значимость. Полученные новые геохимические показатели, а также опробованные на голоценовых палеопочвах геохимические коэффициенты, могут быть использованы, совместно с другими методами, при проведении палеогеографических и почвенных исследований, построении и уточнении схем изменения биоклиматической обстановки в голоцене и плейстоцене. Используемые геохимические показатели и их сравнительный анализ дакгг возможности оценки условий формирования и развития лсссово-почвенных отложений, формировавшихся в одни и те же климатические циклы плейстоцена, а также в различных регионах.

Фактический материал и личный вклад автора. В ходе работы над диссертацией автором собран, проанализирован и обобщен большой объем материала. Соискатель принимал участие в полевых исследованиях погребенных под археологическими памятниками голоценовых почв в Волгоградской (курганная группа «Клетское», засечный вал Анны Иоановны) и Московской областях, лессово-почвенных комплексов Приазовья (опорный разрез «Мелекино»), а также анализе образцов в лаборатории, статистической обработке полученных результатов. Методом рентгенфлуорисцентного анализа исследовано ~700 образцов, выполнено около 30000 элементоопределений.

Публикации и апробации работы. Результаты диссертации изложены в 11 публикациях и одной монографии.

Основные положения диссертации представлялись на научном семинаре «Проблемы древнего земледелия и эволюции почв в лесных и степных ландшафтах Европы» (Белгород, 2006), научной конференции «Археологическое изучение Центральной России», (Липецк, 2006), научной конференции «Россия в МПГ 2007/08», (Сочи, 2006), международном научном семинаре «Глины и глинистые минералы», (Пущино, 2006). Международной научной конференции «Euroclay 2007»,(Aveiro. 22-27 July 2007), XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2008», (Москва, 2008). XIV International Clay Conference (Italy, 2009).

Работы выполнялись в рамках проектов РФФИ № 07-04-01302-а; 08-05-

00562-а.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 6 глав и заключение. Текстовая часть занимает 22Ч. страницу, иллюстрирована № таблицами, 1ÜV рисунками и 2 фотографиями. Список цитируемой литературы насчитывает 127 наименования, в том числе 32 иностранных источника.

Благодарности. Автор глубоко признателен научному руководителю к.б.н. А. О. Алексееву, на всем протяжении курировавшему данные исследования и д.г.-м.н. профессору А. Д. Савко, являвшимся вторым руководителем, за неоценимую помощь в подготовке и написании данной работы.

Большую помощь в написании работы оказал коллектив лаборатории геохимии и минералогии почв ИФХиБПП РАН в лице Т. В. Алексеевой, М. В Калачиковой., Г. М. Осиной, Я. Г. Рыскова, О. С. Хохловой, А. Ю. Кудеяровой. Автор выражает благодарность за предоставленный материал и консультации коллективу лаборатории эволюционной географии Института географии РАН в лице д.г.н., профессора А. А. Величко, С. Н. Тимиревой и др., и коллективу лаборатории археологического почвоведения ИФХиБПП РАН в лице д.б.н., профессора В. А. Демкина и А. В. Борисова.

Отдельно хотелось бы поблагодарить члена-корреспондента РАН, д.г.-м.н., профессора H. М. Чернышова за оказанную им моральную поддержку в ходе подготовки работы.

В разное время вопросы, затронутые в диссертации, обсуждались с С. В. Губиным, О. И. Худяковым, Е. Ю. Литуновской, которым автор высказывает свою признательность.

Содержание работы (по защищаемым положениям).

История исследований разновозрастных отложений. В последнее время при проведении палеогеографических реконструкций природной среды, анализа современных и древних условий осадконакопления и почвообразования, а также идентификации свойств почв, унаследованных от предшествующих этапов ее эволюционного развития, стал применяться геохимический метод исследований, в частности, использование различных геохимических коэффициентов — отношения макро- и микроэлементов (Nesbitt H. W. et al., 1982; Visser, J.N.J. et al., 1990; Gallet S. et al., 1996; Sheldon N. D. et al., 2002; Retallack G. J., 2001, 2003; Pieter A. Vlag et al., 2004; Driese S.G., 2005; Michael Starr et al., 2006; Whitfield CJ. et al., 2006; Шатров В. A. и др., 2004, Елизарова T. H., 2006, Калинин П. И. и др., 2008). По литературным данным основными геохимическими показателями, используемыми для реконструкций условий осадконакопления и почвообразования, являются следующие:

1) Коэффициенты выветривания:

- CIA=[A1203/(A1203+Ca0*+Na20+K20)]l00 (СаО бескарбонатный). Отражает соотношение первичных и вторичных минералов в валовом образце. Может быть использован как климатический показатель (Nesbitt Н. W. et al., 1982).

- AI203/(Ca0+Na2O+K20+Mg0). Представляет отношение А1203 (глинистая составляющая), к основным катионам, выносимым в почвенные растворы (Retallack G. J., 2001,2003).

- Rb/Sr. Предложен на основании разницы в устойчивости различных минералов к выветриванию, а именно слюд и КШИ, с которыми в ассоциации находится Rb, и карбонатов, с которыми ассоциирует Sr. (Gallet S. et al., 1996)

2) Ba/Sr. Характеризует гидротермические условия осадконакопления, в частности, процесс выщелачивания (Елизарова Т. Н., 2006, Retallack G. J., 2001, 2003). Ва находится в ассоциации с КПШ и выносится из почв слабее Sr, который ассоциирует с карбонатами (Перельман А. И., 1989).

3) (Fe203+Mn0)/Al203. Характеризует интенсивность окисления почвенного материала (Retallack G. J., 2001,2003).

4) МпО/А12СЬ, Mn0/Fe203, (Fe203+Mn0)/ Fe203. Позволяют судить об уровне биологической активности и биопродуктивности (Pieter А. Viag et al, 2004).

6) (Ca0+Mg0)/Al203. Отражает накопление почвенного кальцита и доломита (Retallack G. J., 2001, 2003).

7) Na20/K20, (K20+Na20)/Al203, Na20/Al:03. Характеризуют поведение легкорастворимых солей в профиле почвы (Retallack G. J., 2001,2003).

8) Ti02/Al203, Zr/Ti02. Позволяют оценить степень однородности материала (Бушинский Г. И., 1963; Bettina Schilman et al., 2001).

Одной из основных задач исследования была оценка возможности использования метода геохимических коэффициентов для проведения палеогеографических реконструкций природной среды, анализа вещественного состава отложений и условий осадконакопления в плейстоцене. Такую возможность дает исследование лёссово-почвенных толщ, которые содержат важную информацию об истории формирования внеледниковых территорий в плейстоцене.

Важным условием решения поставленной задачи является необходимость четкой корреляции лёссовых горизонтов и почвенных комплексов с климатическими этапами плейстоцена. Однако, несмотря на большой прогресс в четвертичной стратиграфии, до сих пор остается много дискуссионных вопросов, касающихся расчленения и корреляции верхнеплиоцен-четвертичных отложений в разных регионах Русской равнины (Додоliqв А. Е., 2002).

В связи с тем, что в плейстоценовых отложениях отсутствует четкая общепринятая датировка, была предпринята попытка провести калибровку метода на более молодых, погребенных под курганными насыпями, голоценовых палеопочвах, для которых существуют датировки, выполненные с помощью радиоуглеродного метода, а также на основе существующей хронологии и периодизации археологических культур, которая считается достаточно надежной.

Суть метода состоит в сопряженном изучении современных почв и палеопочв разновозрастных археологических памятников, время сооружения которых определяется методами археологии.

Теоретической основой почвенно-археологического метода являются следующие положения (Демкин В. А. и др., 1997, 2004):

- в почвенном профиле находят отражение все существенные изменения во времени таких факторов почвообразования, как климат, рельеф, растительность, уровень грунтовых вод и др., что выражается в формировании определенного почвенного типа в соответствии с существующей природной обстановкой;

все изменения направленности процесса почвообразования «записываются» в почвенном профиле в виде свойств и признаков, которые могут сохраняться длительное время (сотни и тысячи лет);

- почвы, погребенные под искусственными насыпями, сохраняют в течение нескольких тысяч лет признаки и свойства, по которьм их можно диагностировать на таксономических уровнях типа, подтипа, рода;

- сравнительное изучение современных почв и разновозрастных палеопочв археологических памятников позволяет реконструировать изменение палеоэкологических условий во времени и в пространстве, дает возможность оценить степень их влияния на древние культурно-исторические формации.

Объекты исследованшс. Объектами исследований были современные фоновые каштановые и светло-каштановые почвы и голоценовые палеопочвы археологических памятников, погребенные под курганными насыпями на различных временных интервалах, охватывающих средний и поздний голоцен. Исследовано 5 курганных могильников: «Авилове», «Калмыкия», «Колобовка», «Маляевка», «Перегрузное». Они приурочены к различным природным районам Нижнего Поволжья (Приволжская, Ергенинская возвышенности, Прикаспийская низменность, террасы Волги) и элементам рельефа (водоразделы, равнинные участки, речные террасы) (рис. 1).

Исследованные голоценовые палеопочвы представлены каштановыми, светло-каштановыми почвами и солонцами разного грануломерного состава (глинистого, тяжело-, средне-, легкосуглинистого и супесчаного). Курганы имели мощность насыпи от 40 - 50 см до 190 - 200 см, диаметр 20 - 30 м. Современные фоновые почвы изучались в серии разрезов (свыше .10). Изученные педохроноряды включали палеопочвы, датированные различными периодами, находящимися в интервале 6000 лет.

Второй группой изученных объектов являлись разновозрастные плейстоценовые лессово-почвенные комплексы, приуроченные к различным природным районам юго-востока Русской равнины: Терско-Кумской равнине (разрез «Отказное») и Азово-Кубанской низменности (разрезы «Порт Катон», «Шабельское»).

Методы исследований. Измерения концентраций макро- и микроэлементов в породах и почвах осуществлялись на рентгеновском аппарате «СПЕКТРОСКАН МАКС - ОУ» по методике измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошковых пробах методом рентгенфлуорисцентного анализа (М049-П/04).

