Карбонатное состояние степных почв как индикатор и память их пространственно-временной изменчивости

Хохлова, Ольга Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Карбонатное состояние степных почв как индикатор и память их пространственно-временной изменчивости
ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Карбонатное состояние степных почв как индикатор и память их пространственно-временной изменчивости"

□03449373

На правах рукописи

ХОХЛОВА Ольга Сергеевна

КАРБОНАТНОЕ СОСТОЯНИЕ СТЕПНЫХ ПОЧВ КАК ИНДИКАТОР И ПАМЯТЬ ИХ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ

25 00 23 - Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

1 6 ОКТ 2008

Москва, 2008 г

003449373

Работа выполнена в лаборатории геохимии и минералогии почв Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Научный консультант

заслуженный деятель науки РФ, доктор географических наук, профессор

Иванов И В

Официальные оппоненты член-корреспондент РАН,

Чибилев А А доктор географических наук, профессор

Таргульян В О доктор географических наук

Лебедева И И

Ведущая организация РГАУ-МСХА им К А Тимирязева

Защита состоится «24» октября 2008 г в / / час на заседании диссертационного совета Д 002 046 03 в Институте географии РАН (119017, Москва, Старомонетный пер , 29, ИГ РАН, факс (495)9590033)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии РАН

Автореферат разослан «Л?» сентября 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

канд геогр наук /Ж/л ( 7 Мокрушина Л С

Актуальность работы.

Анализ закономерностей развития почв во времени, установление временного масштаба изменчивости основных почвенных свойств - фундаментальная проблема почвоведения и географии Актуальность проблемы обусловлена тем, что в настоящее время проводятся широкомасштабные исследования палеопочв, погребенных под археологическими памятниками (курганами) в степной зоне России с целью реконструкции условий среды и климата для второй половины голоцена Получаемые в результате этих исследований схемы эволюции почв и палеоклиматических условий как для одних и тех же регионов, так и для степной зоны в целом, не совпадают, а, часто, диаметрально противоположны Необходимо новое знание и более глубокое изучение процессов развития почв во времени

Одними из профилеобразующих в почвах степной зоны являются процессы перераспределения, накопления, миграции и трансформации карбонатов Карбонаты присутствуют в профиле почв аридных регионов как в виде карбонатных аккумуляций или новообразований (КНО), так и в виде несегрегиро-ванной, рассеянной в почве массы Формирование педогенных карбонатов связано с генезисом почвы и ее эволюцией, в морфологическом профиле почвы КНО отражают особенности гидротермического и воздушного режимов, свойства почвообразующего субстрата Изучение процессов образования и механизмов перераспределения карбонатов под влиянием смены природных факторов и антропогенных воздействий ведет к познанию закономерностей генезиса почвы в целом, а установление временного масштаба их трансформации в процессе эволюции почв - к решению вопроса о темпах изменчивости почв во времени и уточнению длительности периодов, для которых верны проведенные палеоклиматические реконструкции

Работа посвящена изучению карбонатного состояния (КС) почв и его изменчивости во времени КС - это совокупность всех форм карбонатного вещества на разных уровнях его организации в почве Изучение КС - это сопряженный анализ содержания, строения и состава карбонатного вещества на разных уровнях организации с использованием комплекса современных методов, а также выявление процессов поступления, перераспределения, миграции и трансформации его в почвах Такой подход позволяет оценить современное КС, рассмотреть стадии его трансформации во времени, выявить результаты и процессы его преобразования при смене климатических условий и антропогенном

воздействии и характерное время процессов

Если современному состоянию карбонатов в черноземах и каштановых почвах степной зоны России уделено в научной литературе достаточно большое внимание, то их изменчивости во времени и эволюции в голоцене - существенно меньше Недостаточно изучены вопросы о длительности трансформации КС в целом и отдельных его параметров, в частности, под влиянием естественных изменений климата в голоцене и при антропогенном воздействии

Основная цель работы - на основе представлений о структурных уровнях организации почвы разработать систему параметров КС и установить их индикаторную роль в пространственно-временной изменчивости степных почв, а именно черноземов и темно-каштановых

Задачи'

1 разработать систему параметров, характеризующих КС на разных уровнях организации карбонатного вещества в почве на основе комплекса методов,

2 изучить изменчивость КС в хронорядах подкурганных палеопочв и в условиях различных антропогенных воздействий (орошение, искусственные насыпи),

3 оценить возможности использования КС как индикатора и памяти об эволюции степных почв при изменениях условий среды

Защищаемые положения: На основе теоретического обобщения предшествующих работ и комплексного изучения КС черноземов и темно-каштановых почв двух контрастных регионов степной зоны - с умеренно-континентальным климатом (Северный Кавказ и Предкавказье) и резкоконтинентальным (Южное Приуралье)

1 Предложено понятие «карбонатное состояние» почв, рассмотрены его параметры и методы изучения на разных уровнях организации карбонатного вещества и почвообразовательные (элементарные и частные) процессы, формирующие эти параметры

2 Выявлен колебательный характер разнонаправленных процессов восходящей-нисходящей миграции, сегрегации-десегрегации карбонатов, появления-исчезновения разных форм карбонатных новообразований (КНО), а также «уд-ревнения»-«омоложения» |4С-дат карбонатов во второй половине голоцена в связи с прохождением почвами различных этапов циклической климатогенной эволюции Изменчивость |4С-возраста КНО объяснена формами миграции карбонатов (в коллоидных или истинных растворах)

3 Предложено разделять параметры КС степных почв по характерным

временам трансформации на внутривековые (меняются морфология, изотопный и минералогический состав - 0-100 лет), вековые (распределение КНО по профилю - 100-1000 лет) и тысячелетние (запасы карбонатов и наиболее устойчивые формы журавчики - >1000 лет) Установлены полигенетичность и гетеро-хронность набора параметров КС в любой момент изучения почвы в ходе ее эволюции

4 Выдвинута новая идея и разработан методический подход для определения относительного возраста (последовательности) погребения почв в «коротких» (первые сотни лет) хронорядах, показаны возможности этого подхода для более детальных, чем общепринято, палеоклиматических реконструкций

5 Определены биоклиматические и литорегиональные особенности эволюции почв исследуемых объектов во второй половине голоцена на лессовидных суглинках Северного Кавказа наблюдалась смена подтипов черноземов, в Южном Приуралье на супесчаных отложениях - черноземы испытывали только колебательную динамику гумусного и карбонатного состояния внутри подтипа, в темно-каштановых суглинистых почвах динамические колебания ограничивались изменением соотношений сегрегированных-несегрегированных карбонатов в гор Вса

Научная новизна работы- В работе впервые

- Предложен набор параметров КС почв и рассмотрены методы их изучения на разных структурных уровнях организации, выявлены наборы почвообразовательных процессов, формирующих эти параметры

- Исследовано КС степных почв хронорядов в регионах ЕТР во второй половине голоцена, выявлен колебательный характер изменчивости его параметров, показаны полигенетичность и гетерохронность набора параметров КС почвы в любой момент времени ее изучения на эволюционной траектории Выявлены биоклиматические и литорегиональные особенности эволюции почв и трансформации КС в двух контрастных регионах степной зоны России с умеренно-континентальным климатом (Северный Кавказ и Предкавказье) и резкоконтинентальным (Южное Приуралье)

- Показаны различия между свойствами «длительных» и «коротких» хронорядов почв и методами их изучения в первом случае изучается КС почв, зафиксированное на момент их погребения, и выявляется самый общий почвен-но-биоклиматический тренд голоцена или его периодов, во втором - можно определить направленность эволюции почв на пределе временного разрешения

«почвенной записи», выявить механизмы процессов трансформации КС, детально реконструировать палеоклиматические условия для времени функционирования «короткого» хроноряда

- На субмикроуровне организации карбонатного вещества с использованием изотопно-геохимических и инструментальных методов изучены генезис и особенности строения и состава колломорфного кальцита, предложено считать его наличие индикатором выпадения карбонатов из коллоидных растворов

- Предложен новый подход к интерпретации результатов радиоуглеродного датирования педогенных карбонатов степных почв В эпохи усиления аридности климата |4С-возраст карбонатов увеличивается, вероятно, за счет получения «старого» углерода из двух источников - от разложения гумуса и при подтягивании карбонатной массы в коллоидных растворах из нижних горизонтов почвы, в эпохи ослабления степени аридности - уменьшается за счет обмена с «молодым» углеродом атмосферных осадков при растворении и выносе, а также перекристаллизации карбонатов m situ Выявлена зависимость этих процессов от континентальное™ климата - в резко-континентальных условиях Южного Приуралья «удревнение»-«омоложение» 14С-возраста карбонатов происходит более контрастно, чем в умеренно-континентальном климате степей Северного Кавказа

Практическая значимость:

Полученные результаты расширяют существующие представления о процессах формирования и трансформации частного карбонатного профиля и КНО, важны для решения вопросов генезиса, эволюции и классификации почв аридных регионов, могут служить основой прогноза направленности их изменения при смене условий почвообразования под влиянием естественных климатических колебаний и антропогенном воздействии Выявленная внутривековая изменчивость параметров КС позволяет использовать их для индикации и прогнозов направленности «быстрой» изменчивости степных почв Прогнозы имеют значительную важность для учета секвестрования углерода в виде педогенных карбонатов при разработке моделей поведения этого элемента при глобальном потеплении Комплексное исследование КС палеопочв применяется автором в практике почвенно-археологических работ в степной зоне России, позволяя решать вопросы об относительной хронологии сооружения курганов в могильнике и длительности функционирования памятников, имеющих большое значение для археологии, а также проведения детальных палеоклиматических реконструкций для сравнительно коротких (100-200 лет) временных интервалов

Апробация работы, публикации

Результаты работы доложены на международных и всероссийских конференциях, совещаниях и конгрессах (Москва, 2000-2006, Пущино, 1992, 2001-2007, Аль-Аин, ОАЭ, 1995, Колумбус, США, 1996, Бет-Даган, Израиль, 1996, Бонн, Германия, 1999, Суздаль, 2000, Прага, Чехия, 2000, Томск, 2002, Казань, 2003, Новосибирск, 2004, Ростов-на-Дону, 2005, Оренбург, 2001, 2003-2007, Эслинген, Германия, 2001, Мехико, Мексика, 2001, 2005, Пиза, Италия, 2003, С-Петербург, 1996, 2005-2007, Флоренция, Италия, 2004, Гедело, Венгрия, 2004, 2005, Иркутск, 2006, Белгород, 2006, Любляна, Словения, 2006, Уфа, 2007), на заседаниях лаборатории геохимии и минералогии почв и Ученого совета ИФХиБПП РАН, 2003, 2005, 2007, на научных семинарах в ИГ РАН, Москва, под рук А А Величко, 1998, 2000, В О Таргульяна, 2005, ИФХиБПП РАН, Пущино, под рук В А Демкина, 2004

По теме диссертации опубликовано 57 работ В том числе 1 монография, 2 главы в приложениях к монографиям в соавторстве, 17 статей - в российских (из них 13 статей в ж «Почвоведение») и 16 - зарубежных рецензируемых журналах, 21 - в сборниках трудов Объем и структура работы:

Работа состоит из введения, восьми глав, заключения, изложена на 241 страницах, содержит 43 рисунка и ]_6 таблиц, список цитированной литературы 346 источников, в том числе 157 зарубежных публикаций, и Приложений 1-1V Благодарности'

Исследования начинались под руководством зав лабораторией геохимии и минералогии почв Института почвоведения и фотосинтеза (ныне ИФХиБПП РАН) Моргуна Е Г при поддержке и помощи сотрудников Ковалевской И С, Олейника С А , Алексеева А О , Алексеевой Т В , Рыскова Я Г, Осиной Г М , Калачиковой М В При обсуждении результатов работы большая помощь была оказана Александровским А Л, Чичаговой О А , Гольевой А А , Мергель С В , Соколовой Т А При участии С Н Седова, Кузнецовой А М проведены исследования на сканирующем электронном микроскопе, обсуждены первичные данные и написаны некоторые статьи Полевые работы были осуществлены при участии Хохлова А А , в соавторстве с которым написаны многие работы Аналитические исследования выполнены в ХАК ИФХиБПП РАН Скрипниченко И И , Плясовой Н Я Всем вышеназванным сотрудникам автор приносит свою глубокую благодарность Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному консультанту Иванову И В Полевые исследования проводились в составе комплексных археологических экспедиций под рук Малашева В Ю, Воронина К В ,

Моргуновой H JI, Габуева Т А , Яблонского Л Т , Мещерякова Д В , Здановича Г Б , Малютиной Т H , автор благодарен им за понимание и возможность совместной работы Искреннюю благодарность автор выражает Караваевой H А, явившейся первым рецензентом диссертации Значительная часть полевых и лабораторных исследований осуществлена при финансовой поддержке РФФИ, без которой выполнение работы было бы невозможным

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава I. Существующие представления о педогенных карбонатах в

черноземах и каштановых почвах и их изменениях под влиянием различных факторов.