Минералогический состав илистой (< 2 мкм) фракции почв был изучен методом рентгеновской дифрактометрии на установке ДРОН-3 (СиКа-излучение, №-фильтр) в режиме сканирования с шагом 0.1° 20 и временем сканирования 5 сек.

Измерения показателя магнитной восприимчивости проводились в лабораторных условиях на приборе «КАРРАВЯГООЕ КЬУ-2».

50°

Рис. 1. Объекты исследований.

Лессово-почвенные комплексы: I — разрез «Отказное», II - разрез «Порт-Катои». III - разрез «Шабельское».

|Ц Курганные группы: 1 - «Авилово», 2 - «Магсяевка, 3 - «Колобсвка», 4-«Перегрузное», 5 - «Калмыкия».

Первое защищаемое положение. Литологические, минералогические и геохимические исследования почв, палеопочв и лессово-почвенных комплексов юго-востока Русской равнины позволяют проводить реконструкцию условий их формирования. Определяющим фактором, влияющим на перераспределение химических элементов в почвах сухостепной зоны в голоцене, являются динамика климата.

Курганная группа «Авилово». Выбор курганной группы «Авилово», как объекта для калибровки геохимических коэффициентов, обоснован представительностью хроноряда, расположением объектов на водоразделе на небольшом расстоянии друг от друга, а также их формированием на одной и той же породе. Исследованный педохроноряд включает палеопочвы, развитые на территории Приволжской возвышенности -5100, -4900, -4000, -1900, -1750, -700 лет назад. Время создания курганных насыпей, а следовательно, погребения палеопочв, определялось на основе существующей хронологии и периодизации археологических культур.

По показателям, характеризующим поведение легкорастворимых солей Na20/K20, (К20+№20)/А1з0з, NajO/AljOj (Retallack G. J., 2001,2003) наблюдается резкое увеличение степени засоления на этапах -4000 и -1750 лет назад. В эти же периоды отмечается накопление почвенных карбонатов, о нем свидетельствует повышение значений коэффициента (Ca0+Mg0)/Al203 (рис. 2). На этапах, существовавших ~ 4000, —1900 и -1750 лет назад отмечается уменьшение интенсивности окисления и биологической активности, характеризующиеся коэффициентами (Fe203+Mn0)/Al203, Mn0/Al203, Mn0/Fe203, (Fe203+Mn0)/ Fe^ (Retallack G. J., 2003, Pieter A. Viag et al, 2004). Максимальные значения характерны для палеопочв, погребенных -5100, -700 лет назад и современных почв (рис. 3). Коэффициенты выветривания (Al203/(Ca0+Na20+K20+Mg0), Rb/Sr, Ba/Sr) также показывают наименьшие значения -4000 и -1750 лет назад. Максимальные значения отмечаются-5100, -700 лет назад и на современном этапе (рис. 4).

Na,OIAlaO, NaiO/KgO

Время, лет назад

-•-гоо

17 SO

-&-iioa i -Ж-4000 ! -•— 4МО j

0 0.1 0 2 0.3 0.4

Время, лет назад

-700 ! -1750 ' -1ЧОО | -4000 j -4900 | -Я100 |

(K30+Na,0)/Al,0, (Са0+М«0)/А|,0,

(Кг0+Ыа20)/А120з, Na20/Al203) и окарбоначивания (Ca0+Mg0)/Ab03 в профилях разновозрастных палеопочв курганной группы «Авилово»,

На основании полученной для современных почв региона зависимости магнитных параметров от атмосферных осадков (Mäher В. А. и др., 2003, 2004;

Алексеев А. О. и др., 2006;) в предшествующих исследованиях были проведены количественные климатические реконструкции для разных археологических эпох (рис. 5) (Алексеев А. О. и др., 2006; АЬкзееуа Т. и др., 2007). В частности, расчеты показали, что -5000 лет назад в регионе началась постепенная аридизация климата, достигнув максимума -3500 - 4000 лет назад. -1900 лет назад отмечается некоторое увеличение атмосферной увлажненности, которое сменилось очередным засушливым периодом -1750 лет назад. -700 лет назад имел место климатический оптимум с максимумом увлажнения за последние 5000 лет (Алексеев А. О. и др., 1996,2000,2002,2003,2006; А1екБееуа Т. и др., 2007).

(Ре,0,+Мп0)/А120, МПОГА1А

11- 40001 - 4300;

-в«о|

Мп0/Яе20]

(Ре101+Мп0)/Гв10,

1,04 Ш

Время, лет назад

-700 > -1760 ■

- «ОТ' -4000

— 4900 -8100

20 40 60

!■«.

I

1,100 £

120 140 160 133

Рис. 3. Распределение значений коэффициентов биологической активности (МпО/АЬО), МпО/Ь^О}, (Рег05+Мп0)/Тег0)) и интенсивности окисления ((Ре20з+Мп0)/А120з) в профилях разновозрастных палеопочв курганной группы «Авилово».

Эти данные подтверждаются значениями индекса химического выветривания (изменения) С1А=[Л1203/(А1203+Са0+Ыа20+К20)]100 (рис. 6).

Таким образом, полученные данные показали, что климат на территории сухостепной зоны за последние 6000 лет носил циклический характер: периоды увлажнения сменялись аридными эпохами разной интенсивности и продолжительности. В частности, наиболее гумидными условиями и активизацией процессов выветривания и выщелачивания характеризовались временные этапы,

существовавшие на исследуемой территории -5000, -1900, -700 лет назад, а также современный период. Наиболее аридными условиями характеризовались этапы, датированные возрастом -4000 и -1800 лет назад. Эти периоды ознаменовалось максимальным развитием в регионе процессов засоления и накопления почвенных карбонатов.

АЬОдеаО+МагО'КгО+МдО) КЬ'Сг

О 0.5 1 1.5 1 0 0,2 0,4 0.6 0,8

Время, лет назад

-700 -1750 -»00 -4000

... 4900 -8100

Время, лет назад

: -»-700 ; ; -А-1760 | | -в-1900 |

! -Ж-4000 ;

|

I -в-4900 | ; -е-5100 ;

Рис. 4. Распределение значений коэффициентов выветривания (А12СЫ(Са0+Ыа20+К20+1У^0), ШЗг) и выщелачивания (Ва/Эг) в профилях разновозрастных палеопочв курганной группы «Авилово».

На поведение большинства химических элементов в почвах сухостепной зоны в голоцене наибольшее влияние оказывают три масштабных процесса (рис.

7).

Первый - это миграция химических элементов (СаО, Ыа20, М§0, Э, Эг, Эс, Сс1, УЬ, Аз) ассоциирующих с легкорастворимыми солями, карбонатами и гипсом, в профиле почвы, и их осаждение на испарительном барьере в результате испарительной концентрации в аридные эпохи.

Второй процесс — это биогеохимическая миграция элементов в почвенном профиле, где определяющим механизмом является биогенная мобилизация макро- и микроэлементов растениями и дальнейшая их аккумуляция в верхних горизонтах почв.

время, лет назад

i i Осадки - -д - гипс —9— карбонаты

Рис. 5. Количественные реконструкции атмосферной увлажненности по магнитным свойствам почв для различных временных этапов и их связь с динамикой содержания гипса и карбонатов в подкурганных палеопочвах курганной группы «Авилова» (Алексеев А. О. и др., 1996,2000,2002,2003,2006; Alekseeva Т. и др., 2007).

CIA

; > ^

i :

4000 1900 1750

Время, лет назад

Рис.6. Распределение значений коэффициента CIA в горизонтах А разновозрастных палеопочв курганной группы «Авилово».

Определяющим фактором, влияющим на интенсивность этих двух процессов в почвах сухостепной зоны в голоцене, является динамика климата.

Даже на коротких временных интервалах существуют значительные вариации концентраций химических элементов, обусловленные биоклиматическими факторами, которые, в свою очередь, зависят от Динамики климата в регионе. Незначительные климатические колебания, произошедшие в течение 50 - 100 лет, по-видимому, оказывают большее влияние на миграцию и накопление химических элементов, чем фактор времени. В аридные эпохи преобладает процесс испарительной концентрации, в гумидные, когда увеличивается уровень биологической активности и видового разнообразия, мобилизация элементов растениями начинает играть определяющую роль. В частности, это характерно для таких элементов как МпО, Ре203, V, Сг, Со, №, Ва, 2т, Мо. Бл, Се, ЫЬ, У. Прирост содержания МпО и Ре203 в гумусо-аюсумулятивных горизонтах разновозрастных палеопочв относительно концентраций в почвообразующей породе демонстрируют прямые корреляции с уровнем атмосферной увлажненности в исследуемом регионе, что связано с активизацией биологической активности в гумидные эпохи и его аккумуляцией степной растительностью. Однако, биофильность МпО более высокая, чем у Ре203 (Перельман А. И. и др., 1999), и его биогеохимическая миграция и аккумуляция в гумусо-аккумуяятивных горизонтах идет параллельно с Ре203, но с большей интенсивностью.

V

1,0 0,8 0,6 0,4

-Н

§" 0,2

-0,2 -0,4 -0,6

-0,8

-1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Фактор 2

Рис. 7. Влияние факторных нагрузок на распределение химических элементов в погребенных палеопочвах юго-востока Русской равнины.

На разнице в скоростях биологического накопления Ре203 и МпО основаны предложенные нами коэффициенты Мп0/Ре203 и (Мп0+Ре203)/Ре203, которые мы предлагаем использовать как показатели интенсивности биологической активности и биопродуктивности.

Отдельные элементы (Эг, V), накапливающиеся в верхних горизонтах почв на испарительном барьере в аридные эпохи, могут аккумулироваться местной растительностью (злаковыми, полынными, маревыми) в наиболее гумвдные периоды. Причем, мобилизация растениями является более масштабным процессом, чем испарительная концентрация.

Третьим процессом, оказывающим значительное влияние на поведение химических элементов в почвах на исследуемой территории, является структурная дифференциация почвенного профиля, связанная с процессом солонцеобразования, при котором многие макро и микроэлементы (А1203, Ре20;, V, Со, №, Си, Ъа, Бг, Ва, Ьа, У) мигрируют из верхних горизонтов в нижележащие с илистой фракцией.

Таким образом, вышеописанное является обоснованием первого защищаемого положения.