Педогенные карбонаты, их местонахождение и морфология, включая размер, форму и распределение по профилю, являются яркими индикаторами почвенных режимов и процессов, условий современной и палеосреды, а также ландшафтно-геохимической обстановки Не вызывает сомнений необходимость изучения почвенных КНО для решения как теоретических (генезис, классификация, эволюция почв), так и практических (изменение почв при орошении, мелиорации и т д ) задач почвоведения И поэтому множество работ в почвоведении и смежных науках посвящено изучению КНО в почвах аридных и семиаридных регионов мира, выявлению процессов, их формирующих, с использованием комплекса различных методов (Захаров, 1931, 1935, Ковда, 1934, Афанасьева, 1966, 1974, Буяновский, 1970, Герасимова, 1975, Гончарова, 1984, Дайнеко, 1980, 1995, Добровольский, 1956, 1961, Зайдельман и др ,2000, Лебедева, 1983, 1992, Македонов, 1966, Овеч-кин, 1984, Пустовойтов, 1990, Росликова, 1997, Соколова и др,1987, 1988, Суп-рычев, 1963, Arnaud et al, 1973, Bockheim and Douglass, 2006, Chadwick et al, 1988, Drees and Wilding, 1987, Gile et al, 1966, Kemp, 1995, Khormah et al, 2006, Landi et al, 2003, Manchanda et al, 1984, MiMcFadden and Tmsley, 1985, Nash et al, 2003, Pal et al, 2000, Reheis et al, 1992, West et al, 1988, Wieder and Yaalon, 1982)

Одна из первых классификаций КНО была предложена Захаровым (1931) и в дальнейшем разрабатывалась в ряде работ (Македонов, 1966, Ковда, 1973, Лебедева, Овечкин, 1975, Овечкин, 1984, Розанов, 1983, Bal, 1975а, b, Brewer, 1965, Gile, 1961, Gile et al, 1966) Овечкиным (1984) обобщены все существовавшие на тот момент классификационные схемы КНО и рассмотрены условия и механизмы формирования тех или иных их форм и разновидностей, проводится дифференциация КНО по микроморфологическому облику и химическому составу В табл 1, составленной по ма-

териалам работ (Лебедева, Овечкин, 1975, Овечкин, 1984), приведена характеристика

Таблица 1

__Характеристика КНР _

Форма КНО Разновидность Микрострое н не Химическим состав Условия образования

Выпот Отдельные тонкие волокна, тесно связанные с почвенной массой Игольчатые кристаллы Нет данных При высыхании почвы на дневной поверхности из растворов низкой концентрации

Налет 1 Волокнистый - ватоподобная масса спутанных волокон в микропустотах Нет данных Низкая концентрация растворов и быстрое их испарение

2 Плотный - тонкий гомогенный спой СаСО* на поверхности ледов Нет данных Более концентрированные растворы и постепенное иссушение почвы

3 Корочка - более мощный толщиной до 1 5см плотный напет по макротрешинам Нет данных

Жилки 1 Слабосцементированные относительно крупные зерна карбонатов М ел ко примете е Кальцит Весной при нисходящей миграции почвенных растворов низкой концентрации

2 Инкрустации по стенкам пор тотной однородной массой Са-СО, Микро зернистое Слабо-магнезиальный кальцит В начале вегетации из растворов высокой концентрации, целиком заполняющих поры

3 »Столбики» - потости пор целиком заполнены СаСХЬ Микрозернистое Нет данных Перемещение карбонатов с пленочной влагой

4 Жилки окруженные ореоюм пропитки Нет данных Магнезиальный кальцит Инфильтрация растворов из почвенной массы в полость поры и осаждение вокруг и по стенкам пор

Пропитка Расплывчатые пятна неправильной формы, равномерно распределенные в почвенной мчесе Нет данных

Белоглазка 1 Инкреционная - жептова-тая, неяснооконтуренная со значительной примесью тинистого материала Равномерное распределение Арного материала среди микрозернистого кальцита Магнезиальный кальцит Постепенная концентрация карбонатов в почвенной массе вокруг пор и пустот

2 Аккреционная - четко отграниченная от вметающей массы и содержащая минимальное копичест-во кластических зерен Микрозернистое Кальцит Испарение пленочной влаги из скоплений ее на стыках педов в межструктурные трещины

Журав-чики Когломорфная масса - в свежеобразованной конкреции, микрозернистое - в пе-рекристаллн-зо ванной И магнезиальный, и чистый кальцит, примесь материала п/об-разуюшей породы Выпадение кальцита при движении коллоидных растворов по капиллярам образуется шаровидный сгусток, уплотняющийся под давлением вмещающего материала Возможны образование радиальных трещин кристаллизация коллоидального вещества

КНО, а также данные о ландшафтно-геохимических условиях и гидро-термической обстановке их формирования варьирование парциального давления С02, концентрации и скорости испарения почвенных растворов в период осаждения карбонатов в различные сезоны года создает условия для формирования разновидностей КНО, различающихся по количеству сегрегированного карбонатного материала, микростроению и химическому составу

Неоднократно предпринимались попытки выявить соответствие определенных морфологических форм КНО (на макро- и микроуровнях) тем или иным зональным

типам или подтипам аридных почв России и мира (Герасимова, 1975, Лебедева, 1974, 1983,1992, Лебедева, Овечкин, 1975,2003, Поляков и др, 1972,1978, Поляков, 1980, 1989, Drees and Wilding, 1987, Gile et al, 1966, Machette, 1985, Rabenhorst et al, 1984, Rabenhorst and Wilding, 1986, Seghal, Stoops, 1972) Наиболее изученным и доведенным до значения одного из определяющих классификационное положение почвы признаков является карбонатный профиль черноземов (Овечкин, 1979, Лебедева, 1992, Лебедева, Овечкин, 2003) В основу классификационного разделения черноземов России И И Лебедевой положена идея о различной миграционной способности разных форм КНО, которые разделены на миграционные и сегрегационные К миграционным относятся выпоты, налеты, жилки, к сегрегационным - рыхлые и твердые карбонатные конкреции (белоглазка и журавчики) Карбонатная пропитка занимает промежуточное положение Миграционные формы КНО распространены в пределах толщи активного влагооборота, карбонаты поступают, в основном, с восходящими токами растворов, расход влаги происходит постепенно, что обеспечивает возможность миграции карбонатов в слое значительной мощности Наиболее благоприятны условия для образования миграционных форм КНО в черноземах лесостепи В степных черноземах, вследствие нарастания аридности климата, увеличения общей концентрации растворов и меньшей их подвижности в связи с более резким проявлением градиента влажности аккумуляция кальцита выражена лучше, формируются сегрегационные формы КНО - пятна пропитки и белоглазки

Важной проблемой при изучении информационной роли педогенных карбонатов для почвенной «памяти» является установление скорости трансформации карбонатного профиля при смене внешних условий в различных аридных почвах, или длительности почвенной «памяти» об этих условиях в педогенных карбонатах По данным Лебедевой (1992), Лебедевой и др (2002), карбонатный профиль как педогенное образование подавляющей части черноземов Восточной Европы адекватен современной биоклиматической обстановке и сформировался в течение субатлантического периода голоцена Геннадиев (1984), изучавший разновозрастные черноземы Ставропольской возвышенности, считает, что для полной перестройки карбонатного профиля черноземов автономных позиций требуются значительные климатические колебания и довольно длительные временные интервалы Таким образом, можно говорить о консервативности отдельных параметров карбонатного профиля, так как они не изменяются мгновенно вслед за изменениями гидротермических параметров, и некоторое время хранят информацию о прежних режимах, не соответствующих современным условиям

Консервативность карбонатного профиля, с одной стороны, и актуаль-

ность, с другой, отражены, как нам представляется, в формировании различных форм КНО относительно устойчивых, не подвергающихся ежегодной пересегрегации, и подвижных, иногда эфемерных, подверженных ежегодной и сезонной динамике По данным разных авторов возможные скорости преобразования карбонатного профиля степных почв сильно различаются от десятков-сотен до нескольких тысяч лет (Арманд, Таргульян, 1974, Геннадиев, 1990, Иванов, 1992) По нашему мнению, которое базируется на основе проведенного обзора литературы, невозможно говорить о трансформации карбонатного профиля степных почв, как о некоем едином и неделимом процессе, так как подвижная часть КНО (выпоты, прожилки, псевдомицелярные формы) наиболее вероятно перестраивается за десятки - первые две сотни лет, а для трансформации устойчивых КНО (например, журавчиков) требуется более длительное время

Морфология КНО в современных и папеопочвах, лессово-почвенных сериях аридных регионов изучались многими исследователями за рубежом, наметились определенные обобщающие выводы по интерпретации их связи с окружающей средой (Becze-Deak et al, 1997, Gile, 1993, 1995, Kemp, 1995, Kubiena, 1938, Monger et al, 1991, Nash&McLaren, 2003, Reheis, 1987, Schaetzl et al, 1996, Smith et al, 1997, Srivastava, 2001, Westetal, 1988, Wiederand Yaalon, 1982)

Вместе с тем, имеются работы (Bruand et al, 1999, Loisy et al, 1999, Phillips&Self, 1987, Strong et al, 1992, Verrecchia&Verrecchia, 1994, Wright, 1984, 1986) и даже вышедшие в самое недавнее время (Verrecchia et al, 2005, Bajnoczi&Kovacs-Kis, 2006), в которых отрицается связь аккумуляции карбонатов с количеством осадков и выщелачиванием в почвенном профиле, по существу, с режимом увлажнения, их появление в профилях различных почв объясняется только биологическими причинами (внутри микробных клеток, мицелия грибов, в теле мезофауны), и поэтому высказываются сомнения в возможности использования данных о педогенных КНО в палеоклиматических реконструкциях

Для решения этого вопроса необходимо было проследить изменения карбонатного профиля и КНО в почвах аридных регионов в контролируемых условиях Модельным «экспериментом» для выявления связи КС со сменой внешних условий может послужить орошение степных почв, на примере которых рассматривается, как сказывается поступление дополнительного количества воды на состоянии карбона тов Нами бы ли рассмотрены и учтены лишь те случаи в научной литературе, где условия орошения приближались к естественным природным условиям, то есть, орошение производилось пресной или слабоминерализованной водой, без переполивов и заболачивания (Аниканова и Тищен-

ко, 1986, Антипов-Каратаев и Филиппова, 1955, Балюк и др , 1990, Барановская и Азовцев, 1981, Биланчин и Жанталай, 1990, Кречетов, 1991, Кречетов и Николаева, 1995, Моргун и Пачепская, 1980, Николаева, 1994, Орошаемые черноземы, 1989, Позняк, 1992, Позняк и Турсина, 1989, Приходько и др , 1985, При-ходько, 1996, Прокопенко и Копейкин, 1976, Синкевич, 1989, Чечуева, 1992, Amundson and Lund, 1987, Bower et al, 1968, Levy, 1980, Yaalon, 1954) Исследователями отмечается увеличение подвижности карбонатного материала, уменьшение количества визуальных макроформ КНО, и в то же время, сохранение запасов СаСОз в двухметровой толще Важно и то, что изменения карбонатного профиля под влиянием орошения существенны и происходят сравнительно быстро - за 30-50 лет

При папеопочвенных исследованиях в степной зоне России в качестве показателей миграции карбонатов в почвенном профиле в ряде работ рассматриваются изменения во времени глубины вскипания от НС1, общего содержания и запасов СаС03 в верхнем метре или двухметровой толще, иногда при морфологических описаниях указывается, в какой форме обнаружены сегрегированные карбонаты (Геннадиев, 1984, Демкин, 1997, Иванов, 1992 и многие др) Но при изучении отдельных параметров КС не удается учесть всего разнообразия условий, определяющих их проявление Кроме этого, при отнесении показателей карбонатного профиля палеопочв семиаридных и аридных регионов мира к признакам, отвечающим либо возрасту почв, либо климатическим изменениям в процессе почвообразования, в научной литературе не сложилось единого мнения В отечественной литературе, благодаря фундаментальным работам С А Захарова, Б Г Розанова, И И Лебедевой и др, количественные показатели вертикального распределения карбонатов, макро- и микроформы КНО, их приуроченность к определенным генетическим горизонтам в почвенных хронорядах степной зоны рассматриваются в связи с изменением климатических параметров в голоцене и плейстоцене (Александровский, 1995,2002, Ахтырцев и Ахтырцев, 1986,1994, Борисов, 2002, Величко, Морозова, 1985, Возраст и эволюция , 1988, Воробьева и др, 2003, Геннадиев, 1990, Герасименко, 1994, 2002, Грошев, 2000, Демиденко, 1099, Демкин, 1997, Иванов, 1992, Иванов, Александровский, 1984, Маданов и др, 1962, Песочина, 2002, Рысков, Демкин, 1995, Сычева и др, 2004, Ташнинова и др, 2005, Чендев, 2004)