Второе защищаемое положение. В сухостепной зоне изменения концентрации ЛЬ в гумусо-аккумулятивных горизонтах почв относительно его фоновых значений находятся в прямой зависимости от количества атмосферных осадков. Полученный параметр (Укь) может быть использован для реконструкций уровня атмосферной увлажненности в плейстоцене и голоцене, в том числе на коротких временных интервалах (~ 50 - 100 лет).

Установлена связь изменения концентрации ЛЬ в гумусовом горизонте относительно его фоновых значений, характерных для пород данного района, с реконструированным количеством атмосферных осадков. Удалось получить линейную зависимость данного параметра от реконструированного по магнитным данным количества атмосферных осадков с коэффициентом корреляции И2=0,72, выраженную формулой (рис. 8):

¥кь=91,305х+302.86

гае Уць - среднегодовое количество атмосферных осадков; л: - изменение концентраций ЛЬ в гумусо-аккумулятивных горизонтах разновозрастных палеопочв относительно фоновых значений, характерных для пород района ((конц. в гор А, В-конц. в гор С)/(средний фон в районе/КК) 100)).

КЬ является геохимическим аналогом К и в виде изоморфной примеси входит в состав полевых шпатов, слюды и других минералов, содержащих калий. Однако в биогенной миграции ЯЬ не является аналогом К и биогеохимические процессы не благоприятствуют его накоплению.

Нами была предпринята попытка сравнить распределение концентраций Ш) в верхних горизонтах палеопочв, относительно фоновых значений для пород района с иллит-смектитовым показателем, предложенными В. Е. Алексеевым для почв автоморфного ряда, сформировавшихся на лессах и лессовидных отложениях (Алексеев В, Е., 1999) (рис. 8, 9). Как видно из рисунков, эти параметры являются идентичными.

440 1

420 •

400

Укь = 91,305х + 302,!

а о

380

[360 т

340

320 1

РГ = 0,72

300 -

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

ИЬ, (конц. в гумусо-аккумулятивных горизонтах-конц. в гор. С)/(средний фон в районе/КК)100

Рис. 8. Связь отношения концентрации Шз в гумусо-аккумулятивных горизонтах с климатическими факторами (по реконструированным атмосферным осадкам для курганных групп "Авилово", "Перегрузное", "Калмыкия" и "Маляевка"). 100.0

90.0 -80.0 70.0 60.0 50.0 -40.0 -30.0 20.0 10.0 0.0

п.п.

I

□ ГоризонтА И Горизонт В

■

1

5100 4410 4260 4100

Время погребения, лет назад

3960

Рис. 9. Изменение интенсивности выветривания глинистых минералов погребенных палеопочвах курганной группы «Калмыкия».

га>

1,2 1

О

£ I ч

'1 1 * ^ >

•

1-0,8 - <

Ч «1 <х

о

а

| 0,4-1 00

£ '

а

1 0,2 1

Л ; - И.

А | IV •

* ! л !

и 1 5100

Ш

Шт

4410

4260 4120

Время, лет назад

3560

Рис. 10. Изменение концентраций КЬ в горизонтах В разновозрастных палеопочв курганной группы «Калмыкия» относительно фоновых значений, характерных для пород региона(конц. в гор А/конц. в гор С)/(средний фон в районе/КК)100.

Полученный параметр (Ум>) может быть использован для реконструкций уровня атмосферной увлажненности в плейстоцене и голоцене, в том числе на коротких временных интервалах 50-100 лет). Следует сказать, что для других изученных объектов получены аналогичные данные.

Мы считаем, что ЛЬ накапливается в верхних горизонтах почв в результате выветривания глинистых минералов, в частности смектита, в результате чего в гумусовом горизонте остаются более устойчивые к выветриванию гидрослюды, такие как иллит, в которые в виде изоморфной примеси входит КЬ, при этом биологические факторы, также как и испарительная концентрация, не играют существенной роли в его накоплении.

Третье защищаемое положение. В течение плейстоцена на всей территории юго-востока Русской равнины существовали схожие условия осадконакопления с направленным сдвигом гидротермического режима с высокими влагообеспеченностью, биологической активностью и интенсивностью процессов выветривания, к нарастанию аридизации и ослаблению процессов выветривания. Наиболее гумидными условиями отличались эпохи лихвинского и рославльского межледниковий, наиболее аридными - микулинское межледниковье. Среди ледниковых эпох наибольший уровень атмосфеной увлажненности отвечает окскому, наименьший — валдайскому оледенениям.

Изученные лессово-почвенные комплексы расположены в пределах двух различных орографических элементов: Азово-Кубанской низменности (разрезы «Порт-Катон», «Шабельское») и Терско-Кумской равнины (разрез «Отказное»), Несмотря на это, в целом, они имеют схожий вещественный состав. В частности, на это указывает однородный грануломерный состав, характерный для всех изученных лессово-почвенных комплексов, с преобладанием в горизонтах погребенных почв глинистой фракции (<0,001 мм) и относительным уменьшением ее содержания в лессах за счет увеличения пылеватой (0,05-0,001 мм) фракции. Лёссово-почвенные разрезы сложены в основном суглинками легкими и супесями тяжелыми (лёссовые горизонты) и суглинками средними и тяжелыми (погребенные почвы).

Средняя дисперсность глинистых компонентов для лёссов и почв лессовых разрезов «Порт-Катон» и «Шабельское» составляет 0,19 - 0,23 %, что является характерным значением для лёссов и лессовидных отложений, и характеризует глинистые компоненты, слагающие разрезы, как тонко- и коллоидноилистые (Березин П. Н., 1983).

Химический состав изученных пород также демонстрирует определенное сходство. Концентрации в лёссовых горизонтах Zr и Ti (в пересчете на бескарбонатную навеску) демонстрируют схожие значения, что также является показателем близкого генезиса изученных отложений. Эти элементы входят в состав устойчивых к выветриванию минералов, таких как циркон, рутил, ильменит и др., и их концентрации слабо варьируют в процессе осадконакопления и почвообразования. Практически идентичные значения показывают и коэффициенты Zr/Ti и Ti/Al, что говорит о схожести и однородности формировавшего разрез материала (Бушинский Г. И., 1963; Bettina Schilman et al., 2001) (табл. 1).

Содержание Al и Si в лессово-почвенных комплексах Терско-Кумской равнины и Азово-Кубанской низменности также близки. Незначительным увеличением концентрации Si характеризуются лёссовые породы разреза «Отказное», что может говорить о дополнительном источнике поступления материала для формирования этой толщи, в частности, с гор Кавказа (табл. 1).

Содержание Fe, Мп и Rb демонстрируют близкие значения для всех лессово-почвенных комплексов (см. табл. 1). Причем концентрация этих элементов в почвенных горизонтах значительно возрастает. Это происходит за счет увеличения атмосферной увлажненности и связанной с этим активизацией процессов выветривания и почвообразования, а также увеличения интенсивности биологической активности в периоды межледниковий.

В целом, лессовые породы, изученных лессово-почвенных комплексов, характеризуются по показателю CIA как относительно слабовыветрелые, формировавшиеся в умеренных климатических обстановках. Для всех почвенных горизонтов изученных разрезов отмечается повышенные средние значения коэффициента CIA по сравнению с лёссами, что говорит о большей интенсивности процессов выветривания в эпохи межледниковий.

Другие коэффициенты выветривания (AI/(Ca+Na+K+Mg), Rb/Sr, Mn/Sr, Ba/Sr) (Gallet S. et al„ 1996; Retallack G. J., 2001, 2003; Jan Bloemendal et. al„ 2007) демонстрируют схожие значения в лёссовых горизонтах всех изученных разрезов (см. табл. 1).

Таблица. 1. Сравнение химического состава лессово-лочвенных комплексов Азово-Кубанской низменности и Терско-Кумской равнииы (содержание элементов и значения коэффициентов даются в пересчете на бескарбонатную навеску).__•

«Отказное» «Порт-Катон» «Шабельское»

Элементы и коэффициенты в лёссах в почвах в лёссах в почвах в лёссах в почвах

Fe (мг/г> 34,5±2,9 42,4±3,5 36,8±7,4 42,4±2,4 37,2±1,7 40,3±1,6

Rb (м кг/г) 87,7±6,4 112,7±7Д 87,6±9,9 110,9±12,3 83,2±6,3 110,9±14,5

Si (мг/г> 304,1±6,4 301,5±8,4 284,9±11,5 280±5,3 288,4±7,5 289,6±7,8

А! (мг/г) 94,1±6 94,2±8,2 89,3±7,3 88,6±6,1 85,8±4 86,4±4

Мп (мг/г) 0,6±0,04 0,9±0Д 1 0,6±0Д 0,9±0,2 0,6±0,05 0,9±0,1

Zr (мкг/г) 277,5±24,3 258,6±22,6 264,5±30,8 251±24 301,3±30,4 307,8±26Д

Ti (мг/г) 4,8±0,2 5±0,4 5±0,4 5±0,2 5,3±0,2 5,3±0,2

Rb/Sr 0,3±0,05 0,4±0,07 0,3±0,06 0,5±0,08 0,3±0,05 0,4±0Д

Mn/Sr 2Д±0,4 3,3±0,6 2±0,3 3,4±0,8 1,7+0,2 3±1

Вя/Sr 1,66±0Д9 2,32±0Д5 1,8±0,3 2,3±0,2 1,54±0,08 1,98±0,5

Zr/Ti 0,06±0,007 0,05±0,006 0,05±0,005 0,05±0,01 0,06±0,005 0,06±0,005

Ti/Al 0,05±0,003 0,05±0,003 0,05±0,003 0,06±0,006 0,06±0,004 0,06±0,003

Mn/Al 0,0070±0,0006 0,009±0,001 0,007±0,0006 0,010±0,002 0,0072±0,0005 0,011±0,002

Mil/Fe 0,018±0,0006 0,022±0,001 0,016+0,0001 0,020±0,003 0,016±0,0006 0,023±0,005

(Fe+Mn)/AI 0,38±0,02 0,45±0,02 0,42±0,05 0,51±0,04 0,45±0,01 0,48±0,03

Al/(Ca+Na+K+Mg) 0,88±0,09 1,44±0,79 0,6±0Д 1,1±0,3 0,6±0,02 0,81±0„09

CIA 62±2 75±7 60±10 76±4 66±7 72±3

Осадки (мм/год) 360-400 430-480 370-380 440-470 360-390 450-480

Можно предположить, что на территории Терско-Кумской равнины и Азово-Кубанекой низменности в эпохи оледенений существовали схожие климатические условия, что подтверждает и реконструированный по магнитным и геохимическим данным уровень атмосферных осадков.

Значения уровня атмосферной увлажненности в исследуемых районах колебались в среднем от 300 до 400 мм/год в эпохи оледенений и от 400 до 600 мм/год в более влажные периоды межледниковий (см. табл. I).

Далее рассмотрим условия формирования отложений Терско-Кумской равнины и Азово-Кубанской низменности в эпохи оледенений.

Терско-Кумская равнина. Среднее значение показателя CIA для лессовых горизонтов разреза «Отказное» составляет 62. Такое, довольно низкое, значение свидетельствует о формировании толщи в достаточно засушливых условиях на этапах оледенений. Однако, на фоне таких низких значений, выделяются самый древний лессовый горизонт (коростылевский лёсс), формировавшийся в эпоху окского оледенения, в котором фиксируются повышенные значения коэффициентов выветривания и биологической активности, а также количества атмосферных осадков (табл. 2).

Обращает на себя внимание снижение практически всех геохимических коэффициентов в отложениях валдайского лёсса, сформированного в валдайскую ледниковую эпоху. Реконструированный уровень атмосферных осадков составляет -310 мм/год (по магнитным данным) и ~ 360 мм/год (по показателю YRb), что также является минимальными показателями среди рассматриваемых периодов (см. табл. 2).

В эпохи, в течение которых формировались борисоглебский, орчикский и днепровский лёссы, на территории Терско-Кумской равнины существовали схожие, засушливые условия с количеством атмосферных осадков - 350 - 400 мм/год.

Азово-Кубанская низменность. В отличие от лессово-почвенного комплекса «Отказное»,; геохимические параметры, рассчитанные для лессовых отложений, сформированных на территории Азово-Кубанской низменности, не демонстрируют значительных вариаций и какой-либо яркой специфики (см. табл. 2). Среднее значение параметра CIA в лессовых горизонтах разреза «Порт-Катон» составляет 60, в лёссах разреза «Шабельское» — 66, что говорит о достаточно аридных условиях, существовавших в районе исследования в холодные эпохи.

Колебание атмосферных осадков на территории Азово-Кубанской низменности в период формирования лёссовых горизонтов составляло — 330 - 400 мм/год.

В разрезе «Шабельское», также как и в лессовых отложениях Терско-Кумской равнины, некоторую тенденцию к увеличению демонстрируют геохимические показатели в коростылевском лёссе, сформированном в эпоху окского оледенения (см. табл. 2). Если сравнивать показатели для различных эпох в лёссах Азово-Кубанской низменности и Терско-Кумской равнины, то можно сделать вывод, что лессовые отложения формировались в схожих условиях осадконакопления (см. табл. 2).

Далее рассмотрим палеогеографические особенности отложений, формировавшихся на этапах межледниковий.

Таблица 2. Сравнение различных показателей в лессовых горизонтах разрезов «Отказное». «Порт-Катон» и «Шабельское»

Оледенения Окское оледенение Калужское (Борксоглебское) похолодание Жиздренское (Орчикское) похолодание Днепровское оледенение Валдайское оледенение

Горизонты лессов Коростылевский лёсс Борисоглебский лёсс Орчпкский л£сс Днепровский л?се Валдайский лёсс

Лессово-почвенный комплекс «Отказное»

МпО/вг 0,05 0,04 0,04 0,04 0,03

Ва/вг 2,0 1,7 1,8 1,9 1,4

(Ре203+Мп0)/А1203 0,15 0,13 0,13 0,13 0,12

А120з/(Са0+Ш20+ К,0+Мй0) 0,8 0,5 0,7 0,6 0,7

С1А 75 58 56 57 54

Осадки (мм/год) 430-450 400-410 350-410 350-410 310-360

Лессово-почвенный комплекс «Порт- Катон»

МпО/вг 0,04 0,04 0,03 0,04

Ва/вг 1.9 1,9 1,3 1,5

(Рс,03+Мп0)/А120, 0,15 0,15 0,15 0,16

А120з/(Са0+\а20+ К20+Ма0) 0,3 0,6 0,5 0,5

С1А 66 68 57 66

Осадки (мм/год) 360-370 370-380 380 380

Лессово-почвенный комплекс «Шабельское»

МпО/вг 0,04 0,03 0,03 0,03

Ва/вг 1,8 1,6 1,4 1,6

(Ре2Оз+МпО)/А12Оз 0,16 0,15 0,15 0,16

А120з/(са0+ш20+ КгО+МгО> 0,7 0,5 0,4 0,4

С1А 75 70 70 56

Осадки (мм/год) 400-460 360-410 330-400 370-390

Таблица 3. Сравнение различных показателей в почвенных комплексах разрезов «Отказное», «Порт-Катон» и «Шабельскос»,

Межледниковья Рославльское Лихвпиское Каменское (Чекалннское) Роменское (Черепетьевскос) Микулинское

Горизонты ископаемых почв Воронскни (ПК5, ПК6) Иижавинскин (ПК4) Каменский (ПКЗ) Роменскин (ПК2) Мезепский (ПК1) Современные

Лессово-почвенный комплекс «Отказное»

МпО/Бг 0,06 0,08 0,06 0.06 0,05 0,06

Ва/вг 2,2 2,4 2,3 ' 2,3 2,2 2,6

(РегОз+МпО)/А!2Оз 0,16 0,17 0,15 0,15 ~ 0,16 0,15

А120з/(Са0+ГСа20+ К20+Мй0) 1 4 1 0,8 1 0,8

С1А 80 84 72 70 81 68

Осадки (им/год) 480 520-570 440-500 420-480 460-490 450

Лессово-почвенный комплекс «Порт-Катон»

МпО/Бг 0,06 0,07 0,06 0,04 0,07

Ва/вг 2,3 2,4 2,4 2 2,6

(Ре203+Мп0)/А1203 0,2 0,18 0,2 0,16 0,18

А120з/(Са0Жа20+ К20+Мк0) 1,4 0,8 М 0,7 0,8

си 76 76 79 79 69

Осадки (мм/год) 470-480 430-510 440-450 400 450-460

Лессово-почвенный комплекс «Шабельское»

МпО/Эг 0,07 0,05 0,04 0,04 0,08

Ва/вг 1,9 1.7 1,7 1,8 2,9

(Ре2Оз+МпО)/А12Оз 0,18 0,18 0,16 0,16 0,17

А120з/(Са0Жа20+ К20+Мц0) 0,7 0,7 0,6 0,6 0,7

С ГА 76 76 75 70 69

Осадки (мм/год) 510-570 460-490 420 390-470 460-470

Терско-Кумская равнина. Среднее значение показателя CIA в почвенных горизонтах ~76, что говорит об относительно гумидных условиях, существовавших в период формирования этих слоев. Коэффициент CIA, как и остальные показатели выветривания, демонстрирует схожие значения на всех этапах почвообразования. Исключение составляет почвенный комплекс, сформированный в эпоху лихвинского межледниковья (инжавинская почва ПК4) (табл. 3).

По нашим данным, именно в период лихвинского межледниковья в районе исследования в позднем плейстоцене существовали наиболее гумидные условия, которые характеризовались более чем двадцатипроцентным повышением уровня атмосферной увлажненности по сравнению с современными показателями (см. табл. 3).

Азово-Кубанская низменность. Распределение геохимических коэффициентов в почвенных комплексах, развитых в отложениях лессово-почвениых комплексов Азово-Кубанской низменности не демонстрируют какой-либо яркой специфики.

Среднее значение показателя CIA в почвенных горизонтах лессово-почвенного комплекса «Порт-Катон» составляет 76, в лессово-почвенномкомплексе «Шабельское» 72, что говорит о схожих, относительно гумидных условиях, существовавших в периоды межледниковий. Колебания показателя незначительны (см. табл. 3).

В разрезе «Порт-Катон» фиксируются минимальные, относительно других этапов, значения практически всех показателей в отложениях мезинского почвенного комплекса, который формировался в период микулинского межледниковья (см. табл. 3). Для этого этапа отмечается также наименьшие значения реконструированного количества атмосферных осадков для всего рассматриваемого хроноингервала ~ 400 мм/год.

Выводы.

1. Проведена апробация геохимических индикаторов динамики климата, а также сравнение выполненных реконструкций с результатами других палеогеографических методов. Подтверждена возможность использования геохимических коэффициентов выветривания (CIA, A!203/(Ca0+Na20+K20+Mg0), Rb/Sr), выщелачивания (Ba/Sr), засоления (Na20/K20, (K20+Na20)/Al203, Na20/Al203), окарбоначивания (CaO+MgO)/AI¡A), окисления ((Fe203+Mn0)/Al203), биологической активности (Mn0/Fe203 Mn0/Al203, (Fe203+Mn0)/Fe203) и степени однородности материала (Ti02/Al203) для исследований вещественного состава голоценовых палеопочв и плейстоценовых лессово-почвенных комплексов с целью реконструкции условий их формирования.

2. Основными процессами, оказывающими влияние на поведение химических элементов в почвах сухостепной зоны юго-востока Русской равнины в голоцене являются: 1) биогенная мобилизация элементов местной растительностью; 2) миграция химических элементов в профиле почвы с солями и карбонатами и дальнейшее осаждение на испарительном барьере; 3) структурная дифференциация почвенного профиля, связанная с процессом солонцеобразования. При формировании лессово-почвенных комплексов в

плейстоцене, к перечисленным выше явлениям добавился терригенный привнес и осаждение ряда элементов на щелочном и сорбционном геохимических барьерах. Определяющим фактором, влияющим на интенсивность этих процессов, являлась динамика климата.