В зарубежной литературе, начиная с работ Gile (1961) и Gile с соавторами (1966, 1981), а затем Machette (1985) утвердилось мнение, что стадии карбонатных аккумуляций, количество сегрегированного в них карбонатного материала

- главный индикатор возраста почв семиаридных и аридных регионов, и под

этим углом зрения рассмотрены педогенные КНО в тех исследованиях, где учитывается время, как фактор почвообразования, и рассматривается скорость накопления СаСОз (Bachman and Machette, 1977, Gile, 1993, 1995, McFadden and Tmsley, 1985, Reheis, 1987, Slate et al, 1991, Vincent et al, 1994) Вероятно, такая точка зрения связана с тем, что в упомянутых работах, в основном, рассматриваются карбонатные наслоения или кутаны на щебнистых отложениях или скелетных включениях в мелкодисперсную почвенную массу При этом толщина карбонатных кутан в почвах на щебнистых грунтах вполне обосновано может рассматриваться как показатель возраста почв на протяжении плейстоцена или голоцена (Courty et al, 1994, Pustovoytov, 2002)

В последнее время и в иностранной литературе появляются работы, в которых педогенные карбонатные кутаны на щебне и другие КНО используются в качестве индикаторов позднеплейстоценовых и голоценовых палеоэкологических условий в некоторых районах Северной Америки и других регионах мира (Buck and Monger, 1999, Deutz et al ,2001, 2002, Magaritz et al, 1992, Monger et al, 1998, Wang et al, 1996) Особенно многочисленны работы, в которых с целью реконструкции палеоклимата прошлых эпох голоцена-плейстоцена и более отдаленных времен изучается состав стабильных изотопов углерода и кислорода педогенных карбонатов (Amundson et al, 1988, 1989, 1996, Buck et al, 1999, Cerling, 1992, Cerling et al, 1989, 1993, Connin et al, 1997, Kaakinen et al, 2006, Kovda et al, 2006, Leone et al, 2000, Liu et al, 1996, Magaritz, Amiel, 1980, Monger et al, 1998, Mora et al, 1993, 1996, 2002, Nordt et al, 1998, Pendal et al, 1994, Quade et al, 1989, Quast et al, 2006, Sinha et al, 2006, Srivastava, 2001 и др ) В России связи изотопного состава углерода (ИСУ) педогенных карбонатов с условиями их формирования и трансформации во времени посвящены работы (Рысков, 1996, Рысков и др , 1995, 1996, Рысков, Демкин, 1997) Традиционно изменения ИСУ карбонатов во времени связывают со сдвигом растений С3-С4 типа фотосинтеза в результате климатических колебаний, но имеются работы (Stevenson et al, 2005), в которых приведены факты о том, что аридизация климата сама по себе, без изменения в составе растительности, может оказывать влияние на ИСУ педогенных карбонатов

Изучение педогенных карбонатов методом радиоуглеродного датирования в почвах мира проводилось многими исследователями (Amundson et al, 1994, Bartlett, 1951, Bowler and Polach, 1971, Chen and Polach, 1986, Courty et al, 1994, Deutz et al, 2001,2002, Evin et al, 1980, Haas and Haynes, 1980, Head et al, 1989, Kovda et al, 1999, Pendall et al, 1994, Pustovoytov, 1998,2002, Qiao et al, 1985, Slate et al, 1991, Sowers et al, 1988, Wang

et al, 1993,1994,1996, Williams and Polach, 1969,1971, Zhou et al, 1999) В ранних рабо-

тах (Bartlett, 1951, Broecker and Walton, 1959), |4С-даты для карбонатов рассматривались как несоответствующие возрасту почв и отложений из-за возможного включения в них первичных (литогенных) карбонатов Позже исследованиями по данным ИСУ было показано, что педогенные карбонаты сформированы в изотопном равновесии с почвенным С02, и растворение первичных карбонатов практически не влияет на соотношение изотопов углерода в КНО из-за полного изотопного обмена с почвенным С02 (Cerling, 1984, Cerling et al, 1989, Quade et al, 1989), что послужило причиной возобновления интереса к 14С-датированию карбонатов Amundson et al, 1994, Wang et al, 1994 рассмотрели возможный механизм образования педогенных карбонатов общее ССЬ, произведенное на любой глубине в почве, происходит из двух главных источников разложения органического вещества и дыхания живущих корней Эти источники могут значительно различаться по содержанию |4С корни, бактериальное разложение корневых экссудатов продуцируют диоксид углерода, который имеет |4С-содержание, приблизительно равное атмосферному, а при разложении органического вещества в почвенном воздухе появляется С02, который может, в зависимости от возраста почвы и климатических условий, быть значительно меньше по 14С содержанию в сравнении с атмосферой Педогенные карбонаты формируются в равновесии с почвенным диоксидом углерода, который складывается из этих двух источников, следовательно, даже вновь образованные карбонаты в почвах будут иметь уже некий возраст по 14С, отличный от нуля По мере увеличения возраста почвы и, соответственно, возраста органического вещества, будет возрастать и начальный |4С-возраст ССЬ, происходящего от разложения гумуса Возрастание будет происходить до установления квазиравновесного состояния свойств почвы с условиями среды, когда возраст гумуса перестанет увеличиваться Предложены математические модели распределения радиоуглеродного возраста педогенных карбонатов по глубине в пустынных почвах разного возраста с учетом того, что углерод карбонатов складывается из двух указанных источников Но, несмотря на значительные усилия, предпринятые для того, чтобы понять, как меняется ,4С-возраст карбонатов в зависимости от возраста почвы и глубины их залегания в профиле, при переходе от моделей к реальным измеренным цифрам отмечается их несовпадение измеренный |4С-возраст педогенных карбонатов не коррелирует с другими методами датирования и временными критериями развития почвы (Wang et al, 1996)

Глава II. Схема структурной организации карбонатного вещества и параметры карбонатного состояния почв

Методологические представления о структурной организации почвенных систем, изложенные в работах Р Брюера, В Г Зольникова, H А Качинского, А Д

Воронина, Б Г Розанова, В О Таргульяна, Э А Корнблюма, Ф И Козловского, Е А Дмитриева, Л О Карпачевского, Т А Зубковой, И В Иванова и других, положены в основу предлагаемой схемы иерархических уровней организации карбонатного вещества в почве и комплекса методов для изучения параметров КС на каждом уровне (табл 2) Также в предлагаемой схеме приведены пределы размеров для набора параметров КС на каждом уровне При этом уровни почвенного покрова и выше в данной работе не рассматривались

Таблица 2

Параметры карбонатного состояния на разных уровнях организации карбонат_ного вещества в степных почвах и методы их изучения_

Надуровни Уровни (подуровни) организации карбонатного вещества Методы исследования Параметры КС и решаемые задачи Размер, м

0 с, а н Ф о X X Щ ш т о с га и и га 2 К га X X а ш У о с . л ¡1 о * < с о 2 Частный карбонатный профиль Морфолого-генетический, ацидиметрический - валовое содержание карбонатов, реакция с HCl Содержание, тип профильного распределения, запасы и баланс углекислых солей, распределение форм КНО по профилю, глубина и локализация вскипания 1103

Карбонатный горизонт Макроморфологический, мор-фометрический, ацидиметрический, термический пробы на вскипание от HCl Содержание и запасы, наборы морфологических форм и разновидностей КНО, их количество и размер на единицу среза горизонта, локализация вскипания 1103

Морфон - обособления форм КНО Макро- и мезоморфологичес-кий, (лупа), ацидиметрический, термический Характеристика форм КНО отличных от преобладающих-биогенные в трещинах, ходах мезофауны 103

Сегрегированное и нес егрегиро ванное карбонатное вещество Макроподуровень Макропрепарирование, ацидиметрический, термический, валовой химический анализ Сегрегированные и несегрегированные карбонаты, химический и минералогический состав карбонатного вещества и состав терригенного материала, происхождение КНО 103

Мезопод-уровень Мезоморфологический (бинокуляр) Детали морфологического строения КНО, связанные с макропорами и микрозональностью в них, и несегрегирован-ных карбонатов 104103

Микро-подуровень Микроморфологический (поляризационный микроскоп) Внутреннее устройство карбонатных образований педогенные (хемогенные и биогенные) и литогенные, плазма - общая характеристика скелет (обломочные зерна) ю4-10 7

Субмикро-подуровень Субмикроморфологический (СЭМ) Внутреннее устройство плазмы, связь карбонатов с ультрамикропорами, кол-ломорфная или кристалломорфная масса 10'-10е

Ультрамикро-кристаллы карбонатов (карбонатные минералы) СЭМ и ЭДС, термический ИКС, рентгендифракто-метрия, хим анализ почвенных растворов Дисперсность и особенности строения решетки ультрамикрокристаллов, элементный состав карбонатного материала, карбонатные равновесия в почвенных растворах 10е-10я

Ионно-молекулярный Рентгендифрактометрия,термический, реакция с HCl Состав молекулы (СаС03, МдСОз и др ) 10я

Атомарный Масс-спектрометрия, радиоуглеродное датирование Соотношения стабильных ("С/^С, 180/160) и радиоактивных ("С) изотопов 10 ю

По представлениям А А Роде (1969, 1975) из почвенного профиля можно

вычленить и изучать частные профили - гумусовый, солевой, гидрологический и тд Частный карбонатный профиль являлся высшим уровнем изучения организации карбонатного вещества в нашей работе На этом уровне предполагается получение информации о содержании, типе профильного распределения, запасах и балансе углекислых солей в почве, распределении форм КНО по горизонтам Также весьма показательной и наглядной является глубина и локализация карбонатов, устанавливаемая по реакции с НС1, но необходимо помнить, что по данным уже очень многих работ (Афанасьева, 1948, Платонова, 1968, Крупеников, 1974, Синке-вич, 1989, Щеглов, 1999 и др) глубина вскипания имеет сезонную вариабельность, которая может доходить до полуметра, в особенности в тех почвах, где визуально аккумуляция карбонатов начинается во втором-третьем полуметрах профиля

Для горизонта максимальной визуальной аккумуляции карбонатов в поле можно проводить подсчет количества и размеров КНО в единице среза горизонта на основе макроморфометрии Такие подсчеты реально провести только тогда, когда в горизонте присутствуют КНО сравнительно крупные (белоглазка, журавчики) и/или имеющие четкие границы с вмещающей почвенной массой

На морфонном уровне в горизонте рассматриваются обособления форм КНО, связанных либо с деятельностью биоты (например, зоогенные), либо имеющие признаки «несогласия» с залеганием преобладающих форм КНО в этом горизонте

При изучении сегрегированного и несегрегированного карбонатного вещества на надуровне твердой фазы почвенной массы выдерживается иерархический (макро-, мезо-, микро- и субмикроподуровень) подход (Таргульян и др, 1974) Наиболее принципиальным представляется препарирование карбонатов на макроподуровне, когда раздельно отбираются карбонаты сегрегированные (КНО) и несегрегирован-ные, что позволяет рассмотреть на этом надуровне действительно все формы карбонатного вещества, а не только сегрегированные в КНО Субмикроподуровень -получение информации о внешнем виде сегрегированных и несегрегированных карбонатов в виде кристапло- или колломорфной (скрытокристаллической) массы, что очень важно для дальнейшего решения вопроса о формах передвижения карбонатов почвенном профиле - в растворенном виде в истинных или в виде ультра-микрокристаллов в коллоидных растворах

На следующих надуровне (атомно-молекулярный) и уровне исследования карбонатное вещество впервые, если двигаться от атомарного уровня, предстает в почве в виде кристаллов (или минерала) - уровень ультрамикрокристаллов (карбонатных минералов) Карбонатное вещество на этом уровне неразрывно связано с разными фазами почвы - газовой, жидкой, твердой и живой, которые «поставляют»

анионы и катионы в кристаллическую решетку, а также сопутствующие КНО примеси или окклюдированный материал Именно на этом уровне мы предлагаем выяснять вопросы о дисперсности кристаллов углекислых солей в твердой фазе и о том, из истинных или коллоидных растворов выпадают изучаемые кристаллы, а также особенности строения кристаллической решетки карбонатных минералов

На ионно-молекулярном уровне организации карбонатного вещества изучается состав молекулы карбонатов И последним уровнем, проявления которого в макромире в современной науке не вызывают сомнений (Иванов, 2005), и который рассматривается нами в организации карбонатного вещества, является атомарный, предполагающий получение информации о стабильных и радиоактивных изотопах, входящих в его состав

Глава Ш. Объекты и методы изучения

Объекты исследования располагались в двух физико-географических регионах степной зоны юга ЕТР равнины Предкавказья и Северного Кавказа и Южного Предуралья, различающихся по степени континентальное™ климата - умеренно-континентальный и резко-континентальный, соответственно В главе IV рассматриваются черноземы обыкновенные на делювиальных суглинистых отложениях Ставропольской возвышенности орошаемые и неорошаемые В главе V- археологический объект Экажево (Ю-В от г Назрань, республика Ингушетия), преобладающий тип почв - черноземы выщелоченные Объект Брут 1 - (глава VI, С-3 от г Беслан, республика Северная Осетия-Алания) с черноземами обыкновенными на лессовидных суглинистых отложениях Объект Шумаево (глава VII) - в правобережной части долины р Урал (Оренбургская область), преобладают черноземы южные или текстурно-карбонатные на песчано-супесчаных отложениях Объект Покровка 10 (глава VIII) - в левобережье р Урал на самой северной окраине сухо-степной подзоны с преобладанием темно-каштановых почв на суглинистых круп-нопылевато-песчаных отложениях

В работе изучены профили примерно 50 палеопочв, погребенных под курганами, и более 10 - современных фоновых почв на перечисленных объектах исследования Даты погребения палеопочв определены, как правило, археологическими методами В некоторых случаях для этой цели применен радиоуглеродный (РУ) метод - датированы материалы из погребений (кости, уголь, дерево) и погребенных почв (гумус) в РУ лабораториях ИИМК РАН (г С -Петербург, рук Г И Зайцева) и ИГ РАН (г Москва, рук О А Чичагова) В поле проводилось морфологическое описание всех почвенных профилей, отбирались образцы на

различные виды аналитического и дальнейшего морфологического анализов Разрезы фоновых современных почв закладывались на ненарушенных участках вблизи курганов в идентичных с последними литолого-геоморфологических условиях Для заложения разреза подкурганной почвы проводился осмотр бровок кургана на всем их протяжении и выбиралось место, где погребенная почва была четко отделена от насыпи, не нарушена, не имела или имела минимальные признаки диагенетического окарбоначивания В случае, если отделить насыпь и поверхность погребенной почвы не представлялось возможным, разрез закладывался в месте наибольшей мощности насыпи и использовался лишь для морфо-метрического анализа в поле (без отбора образцов)

В поле определялась линия вскипания, проводилось описание и фиксация (фото, зарисовка) расположения КНО в профиле В лаборатории ацидиметриче-ским методом определено валовое содержание карбонатов послойно для 2-х метрового профиля с шагом 10 см в верхнем метре и 20 см - в нижнем Для горизонта максимальной аккумуляции карбонатов в поле проводился подсчет количества и размеров КНО в единице среза горизонта площадью 10x10 см для нескольких (от 5 до 29) срезов, полученные данные усреднялись

Из карбонатных горизонтов, (как правило, двух или трех в целом для почвенного профиля) раздельно были отобраны образцы общей массы, сегрегированных и несегре-гированных карбонатов, в которых в лаборатории определялось содержание карбонатов методом дифференциального термического анализа (ДТА) - на дериватографе типа Q1000°C венгерской фирмы MOM, и ненарушенные образцы-монолиты, из одной половины которых изготавливались шлифы для микроморфологического анализа, а другая изучалась под бинокуляром и на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) Изучение почвенной массы с помощью СЭМ проводилось с использованием энергодисперсионного спектрометра (ЭДС) JED-2300 для установления ее состава (карбонатная, силикатная, карбонатная со значительной примесью силикатов) Составлялись «карты» распределения тех или иных элементов по поверхности образца Пробоподго-товка для просмотра на СЭМе включала предварительные мезоморфологические исследования, когда выбирался фрагмент с КНО, являвшимся наиболее типичным для образца в целом При этом в каждом выбранном фрагменте-монолите просматривались не только сегрегированные карбонаты, но и несегрегированные, и было сделано по 8-10 СЭМ-фотографий разных видов кристаллической и/или колломорфной карбонатной массы на разных увеличениях, а также взаимного расположения карбонатов и порового пространства Прежде чем сделать вывод о преобладании того или иного вида кристаллов в образце и в различных его частях (сегрегированные-несегрегированные карбона-

ты), все полученные фотографии сравнительно анализировались по отдельным хроно-срезам и затем - в хроноряду в целом Просмотрены все имевшиеся в распоряжении образцы для каждого ключевого объекта Например, при изучении объекта Шумаево, было получено и проанализировано >1000 СЭМ-фотографий, около 200 результатов зондирования и столько же «карт» элементного состава

Минералогический состав карбонатов и строение кристаллической решетки карбонатных минералов проанализированы с использованием ДТА, рентгендифрак-тометрии и методом инфракрасной спектроскопии (ИКС) Соотношение |3СУ12С было определено для карбонатов и гумуса на масс-спектрометре Delta PlusXL в США (Chicago University) к б н Олейником С А Результаты 5ПС (%о) представлены по отношению к PDB стандарту |4С-датирование карбонатов (из образцов общей массы, а также для раздельных образцов сегрегированных и несегрегированных карбонатов) проведено в РУ лаборатории Института географии РАН (под рук к г н О А Чичаговой)

Глава IV. трансформация карбонатного состояния черноземов при орошении -"модельный эксперимент" изменения

условий ублажения

Изучено изменение КС черноземов обыкновенных на лессовидных делювиальных суглинках неорошаемого и орошаемого с 1956 года участков совхоза «Московский» Изобильненского района Ставропольского края К моменту исследования длительность орошения составляла около 30 лет, орошение проводилось пресной водой Оросительная норма составляла 300-400 мм за вегетационный период, фактически, в профиль орошаемых почв подавалось в два раза больше поверхностной воды, чем в профиль неорошаемых Концентрация ионов в дренажных водах орошаемого участка превышала таковую для ирригационной воды в 20-25 раз, то есть, при орошении действительно происходило выщелачивание Как следствие, в орошаемых черноземах зафиксированы ясные признаки возросшей подвижности карбонатного материала и статистически достоверный вынос карбонатов из средней части профиля (рис 1а)

Налеты и жилки в орошаемых почвах обнаруживались в более глубоких горизонтах по сравнению с неорошаемыми В срединных горизонтах прослеживалась тенденция перехода стабильных КНО (белоглазки), сложенных практически чистым кальцитом, в мобильные (налеты, жилки) (рис 16), состоящие из магнезиального кальцита, что соответствовало изменению химического состава почвенных растворов в орошаемых черноземах

Полевой «модельный» эксперимент по орошению обыкновенных черноземов, в профиль которых подавалось дополнительное количество поверхностной влаги, дает основание для интерпретации (на качественном уровне) направлен-

ности изменений карбонатного состояния при естественных колебаниях увлажненности в хронорядах подкурганных почв а, следовательно, КС почв в хроно-рядах может служить индикатором произошедших климатических изменений.

Содержание СаС03,%

10 20 30

Рисунок 1. (А) Средние величины и пределы варьирования содержания СаСОз; (Б) строение карбонатных профилей в неорошаемых (I) и орошаемых (II) черноземах.

(А)1, 1тщ, 1тах - ПуНКТИр В

неорошаемых черноземах; II, Нтт. Птах-сплошная линия - в орошаемых черноземах; (Б) 1 - граница появления карбонатных жилок; 2 -граница появления бело глазки; 3 - зона максимальной выраженности жилок; 4 - зона максимальной выраженности белоглазки; 5 - напеты; 6- пропитка._

Глава V. КАРБОНАТНОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕРНОЗЕМОВ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ ГОЛОЦЕНА.

ДИАГЕНЕТИЧЕСКИЕ КАРБОНАТЫ В ПАЛЕОПОЧВАХ.

Было проведено изучение КС хроноряда, включающего почвы, погребенные >5000, 3800-4000, 1600-1700 л. н. и современные черноземы выщелоченные Чечено-Ингушской котловины, Северный Кавказ, на археологическом объекте Экажево. Также было предпринято специальное изучение особенностей карбонатных аккумуляций, которые могут появиться в профилях погребенных почв уже после их погребения (диагенети-ческие карбонаты). Основным аргументом в пользу возможности разделения диагенети-ческих и эпигенетических карбонатных аккумуляций явился тот факт, что первые были идентичны по морфологическим и минералогическим показателям во всех погребенных почвах рассмотренного хроноряда независимо от их местоположения, даты погребения, высоты курганной насыпи и располагались лишь в верхних горизонтах, мощность которых не превышала 20-30 (редко 50) см, тогда как эпигенетические-различались, отражая различные биоклиматические условия в тот или иной временной отрезок их формирования на протяжении второй половины голоцена. Диагенетические карбонаты в рассмотренных почвах на макроуровне представлены мучнистыми прожилками, приуроченными к поровому пространству, на микро- и субмикроуровнях - состоят из игольчатых кальци-

товых кристаллов, сложенных в жгуты древовидной или кольцевой формы различной мощности в зависимости от размера поры (рис. 2) и имеющих близкие термические и изотопно-геохимические характеристики. Это указывает на сходство условий формиро-

„ - " '! ' - ' -. Й%!• . > .-. .'¿ч.г.^ ; > < ' • ' 4^ " § Т •Чч - РТ- ШШШШЯР''¿Ш&а-' " шшяър ) йъ шШшШ т

^ ' Щ > ■• 1 .У '" - " — . ** Е • - , • • • V- V . д,4. ■. '' V. " • > « V; : , ' »* ^ . ' • - . ' - 0Г': -' лш«^' Ж! Рисунок 2 Электронно-микроскопические фото диагенетических карбонатов из гор. А1 палеопочв, погребенных (лет назад): а - >5000, ЗООх; в-4000-3800, ЗООх; с - 1700-1600, ЮООх

вания диагенегических карбонатов во всех почвах хроноряда.

На примере диагенетических карбонатов уточнен генезис игольчатого кальцита. Сооружение насыпи, погребение почвы, сформированной на лёссовидных материнских породах, притом, что в этой почве начинается активная дегумификация, приводящая к увеличению концентрации диоксида углерода в почвенном воздухе, а на границе раздела уплотненной в естественном состоянии погребенной почвы и рыхлой насыпи складываются условия для повышения пересыщенности почвенного раствора по кальциту, и всякий раз после этого появление игольчатого кальцита в верхнем погребенном горизонте - своеобразная "искусственная модель" условий образования именно этой формы кальцита, важная для понимания механизма формирования ее в дневных почвах черноземной зоны. Как показали дальнейшие исследования в других регионах для образования именно игольчатого кальцита также необходимо наличие своеобразной текстуры, которую имеют лёссы или лёссовидные почвообразующие породы - тонких протяженных вертикальных канальцев-макропор и трещин.

Морфологические формы эпигенетических карбонатов в почвах хроноряда объекта Экажево отличались значительным разнообразием (рис. 3). Журавчики

о 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

>5000 3800-4000 1600-1700 Современный см лет назад лет назад лет назад профиль

000 ООО Ö+G? a+ö++0 Цг4-

II I I

оао 00о

,v + v

GJ0

ovo°+

оЛ

+ ß

о +

Cän-A

fjO

? # q, и

§1

3 4 Т

7 8 9 10

Рисунок 3. Схема расположения эпигенетических КНО в профилях палеопочв, погребенных >5000, 4000-3800 и 1700-1600 л.н. и современных черноземов выщелоченных объекта Экаже-во.

Условные обозначения:

1- карбонатные жилки-трубочки,

2- твердые карбонатные нодули (журавчики),

3 - журавчики с корродированной поверхностью и окруженные ореолом пропитки,

4 - карбонатные кутаны, сетчатое покрытие педов желто-белыми нитчатыми карбонатными образованиями,

5 - окарбоначенные корневые клетки, 6 - выпоты и налеты,

7 - глубина вскипания от HCl,

8 - твердые гипсовые прожилки,

9 - рыхлые гипсовые прожилки, 10- языковатая нижняя граница гумусового горизонта.