3. Rb накапливается в верхних горизонтах почв в результате выветривания глинистых минералов, в частности смектита, в результате чего в гумусовом горизонте остаются более устойчивые к выветриванию гидрослюды, такие как иллит. в которые в виде изоморфной примеси входит Rb, при этом биологические факторы, также как и испарительная концентрация, не играют существенной роли в его накоплении. Основанный на разной устойчивости к процессам выветривания глинистых минералов параметр (Yrj,) может быть использован для реконструкций уровня атмосферной увлажненности в плейстоцене и голоцене, в том числе на коротких временных интервалах 50 -100 лет).

4. В пределах Азово-Кубанской низменности существовали схожие условия осадконакопления. Средние значения реконструированного по магнитным параметрам и показателю YRh уровня атмосферной увлажненности в исследуемых районах колебались от 300 до 400 мм/год в ледниковые эпохи и от 400 до 600 мм/год в эпохи межледниковий. Наиболее гумадными условиями отличались эпохи лихвинского и рославльского межледниковий, наиболее аридными — микулинское межледниковье. Среди ледниковых эпох наибольший уровень атмосфеной увлажненности отвечает окскому, наименьший -валдайскому оледенениям. •

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Калинин П. И., Алексеев А. О. «Реконструкция климата Приволжской возвышенности в позднем голоцене по магнитным и геохимическим параметрам погребенных почв археологических памятников». «Проблемы древнего земледелия и эволюции почв в лесных и степных ландшафтах Европы», г. Белгород 2006. - С. 125-126.

2. Калинин П. И., Алексеев А. О. Использование магнитных и геохимических параметров погребенных почв археологических памятников для реконструкции климата в позднем голоцене». Научная конференция «Археологическое изучение Центральной России», г. Липецк. 2006.

3. Алексеев А. О., Алексеева Т. В., С. Соколовская, М. Хайнос, Махер Б, Калинин П. И. «Изменение минералогических и поверхностных свойств почв степей в связи с динамикой климата за историческое время» // Материалы конференция «Глины и глинистые минералы», г. Пущино. 2006.-С. Ill, 124

4. Alekseeva Т., Gerasimenko L., Alekseev A., Kalinin P. Transformational changes of clays due to cyanobacteria // Euroclay 2007. Abstract book. 22-27 July, Aveiro. - P. 185.

5. В. А. Демкин, Л. А. Гугалинская, А. О. Алексеев, В. M. Алифанов, Т. С. Демкина, Т. В. Алексеева, А. В. Борисов, Т. Э. Хомутова, Л. А. Иванншсова, П. Б. Кабанов, В. А. Алексеева, H. Н. Каширская, Е. В. Демкина, В. И. Дуда, В. В. Дмитриев, H. Е. Сузина, М. В. Ельцов, П. И. Калинин. Палеопочвы как

индикаторы эволюции биосферы. Ред. В.Н. Кудеяров. М.: НИА — Природа, фонд «Инфосфера». 2007, - 282 ç.

6. Alekseev А. О., Ryskov Уа. G„ Nikolaev V. I., Alekseeva T, V., Kalinin P. I. Reconstructions of paleoclimate changes through Quaternary time via multiproxy analysis of buried soils and loess/palaeosol sequences across the Eastern Europe Plain // International symposium in memory of the 80th anniversary of the German-Russian Aiay/Pamir-Expedition in 1928. Abstract book, 18-25 August 2008.-P. 21-25.

7. Калинин П. И. Влияние биоклиматических факторов на вариацию концентраций химических элементов в палеопочвах голоцена // Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов -2008. Тезисы докладов. 8-12 апреля 2008. - С. 55-56.

8. Лупачев А. В., Калинин П. И. Накопление и перераспределение элементов в надмерзлотных горизонтах криоземов // Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов - 2008. Тезисы докладов. 8-12 апреля 2008. - С. 78-80.

9. Калинин П. И., Алексеев А. О. Геохимические характеристики погребенных голоценовых почв степей Приволжской возвышенности // Вестник ВГУ «География, Геоэкология» №1. 2008. - С. 9-15.

10. А. О. Alekseev, T. V. Alekseeva, M. Hajnos, Z. Sokolowska, P. I. Kalinin, and A. V. Borisov. Modifications of the Mineralogical Composition and Surface Properties of Soils as Related to Steppe Climate Dynamics in Historical Time // Eurasian Soil Science ,2008. - Vol. 41. - No. 13. -P. 1424-1432.

11. Алексеева Т. В., Соколовска 3., Хайнос M., Алексеев А. О., Калинин П. И. Водопрочность агрегатов почв субтропиков и тропиков (Грузия и Китай): связь с минералогическим составом и химическими свойствами // Почвоведение, 2009. №4. - С. 1-11.

12. Alekseev А. О.. Kalinin P. I, Alekseeva T. V. Modifications of the Mineralogical Composition of Soils as Related to Steppe Climate Dynamics XIV International Clay Conference, Italy, 2009.Book of abstracts, Volume I, p. 511.

Работы (9, 10,11) опубликованы в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ.

Копировальный салон-типография "Фортуна" ИП Гончарова Г.Г. ул.Ворошилова,2 тел. 51-22-70

Подписано в печать 24.09.2009 г. бумага офсетная . Гарнитура Тайме

_Тираж 130 экз. Заказ № 40_

отпечатано с оригинал-макета заказчика. Ответственность за содержание представленного оригинал-макета типография не несет. Требования и пожелания излагайте авторам данного издания.

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Калинин, Павел Иванович

Введение.

Глава 1. История исследований.

Глава 2. Объекты и методы исследований.

2.1. Объекты исследований.

2.2. Методы исследований.

Глава 3 Геологическое строение и природные условия района исследования.

Глава 4. Исследование голоценовых палеопочв юго-востока Русской равнины.

4.1. Курганная группа «Авилово».

4.2. Курганная группа «Калмыкия».

4.3. Курганная группа «Колобовка».

4.4. Курганная группа «Маляевка».

4.5. Курганная группа «Перегрузное».

4.6. Статистический анализ химического состава палеопочв юго-востока Русской равнины.

4.7. Изучение диагенетических изменений в почвах, погребенных под курганной насыпью.

4.8. Минералогические свойства голоценовых палеопочв юго-востока Русской равнины.

4.9. Обсуждение.

Глава 5. Изменение концентрации рубидия в гумусоаккумулятивных горизонтах разновозрастных палеопочв относительно фоновых значений как индикатор динамики климата в голоцене.

Глава 6. Исследование плейстоценовых лессово-почвенных комплексов юго-востока Русской равнины.

6.1. Основные проблемы стратиграфии и палеогеографии лессовопочвенной формации.

6.2. Лессово-почвенный комплекс «Отказное».

6.2.1. Статистический анализ химического состава отложений лессово-почвенного комплекса «Отказное».

6.3. Лессово-почвенный комплекс «Порт-Катон».

6.3.1. Статистический анализ химического состава отложений лессово-почвенного комплекса «Порт-Катон».

6.4. Лессово-почвенный комплекс «Шабельское».

6.4.1. Статистический анализ химического состава отложений лессово-почвенного комплекса «Шабельское».

6.5. Обсуждение.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Лессово-почвенные комплексы плейстоцена и палеопочвы голоцена юго-востока Русской равнины"

Вопросы плейстоценовой и голоценовой истории лёссо- и почвообразования, использование различных свойств палеопочв как индикаторов динамики природной обстановки, привлекают все большее внимание исследователей в связи с разработкой, решений теоретических и прикладных проблем изучения и использования природных ресурсов, дл я оценки возможных последствий глобальных изменений окружающей среды и климата. Полнота и достоверность палеогеографических реконструкций определяется, прежде всего, объектами исследования, среди которых репрезентативными многими авторами признаны лёссово-почвенные толщи, содержащие серии ископаемых почв плейстоцена и голоцена, а также палеопочв'ы археологических памятников, в частности курганов, древних поселений, городищ и др.

Исследование лёссово-почвенных толщ дает возможность оценить особенности изменения! окружающей среды и осадконакопления в плейстоцене, в том числе характер трансформации гидротермического режима на протяжении межледниковых и ледниковых эпох четвертичного периода вплоть до современности и тем 1 самым проследить тренд процессов осадконакопления в исследуемом регионе. (Величко А. А. и др., 2006). Лёссы содержат важную информацию об истории формирования внеледниковых территорий в плейстоцене. В этом отношении их можно сравнить с ледниковой формацией районов покровных оледенений. Однако лёссовая формация содержит гораздо более богатый и полный материал для познания истории плейстоцена умеренного пояса, чем ледниковая, так как изучение слагающих ее толщ нередко позволяет последовательно, без очевидных перерывов проследить по чередованию горизонтов лессов и ископаемых почв главные черты изменения природы конкретной территории в течение всего плейстоцена, так как в едином почти непрерывном разрезе они часто содержат геохронологическую и палеогеографическую информацию об одном, двух или всех звеньях плейстоцена.

Сравнительный анализ разновозрастных почвенных профилей, позволяет получить представления об эволюции почв и почвенных свойств и процессов, реконструировать климатические условия в различные исторические и геологические периоды. В течение раннего педогенеза, химический и минералогический состав почвы в большей степени определяется составом материнской породы, тогда как химический состав зрелых почв в. большей степени отражает эффекты выветривания. Со временем, состав почвы все более отличается от материнской породы под влиянием почвенных процессов, определяемых топографией и растительностью, климатом.

К числу важнейших диагностических параметров динамики условий лёссо- и почвообразования относится состояние минеральных компонентов этих отложений. На протяжении геохимической истории ландшафтов, колебания климата влекут за собой изменения в соотношении скоростей выветривания, что в свою очередь отражается в направленности литогенеза и почвообразовательного процесса. Исследование геохимии и минералогии разновозрастных отложений на сегодняшний день является актуальной задачей, решение которой позволит в полной мере представить результаты природной эволюции кор выветривания, почв и экосистемы в целом.

Целью настоящей работы является минералого-геохимическое изучение осадочных и почвообразовательных процессов в степной зоне юго-востока Русской равнины в плейстоцене и голоцене для выявления изменений вещественного состава отложений и эволюции природной среды.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести сравнительный анализ состояния вещественного состава минеральных компонентов в разновозрастных отложениях плейстоцена и голоцена (лессах, ископаемых, погребенных и современных почвах).