обнаружены во всех почвах хроноряда; в почвах, погребенных >5000 и 38004000 л.н. - окристаллизованные вытянутые по вертикали жилки-трубочки; 3800-4000, 1600-1700 л.н. - окарбоначенные корневые клетки; 1600-1700 л.н. -карбонатные кутаны, покрывающие сетью грани структурных отдельностей и стенки пор; в современных почвах- выпоты, налеты.

Ранее было показано, что за вторую половину голоцена в рассматриваемом регионе черноземы обыкновенные карбонатные атлантического периода эволюционировали в черноземы выщелоченные позднесубатлангического времени (Хохлова и др., 1998). Именно такую направленность общий тренд эволюции почв имел, вероятно, вследствие того, что условия сухие и теплые атлантического периода, когда формировались почвы, погребенные >5000 л.н., менялись на несколько более влажные и холодные.

В хроноряду почв черноземного типа Северного Кавказа на фоне увеличения увлажненности территории со среднего голоцена до наших дней выявлены растворение и перекристаллизация журавчиков: размеры журавчиков и оре-

ола растворенных и переотложенных кристаллов кальцита вокруг конкреций во вмещающей почвенной массе в современных черноземах обыкновенных объекта изучения были наибольшими по сравнению с палеопочвами (рис. 4а, в). Наибольшего размера журавчики достигли за счет того, что карбонатный материал из их внутренней части (рис. 4 б) был перекристаллизован более рыхло - сформировались «ажурные» структуры, увеличившие общий объем конкреции (рис.

Рисунок 4. Микростроение журавчиков в палеопочвах, погребенных более 5000 л.н. (а, б), и в современных почвах (в, г) объекта Экажево.

4 г). Пяти тысяч лет, в течение которых развивались почвы изученного хроно-ряда, не хватило на то, чтобы журавчики растворились или перекристаллизовались полностью. Не отмечено и признаков «новообразования» этих форм карбонатов во всех почвах хроноряда, поэтому само их существование - реликт средне- или раннеголоценового этапа почвообразования в регионе. На отдельных этапах голоценовой истории развития в почвах изученного хроноряда появлялись более мобильные (чем журавчики) КНО, характеризующие некоторые особенности гидротермического режима формирования почв. Например, окар-боначенные корневые клетки, сложенные совершенными кристаллами кальцита, в почвах, погребенных 3800-4000 лет т.н., - индикаторы резкоконтрастных условий; карбонатные кутаны и пропитка горизонта Вса в почвах, погребенных 1600-1700 лет т.н., - показатели активного влагооборота и движения бикарбо-

натных растворов вследствие тотального растворения карбонатов и продолжавшегося увеличения увлажненности в то время Основной вывод из рассмотрения морфологии КНО почв черноземного хроноряда миграционные КНО отражают кратковременные изменения климата, «современные» (на момент исследования) условия среды, сегрегационные (представленные журавчиками) -направленные долгопериодичные климатические изменения, часто само их существование является реликтом в тех или иных почвах хроноряда

Рентгендифрактометрический анализ показал, что все КНО хроноряда сложены чистым кальцитом Отмечена четкая закономерность в аридные эпохи количество сегрегированного в КНО карбонатного материала растет, повышается упорядоченность структуры кристаллической решетки кальцита, слагающего эти КНО, в эпохи ослабления аридности возрастает доля процентного содержания кальцита в несегрегированных карбонатах, который диссоциирует при более низких температурах, что может указывать на несовершенство кристаллической решетки или малый размер частиц этого минерала

По данным изотопного анализа в четко сформированных из кальцита совершенной структуры КНО ИСУ локализовался в более низких значениях (величины 513С варьировали от -10,6%о до -9,9%о), чем в КНО с диффузными границами с повышенной долей рассеянного в почвенной массе (а не сегрегированного) карбонатного материала, сложенного кальцитом с нарушениями в кристаллической решетке (величины 613С варьировали от -9,6%о до -8,8%о) Поскольку на Северном Кавказе сдвиги растительности в процессе голоценовой эволюции не выходили за рамки экосистем с растениями С3 типа фотосинтеза (Галушко, 1976, Биль, 1993), что подтверждено и прямыми измерениями ИСУ гумуса во всех почвах хроноряда, для объяснения выявленных различий мы опирались на данные (Bottinga, 1969, Stevenson et al, 2005), свидетельствующие о том, что при повышении температуры фракционирование изотопов углерода сдвигается в отрицательную сторону, т е наблюдаются все более отрицательные величины 5|3С в педогенных карбонатах Таким образом, четкая белоглазка и неперекристаллизованные жилки-трубочки в почвах, погребенных >5000 и 3800-4000 л н, сформированы при более высоких температурах (примерно на 0,5°С), чем аналогичные по названиями, но нечеткие, с диффузными границами, перекристаллизованные КНО в палеопочвах, погребенных 1600-1700 лн и в современных выщелоченных черноземах изучаемого объекта Экажево

Глава VI. карбонатное состояние черноземов на северном кавказе в

«корот ком» хроноряду. Изотопно-геохимические методы изучения КС

КС и КНО изучены в хроноряду палеопочв, погребенных под курганами во временном интервале от рубежа 1У-У до середины V вв. н.э. (1625-1550 л. н.) в могильнике Брут 1, расположенном у с. Брут в республике Северная Осетия-Алания, Россия. На основании комплексного палеопочвенного анализа хроноряда проведены реконструкции, позволившие заключить, что климатические условия первой половины V в. н.э. в регионе можно охарактеризовать как начальный этап аридиза-ции. Изученные под восемью курганами могильника Брут 1 палеопочвы разделены на три группы, отнесенные к примерному рубежу IУ-У, 1 -ой и 2-ой четвертям V в. н.э. Хроноряд охватывает существенно менее длительный отрезок во времени (75100 лет) и демонстрирует менее выраженные изменения в КС, чем рассмотренный выше хроноряд объекта Экажево. Здесь не отмечено смены разных форм КНО, а изменяется одна и та же форма карбонатов - псевдомицелий. Происходит увеличение густоты и мощности сети псевдомицелярных форм КНО в гор. АВса в палеопочвах первой половины V в. н.э. по сравнению с палеопочвой примерного рубежа 1У-У вв. н.э., которое отражается в валовом содержании карбонатов в этом горизонте (рис. 5). Но если в палеопочвах, отнесенных к 1-ой четверти V

4,6 4,4 -

4,2 -4,0

3,8 -3,6 -3,4 -3,2 -3,0 -

р.ЗЗп/04 р.12п/04 Р.14П/04 р.9п/04 р Юп/04 рЛ 1 п/04 р.8ф/04

Даты погребения палеопочв:|

Рисунок 5. Содержание С02 карбонатов в горизонте АВса, 30(35)-60(70)см, в погребенных и современной почвах объекта Брут 1.

^убеж |У-У вв. нэ ] [Т-я четверть V в. нэ 12-я четверть V в. нэ ! Фоновая почва

в. н.э., отмечается лишь увеличение количества псевдомицелярных КНО на макроуровне и игольчатого кальцита, видного при микро- и субмикронаблюде-ниях, то в палеопочвах 2-ой четверти V в. н.э., изменения захватывают внутреннее строение и изотопный состав этих форм кальцита. При субмикронаблю-дениях за КНО палеопочв 2-ой четверти V в. н.э. видно, что игольчатый кальцит теряет ясные очертания, которые характерны для кальцита в палеопочве I-

ой четверти V в. н.э. (рис. 6а), покрывается словно бы пленкой, вуалирующей

его прежде четко кристаллические формы (рис. 66). В вещественном составе

это выражается в увеличении доли примесей силикатной минеральной массы в

Жф. А ч 4 - , ^ р Л ч- ' • чу ■ V« . Д>- м- , - 1 ' • . «А» | , * ; / 1 ■ % -Л> V Ш 4 ■ 1

-Жх ЯШч - :Г;«|8(1

а б

Элемент Массовый % Компонент Массовый % Молярный % Элемент Массовый % Компонент Массовый % Молярный %

с 13,6 с 13,6 46,6 с 16,4 с 16,4 52,3

0 22,8 о 23,9

мй 0,4 м?о 0,7 0,7 мв 0,7 мяо 1,1 1,1

а1 0,8 А20з 1,5 0,6 А1 1,9 а2о3 3,5 1,3

81 1,9 5Ю2 4,1 2,8 4,1 ЭЮ2 8,8 5,6

К 0,3 К20 0,4 0,2 К 0,4 К,О 0,5 0,2

Са 43,9 СаО 61,4 45,0 Са 37,4 СаО 52,4 35,7

Ре 0,8 БеО 1,0 0,6 Ре 1,4 РеО 1,8 1,0

ра 5,5 рсю 6,3 2,1 Р(1 4,6 р<ю 5,3 1,7

ай 4,0 АЙ20 4,2 0,8 3,0 АйО 3,2 0,5

Аи 6,0 Аи20 6,8 0,6 Аи 6,2 Аи,0 7,0 0,6

Всего 100,0 100,0 100,0 Всего 100,0 100,0 100,0

в г Рисунок 6. Субмикростроение (а, б) и данные зондирования (в, г) КНО из горизонта АВса палеопочв, погребенных в первой четверти V в. н.э. (разр. 14п/04, а, в) и во второй четверти V в. н.э. (разр. 9п/04, б, г) объекта Брут 1.

«завуалированном» игольчатом кальците и снижении степени его «карбонатно-

сти» (рис. 6в, г). «Завуалированный» игольчатый кальцит обогащается тяжелым изотопом углерода, а |4С- возраст псевдомицелия, сложенного таким кальцитом, в палеопочве 2-ой четверти V в. н.э. увеличивается резко и несоразмерно с датами погребения палеопочв в хроноряду (рис. 7). Очевидно, все эти изменения связаны с тем, что в условиях усиливающегося иссушения климата карбонаты подтягиваются вверх. Согласно общепринятому представлению - карбонаты подтягиваются вверх в истинных растворах в весенний сезон (Афанасьева, 1966; Лебедева, Овечкин, 1975), и при значительной степени пересыщенности почвенного раствора, кальцит выпадает в твердую фазу в кристаллическом виде. Но это представление не объясняет полученных нами различий по морфологии, элементному составу и ИСУ «завуалированного» и чёткого игольчатого кальцитов. Приходится признать, что механизмы формирования этих двух видов игольчатого каль-

Рисунок 7. Радиоуглеродный возраст гумуса в гор. А1, 0-5 см (А), и КНО в гор. АВса, 50-60 см (В)и Вса, 100-110(120) см (С) в почвах объекта Брут 1. Примечание: Белый прямоугольник, длина которого равна средней дате погребения палеопочв в хроноряду объекта Брут 1 (1625+25 лет) пририсован к измеренной 14С-дате для КНО из гор. АВса современного чернозема (разр.8ф/04), чтобы показать, что реконструированная (или приведенная к соответствующим датам карбонатов из погребенных почв) дата в современной почве не отличается от таковых для погребенных почв_

цита различаются. Мы полагаем, что «чёткость» и «карбонатность» игольчатых кристаллов кальцита в псевдомицелии может уменьшаться при осаждении на них колломорфной массы кальцита, выпадающей из коллоидных растворов, которые подтягиваются вверх по профилям почв при аридизации климата.