2. Изучить химический состав лессово-почвенных комплексов и палеопочв и определить его вариации в плейстоцене и голоцене в связи с природной эволюцией окружающей среды, а также оценить скорость и направленность этих вариаций.

3. Провести апробацию использования геохимических индикаторов динамики климата и сопоставить выполненные реконструкции с результатами других палеогеографических методов.

4. Выполнить изучение магнитных свойств погребенных и современных почв степной зоны юго-востока Русской равнины.

5. Получить дополнительную информацию об эволюции природной среды юго-восточной части Русской равнины в плейстоцене и голоцене.

Защищаемые положения:

1. Цитологические, минералогические и геохимические исследования почв, палеопочв и лессово-почвенных комплексов юго-востока Русской равнины позволяют проводить реконструкцию условий их формирования. Определяющим фактором, влияющим на перераспределение химических элементов в почвах сухостепной зоны в голоцене, являются динамика климата.

2. В сухостепной зоне изменения концентрации ЯЬ в гумусо-аккумулятивных горизонтах почв, относительно его фоновых значений, находятся в прямой зависимости от количества атмосферных осадков. Полученный параметр (Укь) может быть использован для реконструкций уровня атмосферной увлажненности в плейстоцене и голоцене, в том числе на коротких временных интервалах 50 - 100 лет).

3. В течение плейстоцена на всей территории юго-востока Русской равнины существовали схожие условия осадконакопления с направленным сдвигом гидротермического режима с высокими влагообеспеченностыо, биологической активностью и интенсивностью процессов выветривания, к нарастанию аридизации и ослаблению процессов выветривания. Наиболее гумидными условиями отличались эпохи лихвинского и рославльского межледниковий, наиболее аридными — микулинское межледниковье. Среди ледниковых эпох наибольший уровень атмосфеной увлажненности отвечает окскому, наименьший — валдайскому оледенениям.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 6 глав и заключение. Текстовая часть занимает 221 страницы, иллюстрирована 14 таблицами, 104 рисунка и 2 фотографиями. Список цитируемой литературы насчитывает 125 наименования, в том числе 32 иностранных источника.

Заключение Диссертация по теме "Литология", Калинин, Павел Иванович

Выводы, сделанные по результатам исследования распределения химических элементов в разновозрастных палеопочвах, подтверждаются показателями геохимических коэффициентов. В частности, максимальная интенсивность процессов выветривания и выщелачивания характерна для этапов, датированных -5800, -1900, -600 лег назад, а также современного периода. Минимальные значения фиксируются в почвах, развитых в регионе -4500, -3800 и -1750 лет назад (рис. 58).

Наибольшее развитие процессов засоление и накопления почвенных карбонатов фиксируется -4500 и -1750 лет назад, минимальные значения характерны для временных этапов - 1900, -600 лет назад и современного периода (рис. 59).

Максимальные значения коэффициентов, позволяющих оценить степень окисления почвенного материала и биологической активности, характерны для этапов в -1900 и -600 лет назад, минимальные значения фиксируются -1750 лет назад (Рис. 60).

Alj0j/(Ca0+Na20+Ka0+Mg0) Rb/Sr О О

20

40

3 60 О га 80

X 1.100

•"120

140

160

180

Ba/Sr 3

Время, лет назад

-4-0 -*-600 -ж-1750 -в-1900 -©- 3800 -6-4500 ■ 5800

0,5

1,5

Время, лет назад

-♦-о

-К-600

-ж-1т50

-9-1900

-е-заоо

-ft-4500 5800

0.8

Время, лет назад

-к-600 -ж-1750 -е-1900 -в- 3800 -6-4500 5800

1ЯП

Рис. 58. Распределение значений коэффициентов (АЬСЗДСаО+ЫазО+КаО+Г^О), ЯЬ/Эг) и выщелачивания (Ва/8г) разновозрастных палеопочв курганной группы «Перегрузное». выветривания в профилях

-Н-600 -*-1750 -е-1900 -в-3800 -&-4500 -•-5800 0

-X—600 -Ж- 1750 -е-1900 -О— 3800 -А- 4500 5800 0

-Х-600 -Ж— 1750 -в-- 1900 -О- 3800 -й-4500 -•-- 5800

Ыа20/А(203

КгО+N а гО)/А120 5

НагО/КгО

Са0+1Ид0)/А1г01 о 20 40 г 60 о та 80 х

100 •-120

140

160 180

0,9

Время, лет назад

0 20 40 г 60 и га 80 |,100 120 140 160 180

Время, лет назад

О -*- 600 -Ж-1750 -е-1900 -е- звоо 4500 -» 5800

Время, лет назад

Время, лет назад О

О 20 40 г 60 о га 80

1,100 с ■"120

140

160

Рис. 59. Распределение значений коэффициентов засоления (N32 О/Кг О, (КгО+ИагОУАЬОз, Ыа20/А120з) и окарбоначивания (Са0+М§0)/А120з в профилях разновозрастных палеопочв курганной группы «Перегрузное».

Таким образом, результаты исследования химического состава погребенных палеопочв курганной группы «Перегрузное», позволяют однозначно определить, что изменения климата в регионе носили циклический характер. В частности, наиболее засушливые условия преобладали -4500, -3800 и -1750 лет назад. Они чередовались с некоторой гумидизацией климата, происходившей в исследуемом регионе -1900, -600 лет назад и на современном этапе.

Ре203+Мп О)) А1203

0.2 0.25 0.3 0,35

Время, лет назад

0 600 1750 -©-1900 -6-3800 -й-4500 5800 О

О 20 40

В 60 я 80 о 100 и 120 140 160 180

Мп0/А1г03

0.01 0,02 0.03 0.04

Время, лет назад о 20 40 60 80 ,100 120 140 160 180

Мп0/Ге20,

0,05 0,1 0.15

0,2

Время, лет назад 1 о

20

40

§ 60 то Е 80

1 100 с

120

140

160

180

РегОз+МпО)РегОа

1,05 1.1 1,15 1,2

Время, лет назад о

600

1750

1900

3800

4500

5800

Рис. 60. Распределение значений коэффициентов интенсивности окисления ((РегОз+МпОУАЬОз) и биологической активности (МпО/АЬОз, МпО/РегОз. (Ре20з+Мп0)/Ре20з,) в профилях разновозрастных палеопочв курганной группы «Перегрузное».

4.6. Статистический анализ химического состава погребенных палеопочв юго-востока Русской равнины

Для статистического анализа были взяты значения концентраций всех химических элементов в гумусо-аккумулятивных горизонтах А и В, а также в горизонте С палеопочв всех исследуемых курганных групп.

Анализ статистических данных производился в программе БГаПзПса 6.0 с помощью факторного анализа методом главных компонент.

Величины собственных чисел и векторов (веса факторов, %) факторной нагрузки признаков (табл. 3) показывают, что почвенные отложения характеризуются на 34,5 % фактором 1, на 19,4 % фактором 2 и на 8,8 % фактором 3.

Анализ признаковой структуры преимущественного фактора 1 (34,5 %) показывает, что его нагрузка определяется содержанием элементов А1203, К20, ТЮ2, V, Ре203, №, Тп, Ва, Мо, Се, Сб, ва, Ьа, №>, У.

Признаковая структура фактора 2 (19,4 %) показывает, что нагрузка этого фактора имеет сложный характер и определяется как содержанием элементов 8Ю2 и так и значимой отрицательной связью Ыа20, 8,

СаО, 8г и УЬ.

Фактор 3 несет в себе небольшую долю информации (8,8 %) и им можно пренебречь.

Анализ признаковой структуры двух выявленных факторов (рис. 61) позволяет предполагать, что фактор 1 может быть интерпретирован как биогеохимическая миграция химических элементов в профиле почв, посредством элементарных почвенных процессов (ЭПП) (Почвоведение. Ч. 1 под ред. Ковды В. А. и др.„ 1988), главными из которых являются биогенно-аккумулятивных ЭПП (гумусообразование, дерновый процесс), а также, в меньшей степени, метаморфических ЭПП (сиаллитизация, монтмориллотизация и др.) и элювиальных ЭПП (выщелачивание, лессовирование и др.). Определяющим фактором, влияющим на интенсивность этих процессов и перераспределение химических элементов в почвах сухостепной зоны в голоцене, является динамика климата.

Фактор 2 может быть интерпретирован как действие гидрогенно-аккумулятивных ЭПП (Почвоведение. Ч. 1., 1988), таких как засоление, загипсовывание, окарбоначивание и др.

Заключение.

1. Проведена апробация геохимических индикаторов динамики климата, а также сравнение выполненных реконструкций с результатами-других палеогеографических методов. Подтверждена возможность использования геохимических коэффициентов выветривания (CIA, Al203/(Ca0+Na20+K20+Mg0), Rb/Sr), выщелачивания (Ba/Sr), засоления (Na20/K20, (K20+Na20)/Al203, Na20/Al203), окарбоначивания (Ca0+Mg0)/Al203), окисления ((Fe203+Mn0)/Al203), биологической активности (Mn0/Fe203 Mn0/Al203, (Fe203+Mn0)/Fe203) и степепи однородности материала (Ti02/Al203) для исследований вещественного состава голоценовых палеопочв и плейстоценовых лессово-почвенных комплексов с целью реконструкции условий их формирования.

2. Основными процессами, оказывающими влияние на поведение химических элементов в почвах сухостепной зоны юго-востока Русской равнины в голоцене являются: 1) биогенная мобилизация элементов местной растительностью; 2) миграция химических элементов в профиле почвы с солями и карбонатами и дальнейшее осаждение на испарительном барьере; 3) структурная дифференциация почвенного профиля, связанная с процессом» солонцеобразования. При формировании лессово-почвенных комплексов в плейстоцене, к перечисленным выше явлениям добавился терригенный привнос и осаждение ряда элементов на щелочном и сорбционном геохимических барьерах. Определяющим фактором, влияющим на интенсивность этих процессов, являлась динамика климата.