В работе В.В. Добровольского почти полвека назад (1956), уже высказано предположение, что передвижение карбонатов в почвенном профиле может происходить в коллоидных растворах. Все вещества в определенных условиях можно получить в коллоидном состоянии (Чухров, 1936). Экспериментально подтверждено (Arabi and Wild, 1986; Wild et al, 1986, 1989) образование при повышенных температурах в почве, находящейся в контакте с известью, Ca-Si-гидрат-гелей с небольшим количеством А1, в составе которого методом рентгеновского анализа определен и кальцит, а СЭМ-фото полученных образований напоминают колломорфную пленку карбонатной массы, которая наблюдается в наших исследованиях. В соответствие с этими экспериментами отмечаемое нами увеличение всякий раз при появлении колломорфной карбонатной массы в ее составе элементов силикатной основы (в первую очередь, Si и А1) указывает на связь карбонатов и силикатов и заставляет полагать, что и передвигаются карбонаты вместе с силикатами в коллоидных растворах. Термин «колломорфная структура» заимствован почвоведением в геологии, (Критский, Четвериков, 1955). Заметим, что даже в геологии нет тождества между понятиями «колломорфная морфологическая структура» и «аморфное состояние выпавшего из раствора вещества»; первый термин используется для обозначения морфологии отвердевшей массы минерала или

осадка и связывается с выпадением вещества из коллоидных растворов, в противопоставление термину «кристалломорфная структура» В почвоведении термин «колломорфная структура» впервые по отношению к карбонатам в почвах и почвообразующих породах Центрально-Черноземной области применен В В Добровольским (1955, 1956) без определения В И Степановым (1970) описано образование колломорфной карбонатной пленки при выпадении «из суспензий мелких скелетных кристаллов, возникающих при объемной кристаллизации из раствора очень высокой степени пересыщения» Итак, термин «колломорфный» относится лишь к морфологии карбонатной массы, в то время как структура вещества (аморфная или кристаллическая) устанавливается другими методами, например, интерференционная окраска в шлифах или данные рентгендиффрактометрии

С этим же выпадением колломорфного кальцита, принесенного в коллоидных растворах, мы связываем и увеличение РУ возраста псевдомицелия в гор АВса разр 9п/04 Кальцит может, вероятно, подтягиваться из самых нижних горизонтов почвенного профиля, где РУ возраст карбонатов имеет величины порядка 10000 лет Ранее исследователями РУ возраста педогенных карбонатов в аридных регионах мира было отмечено, что общее |4С, измерение которого произведено на любой глубине в почве, складывается из двух источников от разложения органического вещества и дыхания живущих корней, а формирование педогенных карбонатов идет в равновесии с почвенным СОг, который складывается из этих двух источников (Amundson et al, 1996, Wang, 1998) Далее, нами было показано (Хохлова и др, 2004), что в аридные эпохи 14С-возраст карбонатов может значительно и незакономерно увеличиваться, как мы предположили, за счет «старого» углерода, попадающего в почвенный раствор при разложении гумуса, так как процесс дегумификации активно происходит в почвах степной зоны как раз в аридные эпохи В результате работы на рассматриваемом объекте можно добавить к этим источникам и углерод карбонатов нижних горизонтов, который переносится к поверхности без обмена с почвенным С02 в коллоидных растворах, следовательно, уже имеет довольно «древний» РУ возраст При этом, процесс «удревнения» РУ возраста таких подвижных, миграционных форм КНО, к которым относится псевдомицелий, можно отнести к сравнительно быстрым процессам, может быть, даже реализующимся за сезон - несколько сезонов, характеризующихся заметно повышенными температурами Кальцит, принесенный в коллоидных растворах и осевший в твердой фазе в колломорфном виде на псевдомицелии в почвах рассмотренного хроноряда, по нашему мнению, быстро подвергнется

перекристаллизации в поверхностном горизонте АВса под воздействием атмосферных осадков. После довольно короткого интервала времени колломорфная масса, принесенная в коллоидном растворе, уже предстанет в гтеевдомицелии в «обычном» кристалломорфном виде (игольчатый кальцит) и утратит свой «древний» РУ возраст. Напомним, что подавляющее большинство РУ дат для псевдомицелия из гор. АВса палео- и современных почв хроноряда объекта Брут 1 очень близки и меньше МС-возраста псевдомицелия из разр. 9п/04, отнесенного ко 2-ой четверти V в. н.э.

При наблюдениях за карбонатами в парах образцов «КНО - несегрегирован-ные карбонаты» из одних и тех же горизонтов почвы выявлено, что несегрегирован-ные карбонаты на микроуровне представлены преимущественно криптокрисгалли-ческим кальцитом, имеющим слабую интерференционную окраску, и на субмикро-уровне - колломорфной массой кальцита, характеризующейся более тяжелым ИСУ и менее «карбонатной», чем кристаллы игольчатого кальцита в КНО (рис. 8).

Массовый %

Компонент

Массо- Моляр-s ый % нмй %

Массо- Моляр -вый % ный %

и колломорфного (круг)

Элемент

_с_

Al_

_к_

Са Fe

_Pd_

-Ag_

Au Всего Элемент С

_0_

JS;_

К Са

_Fe_

Ali_

Рисунок 8. Данные зондирования игольчатого (квадрат) кальцитов

По данным C.B. Овечкина (1984) формирование КНО происходит при просачивании и испарении растворов преимущественно по порам и пустотам. Тогда как несегрегированные карбонаты, локализующиеся в межтрещинном, межпоро-вом пространстве, очевидно, крайне редко испытывают влияние почвенных растворов - лишь при полном насыщении почвенного профиля влагой (например, при таянии снега весной или после ливней), а такое состояние почвы, вероятно, способствует проявлению коллоидных свойств почвенных растворов. Итак, можно говорить о колломорфной (скрытокристаллической) и кристаллической (кристашто-

морфной) фазах кальцита, присутствующих одновременно в почвенном горизонте, содержащем КНО, и находящихся преимущественно в несегрегированном и сегрегированном виде, соответственно Несегрегированный кальцит локализован в горизонте в межпоровом, межтрещинном пространстве, тогда как КНО - на стыках граней структурных отделыюстей, в порах, пустотах, что обеспечивает возможность для реализации различных механизмов формирования этих двух фаз кальцита

Глава VII. Карбонатное состояние черноземов степной полосы Южного Приуралья в «длительном» хроноряду, радиоуглеродное

датирование карбонатных новообразований

Был изучен хроноряд, состоящий из палеопочв, погребенных под археологическими памятниками (курганами) в интервале времени около 5000 лет, у с Шу-маево Ташлинского района Оренбургской области Это - степная зона южного Приуралья с черноземными почвами В геоморфологическом отношении указанный участок территории относится к долине р Урал и ее притоков, которым является и р Иртек Рельеф участка могильников полого-волнистый, преобладающие абсолютные высоты составляют 100 м Почвообразующими породами на первой террасе Иртека, где располагались курганные могильники, служат супесчано-песчаные практически бескарбонатные аллювиальные отложения Основу современного почвенного покрова изученной территории составляют черноземы южные супесчаные Климат района наиболее жаркий и засушливый в черноземно-степной полосе Оренбуржья Средняя температура января - -15°С, июля - +22°С, среднегодовая норма осадков - около 350 мм Растительность нераспаханных участков, па которых расположены курганные могильники, - типчаково-ковылыгая степь

Палеопочвы объекта Шумаево принадлежали трем хронологическим интервалам строительства изученных могильников III тысячелетие до н э - первый, V в до н э - III в н э - второй, XIII-XIV вв н э - третий, и в целом охватывали около 5000 лет Поскольку внутри каждого интервала палеопочвы были представлены не одним разрезом, а несколькими, мы пытались изучить палеопочвы, погребенные под курганами одной и той же археологической культуры, как хроноряд, дая того чтобы сократить промежутки между почвами-точками на временной траектории и провести исследование процессов трансформации КС изучаемых палеопочв с максимально возможным временным разрешением Изучение КС почв хроноряда проведено на фоне комплексного исследования почв хроноряда традиционным палеопочвенным методом Поскольку почвы столь длительного и детального хроноряда, каковым является хроноряд объекта Шумаево, отражают в своем морфологическом строении и

физико-химических свойствах различные стадии циклической голоценовой эволюции. для наглядного отображения положения того или иного объекта (почвы) на эволюционной траектории был применен метод интегральной балльной оценки почвенных свойств. Взяв какой-то признак, например, языковатую нижнюю границу гумусового горизонта, за единицу приняли наличие и хорошую выраженность этого признака, за одну вторую - наличие, но слабую выраженность этого признака и за ноль -отсутствие такового. При рассмотрении процентного содержания гумуса, С02 карбонатов и обменного натрия за единицу было принято максимальное процентное со-| держание вещества, а все меньшие величины были рассчитаны по пропорции. Затем был определен суммарный балл (или суммарная балльная оценка) для набора «арид-| ных» и «гумидных» свойств почв определенного хроноинтервала (разреза, группы

разрезов), и по этим данным построены графики (рис. 9а, в).

1 6 3 6

а 49001350 а

а. \ 1825±25 Р 2 гО 7 4 Л 3001300

зо О £ 3 о X ш 1" 2 ю '1 2550450 г-1 2325+25 1-, / 7001100 0 ш 3 '5 1 О л а, с: « 2 - 5 1о / 2250150 / ▲ 625125 46001150 1 Т * о 7 J

5 >ч О 4300*30№р. 2250150 6?5±?б1 1 X 44,0,1,«, 2ЯИИ > 70°г,0° 1825125

6-5-4 -3 -2 -1 0 Тысячи пет. от наших дней -6-5-4-3 -2 -1 0 Тысячи пет от наших дней

а б

ш 9 0 В Рисунок 9. Суммы балльных оценок

ю 8 - 49001350 «аридных» (а) и «гумидных» (б)

« ш 700+100 свойств и приведенный РУ возраст

й " 7 -а. 1_- у4600±150 2550+50 Н карбонатов (в) почв хроноряда объек-

£ с 5 , 1 1825±25 та Шумаево

^ 5 \ Я Примечание: около каждой точки на графи-

2 х 5 - \ ках проставлены даты погребения почвы,

ч 43001300 £¡3 3 полу-ченные по данным РУ датирования

° 2325±25 (палео-почвы ямной культуры, ранний брон-

С -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 зовый век, первые три точки на графике) и

Тысячи лет, от наших дней по археологическим (остальные палеопоч-

В вы)

Согласно полученным данным в изучаемом хроноряду можно выделить 4

почвы с максимальным для каждого времени проявлением так называемых «аридных» признаков - это почвы, погребенные 4900±350; 2550+50; 1825+25; I 700± 100 л.н. (рис. 9а) и 3 почвы с максимальным проявлением «гумидных» признаков - это почвы, погребенные 4300±300; 2250±50; 625±25 л.н. (рис. 9Б). Оставшиеся 4 почвы изученного хроноряда, погребенные 46001150; 2325±25; 2225+75 л.н., и современные черноземы южные, находятся в трансформацион-

ном (переходном) состоянии, в них «аридные» либо «гумидные» признаки не успели сформироваться или проявиться в полной мере (рис 9а, в)

Хроноряд почв объекта Шумаево дал нам возможность рассмотреть трансформации КС почв в вековом и внутривековом временных масштабах Внутривеко-вой временной масштаб изменчивости имеют такие параметры КС почв изученного хроноряда, как морфологическая выраженность КНО на всех уровнях организации почвенной массы (от макро- до субмикроуровня), и процентное содержание карбонатов в отдельных горизонтах почвенного профиля Важно подчеркнуть, что даже за такое короткое время, изучая КС, можно было определить направленность изменчивости его параметров - в сторону усиления или ослабления «аридных» признаков в КС меняется та или иная почва Резюмируя, скажем, что в почвах на легких по гранулометрическому составу почвообразующих породах в изученном регионе степной зоны Южного Приуралья перестройка карбонатного профиля происходит очень быстро (быстрее, чем в почвах этого же региона, развитых на суглинистых породах, Хохлова и др, 2008) За время 25-50 (<100 лет) в КС могут произойти довольно заметные изменения, которые вполне можно зафиксировать существующими методами изучения карбонатного вещества на разных уровнях его организации

Вместе с тем, при вековом временном масштабе фиксируются более «глубокие» изменения КС вынос карбонатов из верхнего метра почвенного профиля и возврат КНО с четкими морфологическими формами в эту часть профиля (рис 10) в эпохи снижения-повышения степени аридности климата, соответственно Отмечается трансформация и замена одних морфологических форм КНО на другие переход белоглазки в пропитку и обратно, четко отграниченные слои окарбоначенного в разной степени песка («карбонатная кора») трансформируются в нижних горизонтах в сплошную «размазанную» по этим горизонтам пропитку либо в «языки» промывки, клиньями уходящие вглубь профиля и возврат к «карбонатной коре» в эпохи с повышенным-пониженным атмосферным увлажнением, соответственно На основании этих наблюдений можно сделать заключение о колебательном характере процессов восходящей-нисходящей миграции, сегрегации-десегрегации карбонатов и появлении-исчезновении тех или форм КНО во времени в изучаемых почвах в связи с прохождением ими разнонаправленных (условно можно их назвать «аридные» и «гумидные») этапов эволюции Вместе с тем, выявить параметры КС, сохраняющиеся в профилях изученных почв на время, по длительности равное, например, периодам голоцена, не удалось

На КНО почв хроноряда объекта Шумаево нами впервые опробован метод их РУ датирования и предложен новый подход к интерпретации результа-