3. Rb накапливается в верхних горизонтах почв в результате выветривания глинистых минералов, в частности смектита, в результате чего в гумусовом горизонте остаются более устойчивые к выветриванию гидрослюды, такие как иллит, в которые в виде изоморфной примеси входит при этом биологические факторы, также как и испарительная концентрация, не играют существенной роли в его накоплении. Основанный на разной устойчивости к процессам выветривания глинистых минералов параметр (Ущ,) может быть использован для реконструкций уровня атмосферной увлажненности в плейстоцене и голоцене, в том числе на коротких временных интервалах 50-100 лет).

4. В пределах Азово-Кубанской низменности существовали схожие условия осадконакопления. Средние значения реконструированного по магнитным параметрам и показателю УКь уровня атмосферной увлажненности в исследуемых районах колебались от 300 до 400 мм/год в ледниковые эпохи и от 400 до 600 мм/год в эпохи межледниковий. Наиболее гумидными условиями отличались эпохи лихвинского и рославльского межледниковий, наиболее аридными - микулинское межледниковье. Среди ледниковых эпох наибольший уровень атмосфеной увлажненности отвечает окскому, наименьший -валдайскому оледенениям.

В течение плейстоцена, на исследуемой территории отмечается направленный сдвиг гидротермического режима с высокими влагообеспеченностью, биологической активностью и интенсивностью процессов выветривания, к нарастанию аридизации и ослаблению процессов выветривания.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Калинин, Павел Иванович, Воронеж

1. Айвазян А. Д. Геохимические особенности флоры ландшафтов Юго-западного Алтая // М., 1974. 24 с.

2. Айвазян А. Д. и Касимов Н. С. О геохимической специализации растений (на примере Мугоджар) // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. Геогр., 1979, №3 С. 42 - 47.

3. Александровский A. JI. Эволюция почв Восточно — Европейской равнины в голоцене // М., Наука. 1983.

4. Александровский A. JI. Эволюция черноземов в регионе среднего течения Дона в голоцене // Почвоведение. 1984. -№11. — С. 5-13.

5. Александровский A. JI. Эволюция почв Восточной Европы на границе между лесом и степью. Естественная и антропогенная эволюция почв // Пущино. 1988. С. 82 - 94.

6. Алексеев А.О., Алексеева Т.В., Моргун Е.Г., Самойлова Е.М. Геохимические закономерности формирования состояния соединений железа в почвах сопряженных ландшафтов Центрального Предкавказья // Литология и полезные ископаемые. 1996. N 1. - С. 12 - 22.

7. Алексеев А.О., Алексеева Т.В., Заварзина Д.Г., Роль железоредуцирующих бактерий в формировании почвенного магнетита // Органическая минералогия, Материалы I Российского совещания по органической минералогии, 2002. Санкт-петербург., С. 55 56.

8. Алексеев А.О., Алексеева Т.В., Махер Б.А., Магнитные свойства и минералогия соединений железа степных почв // Почвоведения, 2003. -№ 1.С. 62-74.

9. Алексеев А.О., Алексеева Т.В. Особенности оксидогенеза железа в условиях степной зоны. Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв. М., Наука, 2006. С. 312 -327.

10. Алексеев В. E. Минералогия почвообразования в степной и лесостепной зонах Молдовы: диагностика, параметры, факторы, процессы //Кишинев., 1999. 241 с.

11. Алексеев М. Н., Цейтлин С. М. Проблемы геологии и истории четвертичного периода (антропогена) // М.: Наука, 1982. 254 с.

12. Алексеева Т. В. Геохимические закономерности формирования состояния илистого компонента почв степных ландшафтов // канд. дис. М., 1992.

13. Ахтырцев Б. П., Ахтырцев А. Б. Эволюция почв Средне — русской лесостепи в голоцене // Эволюция и возраст почв СССР. Пущино. 1986.-С. 163- 173.

14. Ахтырцев Б. П., Ахтырцев А. Б. Лугово-черноземные палеопочвы эпохи Бронзы Окско-Донской лесостепи // Почвоведение. 1990.-№ 7.-С. 26-38.

15. Балаев Л. Г., Царев П. В. Лессовые породы Центрального и Восточного Предкавказья // М., Наука. 1964. 246 с.

16. Березин П. Н. Особенности распределения гранулометрических элементов почв и почвообразующих пород // Почвоведение. 1983. №2, -С. 64 - 72.

17. Болиховская Н. С. Эволюция лессово-почвенной формации северной Евразии // М., Изд-во Моск. Ун-та. 1995. 270 с.

18. Брылев В. А. Природные ресурсы и условия Волгоградской области//Волгоград. 1995.-С. 114.

19. Бушинский Г. И. Титан в осадочном процессе // Литология и полезные ископаемые. 1963. №2.

20. Вадюнина А. Ф., Бабанин В. Ф. Магнитная восприимчивость некоторых почв СССР // Почвоведение. 1972. №10. -. С. 55 - 66.

21. Вадюнина А. Ф., Корчагина 3. А. Методы исследования физических свойств почв // 3-е изд., перераб. и доп., М., Агропромиздат. 1986.-416 с.

22. Васильев Ю. М. Отложения перигляциальной зоны Восточной Европы // М.: Наука, 1980. 172 с.

23. Веклич М. Ф. Стратиграфическая корреляция лессов Европы // Четвертичная геологая и геоморфология. Дистанционное зондирование. М.: Наука. 1980. С. 65 - 68, (26-я сес. МГК. Докл. сов. геологов).

24. Веклич М. Ф. Палеоэтапность и стратотипы почвенных формаций верхнего кайнозоя // Киев: Наук. Думка. 1982. С. 205.

25. Величко А. А. Проблемы корреляции плейстоценовых событий в ледниковой, перигляциально-лессовой и приморской областях

26. Восточно-Европейской равнины // Проблемы региональной и общей палеогеографии лессовых и перегляциальных областей. М.: Наука. 1975. -С. 7-25.

27. Величко А. А., Морозова Т. Д. Основные горизонты лёссов и ископаемых почв Русской равнины // Лёссы, погребенные почвы и криогенные явления на Русской равнине. М., Наука. 1972. С. 5-25.

28. Воробьева JI. А. Теория и практика химического анализа почв // Москва, ГЕОС. 2006. 400 с.

29. Гаврилюк Ф. Я. Состав и генезис лессовидных отложений Ставрополья // Тр. Ставроп. Пед. Ин-та. 1948. Вып 2. - С. 24 - 31.

30. Галай Б. Ф. Генетический и палеогеографический анализ просадочных толщ Северного Кавказа // Инж. Геология. 1989. №3. - С. 33 -45.

31. Галай Б. Ф., Жуков Ю. П., Скоробогач Т. В. Состав и строение лессовых толщ Центрального Предкавказья как показатели истории их формирования // Научно-методические основы инженерных изысканий в Предкавказьяе. М.:Стройиздат. 1983. С. 47 - 55.

32. Геннадиев А. Н. Изучение почвообразования методом хронорядов // Почвоведение. 1978. № 12. - С. 33 - 43.

33. Геннадиев А. Н. О скорости формирования почвенного покрова комплексной полупустыни (Прикаспий) // Вестник МГУ. Сер. географии. 1981,-№6.-С. 55-62.

34. Геннадиев А. Н. Хронологическая модель дифференциации почв по элементам антропогенного микрорельефа // Почвоведение. 1982. № 4. -С. 32-41.

35. Геннадиев А. Н. Изменчивость во времени свойств черноземов и эволюция природной среды (Ставропольская возвышенность) // Вестник МГУ. Сер. 5, география. 1984. № 5. - С. 10 - 16

36. Геннадиев А. Н. Пространственно — временные модели развития почв и региональные проблемы почвообразования // Автореф. докт. дис. МГУ. 1985.-48 с.

37. Геннадиев А. Н. Пространственно — временные модели развития почв // Эволюция и возраст почв СССР. Пущино. 1986. — С. 67-75.

38. Гидрогеология СССР. Том 28, Нижний Дон и Северо-Восточное Приазовье // М., Недра. 1970. 224 стр.

39. Гингзбург И. И. Типы древних кор выветривания, формы их проявления и классификация // Кора выветривания. Вып 6, М., Изд-во АН СССР. 1963.-с 71 102.

40. Голева Г. А. Гидрогеохимия рудных элементов // М., 1977. — 212с.

41. Дегтярева Е. Т., Жулидова А. Н. Почвы Волгоградской области // Волгоград. 1970. С. 43.

42. Демкин В. А. Почвы сухих и пустынных степей Восточной Европы в древности и средневековье // Автореф. докт. дис. М., Изд-во МГУ. 1993.-48 С.

43. Демкин В. А. Почвоведение и археология // Пущино. 1997. — С.38.

44. Демкин В. А., Ельцов М. В., Алексеев А. О., Алексеева Т. В., Демкина Т. С., Борисов А. В. Развитие почв Нижнего Поволжья за историческое время // Почвоведение. 2004. № 12. — С. 1486 - 1497.

45. Добровольский В. В. География микроэлементов // Глобальное рассеяние. М., 1983. 272 с.

46. Заварзина Д.Г., Алексеев А.О., Алексеева Т.В. Роль железоредуцирующих бактерий в формировании магнитных свойств степных почв // Почвоведение. 2003. № 10. С. 1218 - 1227.

47. Заррина Е. П. Четвертичные отложения северо-западных и центральных районов Европейской части СССР // Л.: Недра. 1991. 187 с.

48. Зонн С. В. Выветривание, почвообразование, древние коры выветривания // Почвоведение. 1995. №3. С. 381-389.

49. Иванов И. В. Эволюция почв степной зоны в голоцене // М., Наука. 1992- 143 с.

50. Калинин П. И., Алексеев А. О. Геохимические характеристики погребенных голоценовых почв степей Приволжской возвышенности // Вестник ВГУ, серия: География. Геоэкология. 2008. №1. С. 9 - 15.

51. Касимов Н. С. Геохимия степных и пустынных ландшафтов // М., Изд-во МГУ. 1988. 254 с.

52. Касимов Н. С. Латеральная миграция микроэлементов в степных и пустынных ландшафтах // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. Геогр. 1981. №5. -С. 69 - 74.

53. Кригер Н. И. Лесс, его свойства и связь с географической средой //М., Наука. 1965.-960 с.

54. Лессовые породы СССР. Т. 1 // М., Недра. 1986. 232 с.