10 11 12 13 14 15

Рисунок 10. Схемы морфологического строения профилей палеопочв Шумаевского хроноряда. Условные обозначения: 1 - четкие гумусовые «языки»; 2 - прерывистые, гумусовые «языки»; 3 - карбонатные прожилки; 4 - диагенетические прожилки; 5 - белоглазка с четкими границами; 6 - белоглазка расплывчатая; 7 - линия вскипания от HCl; 8 - линия, показывающая, что верх почвы был нарушен; 9 - пятна пропитки, 10 -окарбоначенные трещины, ходы корней; 11 - пятна пропитки, языками уходящие вглубь; 12 - карбонатная пропитка; 13 - слоистый слабокарбонатный песок; 14 - слабая карбонатная пропитка; 15 - белесый оттенок в цвете почвенной массы. Палеопоч-вы, погребенные (лет назад): а - 4900±350; b - 4600±150; с - 4300±300; d - 2550±50; е -2325±25; f -2250±50; g - 2225+75; h - 1825±25; i - 700±100; j — 625±25; к - современная почва

тов. Показано, что ыС-возраст КНО в изученном хроноряду черноземных супесчаных почв степного Приуралья определяется климатическими условиями в период образования и трансформации карбонатов. Отмечаются периоды как уменьшения, так и увеличения |4С-возраста карбонатов, связанные, соответственно, с ослаблением или усилением степени аридности климата в различные эпохи второй половины голоцена (рис. 9 б, в). Увеличение РУ возраста КНО в аридные эпохи происходит, вероятно, как за счет активно происходящей в это время дегумификации почв, особенно в верхних горизонтах, так и за счет подтягивания «старого» углерода в коллоидных растворах (то есть, без перекристаллизации), из нижних горизонтов вверх по профилю почвы. При сравнении РУ дат для гумуса и педогенных карбонатов из одних и тех же почв в изученном хроноряду не было выявлено никаких корреляций в их изменчивости, поэтому и понадобилось искать другой источник «старого» углерода, за счет которого |4С-возраст КНО в аридные эпохи столь существенно увеличивается.

Морфологическое изучение КНО почв Шумаевского хроноряда позволило пронаблюдать и за изменчивостью их внутреннего строения и состава во времени. КНО в почвах абсолютно всех временных срезов в хроноряду сложены как кристалломорф-

ным, так и колломорфным кальцитами, имеющими различный элементный состав. В составе колломорфного кальцита всегда больше примесь ферри-алюмо-силикатной массы. В эпохи усиления аридности климата колломорфный кальцит гладкий, довольно мощный по толщине, с несколькими плоскостями роста (рис. 11 а, в, д), а по элемент-

i / "" i* • .

■ п.* %

■ ^ .Л":

ГШ '

Ш, ятл ШИВ ** «<8. Ш -Я

Як

щщшл

МЯЛI

ГУ ^ s'^.Ut

-V

■ ^ • - > / ■ ^

в х7500

хЗООО

ЯР

х5000

V -

w ' - Vi

; t v > , - • -

г«

ОН

МШЯт^шШеш

хЗООО

Рисунок 11. Суб-микростроение КНО в палеопоч-вах с «аридными» (а, в, д) и «гумидными» (б, г, е) признаками в хроноряду объекта Шумаево. а - гор. [В2са], 140145 см, палеопоч-вы, погребенной 4900±350 л.н.; б - гор. [В2са], 110115 см, палеопоч-вы, погребенной 4300±300 л.н.; в - гор. [ВСса], 170-180см, палео-почвы, погребенной 2550±50 л.н.; г - гор. [В2са], 145150, палеопочвы, погребенной 2250 ±50 л.н.;

д - гор. [АВса], 95100 см, палеопочвы, погребенной 1825±25 л.н.; е - гор. [В2са], 120125 см, палеопочвы, погребенной (625±25 л.н

ному составу приближается к кристалломорфному. При снижении степени аридности - колломорфный кальцит истончается, покрывается кавернами и полостями травления, исчезает с отдельных микроучастков почвенной массы (рис. 11 б, г, е), на первое место в его составе выходят элементы ферри-алюмо-силикатной массы. На примере КНО почв объекта Шумаево удалось проследить очень четкую связь морфологического облика и элементного состава колломорфного кальцита с увеличением-уменьшением РУ возраста карбонатов в хроноряду: колломорфный кальцит гладкий, «толстый», «карбонатный» - РУ возраст КНО увеличивается; коло-морфный кальцит тонкий, имеет «травленный» вид, велика примесь силикатной

массы - |4С-возраст КНО уменьшается. Также как и для КНО почв объекта Брут 1, мы полагаем, что полученные на данном объекте материалы свидетельствуют о том, что обнаружение колломорфного кальцита маркирует выпадение карбонатного вещества из коллоидных растворов.

Наиболее яркое доказательство возможности передвижения карбонатов «целиком» получено при микроморфологических наблюдениях: обнаружены трещины усыхания по кругу карбонатных стяжений в почвах «аридных» хроносрезов (рис. 12), свидетельствующие о том, что карбонатная масса была принесена вся сразу, при просыхании постепенно происходила ее усадка от периферии к центру, а в просохшей части КНО образовывались трещины в определенном порядке.

í jO"~ ■' *>~. ■ ЗЩ ■ ; ' ■ „ ЗС Г " 'у,к/ ч ifÉf V ' W -:<;■. ' • ' i., Л • " » 9> У v - >' с • ' • "íij. V | , r ШшЯР, чЧ'; ' М'А

а 6 Рисунок 12 Микростроение КНО в палепочве, погребенной 1825 ±25 л.н., и в современном черноземе южном объекта Шумаево. а - трещины, пустоты усыхания и зерна силикатных минералов ориентируются по кругу в крупном карбонатном стяжении, разр. 9п/01, гор. [В2са], 170-180 см, (1825±25 л.н.); б -рыхлое карбонатное стяжение с трещинами усыхания, расположенными по кругу, разр. 2ф/00, гор. В2са, 140-160 см, микрофотографии сняты при х николях, белая линия в правом нижнем углу равна 250 мкм.

Глава VIII. карбонатное состояние темно-каштановых почв степной полосы Южного приуралья в «коротком» хроноряду, механизмы сегрегации-десегрегации КНО

Палеопочвенное изучение курганов проведено у с. Покровка Соль-Илецкого района Оренбургской области. Ключевым объектом послужил курганный могильник Покровка 10, расположенный на пологом протяженном мезосклоне первой надпойменной террасы рек Илек и Хобда — притоков р. Урал. В могильнике раскопано более 100 курганных насыпей, отнесенных археологами к двум интервалам времени: вторая половина V в до н.э. и вторая половина II-I11 вв. н.э. Геоморфологически изученная территория приурочена к Подуральскому плато - юго-западной оконечности Южно-Уральского горного массива, рельеф - полого-волнистый, пре-

обладающие абсолютные высоты - 100-300 м. Климат - континентальный, средняя температура января -10°С, июля - +28°С, среднегодовая норма осадков - 300-350 мм, испаряемость превышает количество осадков в два раза. В растительном покрове нераспаханных участков преобладает полынково-типчаково-ковыльные ассоциации. Современные почвы - темно-каштановые среднемощные, почвообра-зующие породы - слоистые аллювиальные пески и суглинки (Ерохина, 1959).

КНО в почвах изученного хроноряда представлены только белоглазкой. Не выявлено никаких закономерностей в изменении глубины залегания белоглазки и валового содержания карбонатов, определенного ацидиметрически, по профилям изученных почв во времени в связи с высокой пространственной вариабельностью этих показателей, обусловленных изменчивостью почвообразующего субстрата, разным положением почв в мезорельефе, высокой исходной карбонатностью почвообразующих пород и другими причинами. В поле проводился морфометрический анализ, то есть, подсчет количества и среднего диаметра белоглазки в единице среза 10x10 см2 горизонта Вса во всех почвах хроноряда. Для того чтобы можно было сравнить современные и палеопочвы объекта Покровка 10 как единый хроноряд без учета положения почв по мезосклону, проведены расчеты относительных величин диаметров и количества КНО на единицу среза горизонта. Для этого величины среднего диаметра и среднего количества КНО в гор. Вса той или иной палеопочвы были поделены на аналогичные цифры в фоновой для неё почве. На основании этих пересчетов был построен график распределения относительных средних диаметра и количества КНО в гор. Вса палеопочв изучаемого хроноряда (рис. 13).

О 1 45

т о со 1.35

О О

о w 1,25

п о! 1.15

о 3" S

о I % 1,05

п сг

с,

ш Г)

ь. <)

О з:

и.аь

Ill группа

IV группа

<ш

I группа

Палеопочвы, отнесенные: I группа - ко второй половине V в. до н.э., курганы 3 и 4; II группа - ко второй половине V в. до н.э., курганы 2 и 31; III группа - ко второй половине II - III вв. н.э..курганы 58, 59, 90, 92 и 103; IV группа - ко второй половине II - III вв. н.э., курганы 1, 63 и 108. Палеопочвы, погребенные во второй половине II - III вв. н.э. под курганами 57 и 104,. не попали ни в одну из групп. Справа на рисунке указаны номера почвенных разрезов и курганов, под которыми эти разрезы были заложены.

1 1.1 1,2 1.3 1.4 1

Относительный средний диаметр КНО в гор.Вса

Разрез / курган

А 505/1 А 525/63 А 528/108

• 524/103

• 522/58

• 517/90

• 518/92 Ж 521/57

• 523/59 ■ 520/104 П 502/2

5 □527/31 Д 503/3 Д 504/4

Рисунок 13. Распределение относительных средних диаметра и количества КНО в гор. Вса палеопочв объекта Покровка 10.

В целом, палеопочвы второй половины V в до н э выделяются меньшими размерами и количеством КНО в единице среза юр Вса по сравнению с палеопочвами второй половины II - III вв н э, а внутри каждого из рассмотренных хроноинтервалов четко обособляются по две группы папеопочв В 1-ой группе палеопочв V в до н э, выделенной на рис 13, отмечаются меньшие средние количества КНО в единице среза гор Вса по сравнению с современными почвами Во всех остальных группах, как диаметры, так и количество КНО либо чуть больше (Н-я группа палеопочв V в до н э), либо значительно больше (111-я и IV-я группы палеопочв второй половины II - III вв н э), чем аналогичные показатели в современных почвах Микро- и субмикроморфологические особенности КНО были рассмотрены в выделенных группах палеопочв и современных почвах, а также проведены минералогические исследования КНО Это позволило представить закономерности трансформации и новообразования белоглазки в хроноряду объекта Покровка 10 Процесс образования (сегрегации) белоглазки будет лучше выражен при нарастающей аридизации климата в рассматриваемых почвах, а противоположно направленный процесс разрушения (десегрегации) белоглазки -при увеличении увлажненности При нарастании аридизации процесс сегрегации КНО происходил путем образования новых стяжений, например, на зернах силикатного скелета в качестве подложки, с одной стороны, и укрупнения мелких КНО, с другой (рис 14 а, в, г) Мелкие стяжения склеиваются, «сшиваются» в крупный конгломерат за счет увеличения концентрации зерен кальцита по промежуткам между стяжениями - так называемым «швам» Эти конгломераты могли быть уплотненными (рис 14 а) или рыхлыми (рис 14 б), но, очевидно, при смене условий на более влажные, по «швам» склеившихся мелких стяжений процесс распада может очень легко начаться снова (рис 14 ж, з) При макроморфологическом анализе результат работы этих механизмов выражается в увеличении-уменьшении размеров белоглазки и количества ее на единицу среза в гор Вса

На начальных этапах растворения белоглазка незначительно увеличивается в размерах за счет растворяющихся по «швам» кристаллов кальцита и более рыхлой их перекристаллизации (рис 14 е) и/или появления ореола пропитывающих почвенную массу кристаллов кальцита по периферии КНО, наблюдаемого при макро- и мезоморфологических исследованиях Затем, когда произойдет скол оторвавшейся части стяжения, оно заметно уменьшается в размерах В белоглазке скорость процесса растворения до раскола ее на несколько частей и уменьшения в размерах довольно высока - первые десятки лет Уменьшение количества КНО на

единицу среза гор Вса, вероятно, происходит при полном рассеянии сначала мел-

ких, затем более крупных КНО в процессе нарастающей увлажненности климата. Подтверждением именно такого механизма уменьшения количества КНО на единицу среза аккумулятивно-карбонатного горизонта служат данные ДТА КНО и несегрегированных карбонатов, показывающие, что в палеопочвах второй половины II - III вв. н.э. отмечаются повышенное содержание СаСОр, в КНО и пониженное - в почвенной массе без видимых форм карбонатов по сравнению с палео-

j ' ? V, Д, : ^ - ' ' ■ 7 % »• *j¡¡Ti fex:. *' ъЛЖ А W ' • -i Г. «* - ... . * * , Ч V *

а б

; ' •„JA* Г-- . "Vgk * ' , -ч, ■■ , ¥< ----- -•;•.i-Г • ■ W . ■ С i' " ■ {[-.,::'-. . ."7® ' vT -1 ' Ш;, :

в г

шшш-ij %-s ' • Г' ">*<, "

д e

aJ-' ш* . • • ; •*:* "V ' ' t, i - a " " - . - * •

ф Рисунок 14.