55. Лессово-почвенная формация Восточно-Европейской равнины. Палеогеография и стратиграфия // Под ред. Величко А. А., Москва. 1997. 140 с.

56. Логвиненко Н. В. Петрография осадочных пород (с основами методики исследования): Учебник для студентов геолог, спец. вузов. — 3-е изд., перераб., и доп. // М.: Высш. Шк. 1984. 416 с. ил.

57. Лысенко М. П. Лессовые породы // Л., Недра. 1978. 208 с.

58. Маркова А. К. Зоогеография мелких млекопитающих Русской равнины в новейшее время: Ав-треф. Дис. д-ра геогр. Наук. М.: Ин-т геогр. РАН. 1998. 75 с.

59. Минервин А. В. Генезис просадочности лёссовых пород // Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. №3. 1993. - С. 18 -36.

60. Морозов Д. Р. Микроморфологические особенности плейстоценового почвообразования Восточного Предкавказья: Тез. Докл. Всесоюз. Совещ. «Микроморфология и плодородие почв» // Бюл. Почв. Ин-та им. В. В. Докучаева. 1989. № 52. - С. 61 - 63.

61. Опорные разрезы нижнего плейстоцена бассейна Верхнего Дона // Воронеж: Изд-во Воронеж. Ун-та. 1984. 213 с.

62. Перельман А. И. Геохимия ландшафта // М., Географгиз. 1961.496 с.

63. Перельман А. И., Касимов Н. С. Геохимия ландшафта // М., Астрея 2000. 1999. - С. 698 - 691.

64. Перельман А. И. Геохимия // М., Высшая школа. 1989. С. 59.

65. Петров В. П. Основы учения о древних корах выветривания // М.: Недра. 1967.-343 с.

66. Полынов Б. Б. Избранные труды // М., Изд-во АН СССР. 1956.751 с.

67. Полынов Б. Б. Кора выветривания // Ч 1, Л., Изд-во АН СССР. 1934.-242 с.

68. Перельман А. И. Процессы миграции солей на равнинах Восточной Туркмении и Западного Узбекистана в неогене (древние почвы пустынь Средней Азии) // Тр. ИГЕМ АН СССР. М., 1959. Вып 25.-109 с.

69. Родин Л. Е., Базилевич Н. И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара // М., 1965. — 253 с.

70. Ронов А. Б. Стратисфера и осадочная оболочка Земли // М., Наука. 1993.- 143 с.

71. Рысков Я. Г., Демкин В. А. Развитие почв и природной среды степей Южного Урала в голоцене // Пущино. 1997. — 165 с.

72. Савко А. Д., Бугельский Ю. Ю., Новиков В. М., Слукин А. Д., Шевырев Л. Т. Коры выветривания и связанные с ними полезные ископаемые // Воронеж. Истоки. 2007. — 355 с.

73. Спиридонов А. И. Геоморфология европейской части СССР // М., 1978.-335 с.

74. Стратиграфия СССР: Четвертичная система // М.: Недра. Т. 1. 1982. 443 е.; Т. 2. 1984. - 556 с.

75. Трофимов В. Т., Балыкова С. Д., Болиховская Н. С. и др. Лессовый покров Земли и его свойства // М., Изд-во МГУ. 2001. 464 с.

76. Файнер Ю. Б., Лизогубова Р. Н., Расчленение отложений лессовой формации степного Ставрополья и ее корреляция с образованиями перигляциальной зоны Евразии. Инженерногеологические особенности цикличности лессов // М.: «Наука». 1987. С. 103- 109.

77. Федоров П. В. Плейстоцен Понто-Каспия. М.: Наука, 1978. 166 с. (Тр. ГИН АН СССР, Вып. 310).

78. Холмовой Г. В., Красненков Р.В., Иосифова Ю.И. Верхний плиоцен бассейна Верхнего Дона // Воронеж: Изд-во Воронеж. Ун-та, 1985. 137 с.

79. Холодов В. Н. Геохимия осадочного процесса // М., ГЕОС. 2006.608 с.

80. Четвертичные отложения, геоморфология и новейшая тектоника Среднего и Нижнего Поволжья // Саратов. 1982. Часть И. - С. 20.

81. Шатров В. А., Войцеховский Г. В., Белявцева Е. Е. Литологические и геохимические особенности пород Нельгесинской свиты (Адычанский стратиграфический район, республика Саха-Яку гия) // Вестник ВГУ, серия: Геология. 2004. №2. -С. 19- 88.

82. Щербина В. В. Комплексные соединения и перенос химических элементов в зоне гипергенеза // Геохимия. 1956. №5. - с. 54 - 60.

83. Bettina Schilman, Miryam Bar-Matthews, Ahuva Almogi-Labin, Boaz Luz. Global climate instability reflected by Eastern Mediterranean marine records during the late Holocene // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2001. V. 176. -P. 157-176.

84. Daniela I. Hofmann, Karl Fabian *, Frank Schmieder, Barbara Donner. A stratigraphic network across the Subtropical Front in the central South Atlantic: Multi-parameter correlation of magnetic susceptibility, density,1.p

85. X-ray fluorescence and d O records // Earth and Planetary Science Letters. 2005. V. 240. - P. 694 - 709.

86. Fink J., Haase G., Ruske R, Bemerkungen zur Loskarte von Europa. 1:2500000 //Petermanns Geographische Metteilungen. 1977. 121 p.

87. Frechen M., Oches E. A. and Kohfeld K. E. Loess in Europe mass accumulation rates during the Last Glacial Period // Quaternary Science Reviews 2003.-V. 22. - P. 1835-1857.

88. Gallet S., Bor-ming Jahn, Masayuki Torii. Geochemical characterization of the Luochuan loess-paleosol sequence, China, and paleoclimatic implications // Chemical Geology. 1996 V. 133. - P. 67 - 88.

89. Huan Zhong and Wen-Xiong Wang. Effects of sediment composition on inorganic mercury partitioning, speciation and bioavailability in oxic surficial sediments // Environmental Pollution Volume. 2008. -V. 151. -Issue l.-P. 222-230.

90. Liu, T. Loess in China. 2nd edn // China Ocean Press and Berlin: Springer-Verlag. Beijing. 1988.

91. Maher, B. A., Magnetic properties of modern soils and Quaternary loessic paleosols: paleoclimatic implications // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 1998. -V. 137. P. 25 - 54.

92. Maher, B.A., Thompson, R. Paleomonsoons I: The paleoclimatic record of the Chinese loess and palaeosols. In: Maher, B.A., Thompson, R. (Eds.) // Quaternary Climates, Environments and Magnetism. Cambridge University Press. 1999. P. 81 - 125.

93. Maher, B.A., Thompson, R., Hounslow, M.W., Introduction to Quaternary Climates, Environments and Magnetism. In:Maher B.A., Thompson, R. (Eds.) // Quaternary Climates, Environments and Magnetism. Cambridge. University Press. 1999. P. 1 -48.

94. Maher B.A., Alekseev A.O, Alekseeva T. Climate dependence of soil magnetism across the Russian steppe: significance for use of soil magnetism as a palaeoclimatic proxy. // Quaternary Science Reviews. 2002. -V. 21.- P. 1571 1576.

95. Maher B.A., Alekseev A., Alekseeva T. Magnetic mineralogy of "soils across the Russian steppe: climatic dependence of pedogenic magnetite formation // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2003. V. 201.-N3-4. -P. 321-341.

96. Muhs, D. R., and Bettis, E. A., III. Quaternary loess-paleosol sequences as examples of climate-driven sedimentary extremes // Geological Society of America Special Paper. 2003. V. 370. - P. 53 - 74.

97. Michael Starr, Antti-Jussi Lindroos. Changes in the rate of release of Ca and Mg and normative mineralogy due to weathering along a 5300-yearchronosequence of boreal forest soils // Geoderma. 2006. V. 133. - P. 269 — 280.

98. Nath B. N. Geochemical proxies for understanding Paleoceanography // National Institute of Oceanography. Dona Paula., Goa 2007.-V. 403 004.-P. 143-151. Lecture notes.

99. Nesbitt H. W., Young G. M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites // Nature. 1982. V. 299.-P. 1523 - 1534.

100. Pecsi M. Negyedkor es loszkutatas // Budapest. Akademiai Kiado. 1993.- 375 p.

101. Petit J.R., Jouzel J., Raynaud D. et al. // Nature. 1999 P. 399429.

102. Pye, K. Aeolian dust and dust deposits // Academic Press, San Diego, CA. 1987.

103. Retallack G .J. Soils of the Past: an Introduction to Paleopedology. 2nd Ed. // Oxford: Blackwell. 2001. 600 p.

104. Retallack G. J. Soils and Global Change in the Carbon Cycle over Geological Time // Treatise On Geochemistry. 2003. — P. 581 605.

105. Rozycki, S. Z. Loess and loess-like deposits // Ossolineum Press, Polish Academy of Sciences. Warsaw. 1991.

106. Rufino Lozano* and Juan Pablo Bernal. Characterization of a new set of eight geochemical reference materials for XRF major and trace element analysis // Revista Mexicana de Ciencias Geológicas. 2005. V. 22. - núm. 3. -P. 329 - 344.

107. Shackleton N. J. and Opdyke N. D. Oxygen-isotope and paleomagnetic stratigraphy of Pacific core V28-239 late Pliocene to latest Pleistocene // Geological Society of America. Memoir. 1976. V. 145. - P. 449 -464.

108. Sheldon N. D., Retallack G. J and Tanaka S. Geochemical climofunctions from North American soils and application to paleosols across the Eocene-Oligocene boundary in Oregon // Journal of Geology. 2002 V. 110.-P. 687-696.

109. Siegenthaler U., Stocker T., Monnin E. et al. // Science. 2005. V. 310.-P. 1313

110. Whitfield C.J., Watmough S.A., Aherne J., Dillon P.J. A comparison of weathering rates for acid-sensitive catchments in Nova Scotia, Canada and their impact on critical load calculations // Geoderma. 2006. — V. 136.-P. 899-911.

111. Za'rate, M. A. Loess of southern South America // Quaternary Science Reviews. 2003. V. 22. - P. 1987 - 2006.