Микростро-палеопочв

ение КНО

позднесарматского (втор, пол. II-III вв. н.э.) времени (фото а-е) и современных темно-каштановых почв (фото ж, з) хроноряда объекта Покровка 10. а - крупное стяжение, состоящее из мелких, упакованных довольно плотно, хотя видны «швы» между блоками стяжения; в поре происходит процесс «слипания» мелких блоков; б -крупное стяжение, состоящее из неплотно упакованных мелких стяжений; в -зерна кальцита постепенно покрывают поверхность силикатного минерала, хЗОО;

зерно силикатного минерала, служащее подложкой, полностью покрыто кристаллами кальцита, хЗОО; д - совершенные кристаллы кальцита во внутреннем строении КНО, х1500; е - промоины и трещины на поверхности стяжения как начальные признаки растворения и более рыхлой переупаков

ки кристаллов, хЗОО; ж - зерна кальцита между блоками распадающегося стяжения; микрофотографии а, б, ж сняты при х николях, увеличение - в 1 см 400 мкм; з - дезинтегрированное карбонатное стяжение с большими промоинами и кавернами между уцелевшими частями, х400.

почвами V в. до н.э. и современными темно-каштановыми почвами.

Процессы сегрегации-десегрегации белоглазки в темно-каштановых почвах Южного Предурапья в том диапазоне климатических изменений за последние 2500 лет, ко-

торый мы изучали, происходили внутри гор Вса. Выноса карбонатного материла за пределы этого горизонта, не говоря уже о выносе за пределы почвенного профиля, не было отмечено как по данным процентного содержания карбонатов по профилям, так и по микроморфологическим наблюдениям - отсутствие движения зерен кальцита в порах образцов из горизонтов, залегающих ниже детально изученного гор Вса

Процесс сегрегации (или противоположный процесс десегрегации КНО) является направленным, а для его реализации требуется какое-то время - по нашим предположениям, первые сотни лет, хотя начальные признаки переорганизации КНО можно заметить уже после нескольких десятков лет (внутривеко-вой временной масштаб) Понимание этого позволило выстроить курганы (и палеопочвы, под ними погребенные), принадлежащие в могильнике Покровка 10 по археологическим данным к одной и той же культуре, в определенном порядке, и на основе сходства-различия морфометрических показателей горизонта Вса и внутреннего строения КНО (белоглазки) предположить, что этот порядок является относительным хронологическим Описываемый подход был реализован на примере хроноряда объекта Покровка 10 впервые

Позже курганы Покровки 10 были продатированы археологами (Малашев, Яблонский, 2007), и выводы о хронологической последовательности их сооружения совпали с полученными нами ранее При этом, археологические даты позволили перевести наши выводы с уровня «раньше-позже» при рассуждении о хронологии сооружения изученных курганов к четким временным рамкам Получилось, что временной «шаг» между I и II группами палеопочв второй половины V в до н э и III и IV группами палеопочв второй половины II-III вв н э (рис 13) составил около 50 лет, а в ряде случаев - 25 лет Это означает, что изучаемые процессы сегрегации-десегрегации КНО действительно имеют внутривековой временной масштаб, как мы и полагали на основе проведенного палеопочвенного анализа

Итак, в темно-каштановых легкосуглинистых почвах Южного Предуралья во внутривековом временном масштабе можно выявить направление изменчивости КС растворение и десегрегация под влиянием увеличения увлажненности климата либо осаждение и консолидация КНО - под влиянием усиления степени его арид-ности В вековом временном масштабе проявляются более значительные изменения КС, а именно, изменения размеров и количества КНО в единице среза гор Вса Установить параметры КС, изменчивость которых происходила бы в масштабах времени, равных периодам голоцена, в изученном хроноряду не удалось

Предложенный подход, когда палеопочвы изучаемого хроноряда делятся на

группы, отстоящие друг от друга во времени не более чем на 100 лет, а чаще на 25-50 лет, с хронологической соподчиненностью между группами, подтвержденной археологическими методами, также помог уточнить палеореконструкции условий среды для археологических культур эпохи ранних кочевников Южного Приуралья Климат V в до н э , помимо несколько большей засушливости, чем в современный период, был резко континентальным и контрастным Но при этом слабое растворение и десегрегация КНО в палеопочвах V в до н э все же происходили Период, предшествующий погребению палеопочв второй половины II-III вв н э, характеризовался ясно выраженными аридными условиями, которые в середине II в нэ сменились более влажными и мягкими В современных почвах изученной территории преобладают процессы десегрегации, растворения и рассеяния белоглазки в условиях наилучшей увлажненности по сравнению с остальными хроносрезами в рассмотренном хроноряду объекта Покровка 10

Заключение

Литературные данные о состоянии карбонатов в степных почвах России и собственные экспериментальные материалы позволяют считать, что для черноземов и, отчасти, каштановых почв автоморфных ландшафтов четко установлены закономерности распределения процентного содержания карбонатов и расположения в профилях тех или иных морфологических форм КНО, показана связь этих параметров с определенными типами (подтипами) степных почв и, соответственно, с гидротермическими условиями формирования почв Информация об условиях образования заключена в морфологии КНО на разных уровнях организации почвенной массы При этом можно найти связь «условия формирования -> КНО» как для макроморфологических форм карбонатов (прожилки, белоглазка, журавчики и проч), так и микро- (игольчатый кальцит, например) и субмикроформ кальцита Важную информационную роль имеют также минералогический состав карбонатных минералов, степень сегрегированное™ карбонатного материала и изотопный состав углерода кальцита, определяемые инструментальными методами

изотопно-геохимические методы и другие), а также выявляются процессы поступления, аккумуляции, миграции и трансформации карбонатов в почве На схеме (рис 15) рассмотрены связи карбонатного вещества на разных уровнях организации с элементарными и частными почвообразовательными процессами, формирующими параметры КС на выделенных уровнях Изучение связей, представленных на

Рисунок 15 Элементарные и частные почвообразовательные процессы, фор> мирующие карбонатное состояние степных почв на разных уровнях органа зации карбонатного вещества

схеме, позволяет получить исчерпывающую информацию для оценки современного состояния почв, выявления реликтовых свойств и составляющих карбонатного профиля, открывает значительные перспективы при изучении эволюции почв, когда рассматриваются разновозрастные почвы в хронорядах и определяется связь параметров карбонатного профиля с климатическими условиями в различные временные отрезки рассматриваемого хроноряда

ВЫВОДЫ

рующие эти параметры

2 Изучение КС черноземов в контролируемых условиях (при орошении) явилось «модельным экспериментом» для установления возможной реакции педо-генных карбонатов на дополнительное поверхностное увлажнение За 30 лет в орошаемых черноземах обыкновенных Ставропольской возвышенности в средней части профиля содержание карбонатов уменьшилось, одноименные формы КНО обнаруживались глубже, чем в неорошаемых, и происходила десегрегация карбонатного вещества Аналогичные изменения происходят в почвах при увеличении количества атмосферных осадков в результате природных климатических колебаний

3 Установлено, что карбонатные аккумуляции, появляющиеся в профилях почв после их погребения земляной насыпью (диагенетические), идентичны по морфологическим и минералогическим показателям во всех погребенных почвах независимо от их местоположения, даты погребения, мощности насыпи, и располагаются лишь в верхних горизонтах мощностью 20-30(50) см Это дает возможность исключения их при анализе типоморфного КС палеопочв После сооружения насыпи, погребения почвы, сформированной на лессовидных материнских породах, имеющих своеобразное сложение, происходит активная дегумификация, что ведет к увеличе нию концентрации диоксида углерода в почвенном воздухе, а на границе раздела уплотненной почвы и рыхлой насыпи складываются условия для повышения пересьпценности почвенного раствора по кальциту Вблизи этой границы, в верхнем погребенном горизонте всегда фиксируется появление игольчатого кальцита Это можно рассматривать как своеобразную " модель" условий образования именно этой формы кальцита

4 Исследование КС в «длительном» и «коротком» хронорядах черноземов подгорных равнин Северного Кавказа позволило определить характерные времена трансформации и механизмы формирования параметров КС

4 1 Появление разных форм КНО в профилях черноземных почв «длительного» хроноряда, охватывающего >5000 лет, происходило в вековом временном масштабе В течение второй половины голоцена в почвах выявлены выщелачивание карбонатов из первого метра профиля во второй, замена одних миграционных КНО другими, которые сегрегируют все меньше кальцита на единицу среза горизонта и обнаруживаются все в более глубоких горизонтах почв, растворение и перекристаллизация журавчиков

4 2В «коротком» хроноряду почв, погребенных от рубежа 1V-V до середины V вв н э, с интервалами между почвами-точками хроноряда 25-50 лет, выявлено увеличение процентного содержания карбонатов, нарастание густоты и мощности карбонатного псевдомицелия в гор А1 и АВса, в нижних горизонтах белоглазка переходила в пропитку В самых поздних по дате погребения палеопочвах хроноряда во внутреннем строении псевдомицелия в гор АВса обнаружено появление особой по морфологии, вещественному составу, соотношению изотопов 813С и концентрации |4С колломорфной карбонатной массы, осажденной на игольчатом кальците Эта масса составляет не более 15-17% от всего кальцита КНО и, предположительно, быстро перекристаллизуются in situ, приобретая кристалломорфный (игольчатый) облик Несегрегированные карбонаты в этом же горизонте состоят преимущественно из колломорфного (скры-токристаллического) кальцита, имеющего сходные характеристики с колло-морфным кальцитом в составе КНО Таким образом, выявлено наличие двух фаз кальцита - колломорфной и кристалломорфной, сосуществующих в карбонатном профиле степных почв в несегрегированном и сегрегированном виде и занимающих межпоровое и поровое пространства в карбонатном горизонте, соответственно, что указывает на различие их генезиса Предложено считать наличие колломорфного кальцита во внутреннем строении КНО и в несегрегированном виде в карбонатном горизонте индикатором выпадения карбонатного вещества из коллоидных растворов

5 Для черноземов южных супесчаных степной полосы Приуралья установлено, что морфологическая выраженность КНО на всех уровнях организации почвенной массы и процентное содержание карбонатов в отдельных горизонтах почвенного профиля имеют внутривековой (<100 лет) временной масштаб изменчивости в голоцене При вековом (100-1000 лет) масштабе фиксируются вынос и возврат карбонатов в верхнем метре профиля, десегрегация и сегрегация КНО в эпохи ослабления или усилении аридизации, соответственно, замена одних форм КНО на другие Разнонаправленные процессы восходящей-нисходящей миграции, сегрегации-десегрегации карбонатов и их появление в разных морфологических формах во времени в изучаемых почвах носят колебательный характер в связи с прохождением почвами различных этапов клима-тогенной эволюции (усиление и ослабление степени аридности климата) Выявить параметры КС, сохраняющиеся в профилях изученных почв на время

>1000 лет, не удалось

6 Предложен новый подход к интерпретации 14С-дат педогенных карбонатов происходит их «удревнение» или «омоложение» при усилении либо ослаблении степени аридности климата, соответственно Такой механизм изменчивости |4С-дат карбонатов обеспечивается в аридные эпохи, по-видимому, двумя источниками «старого» углерода - от разложения гумуса и при подтягивании карбонатов в коллоидных растворах снизу профиля, в эпохи ослабления степени аридности - за счет перекристаллизации карбонатов in situ и обмена на «молодой» углерод атмосферных осадков Выявлена зависимость этих процессов от континентальное™ климата - в резко-континентальных условиях Южного Приурапья «уд-ревнение»-«омоложение» |4С-возраста карбонатов происходит более контрастно, чем в умеренно-континентальном климате степей Северного Кавказа

7 Для черноземов степной полосы Южного Приуралья и Северного Кавказа получены доказательства, что КС - чуткий индикатор колебаний климата, в большинстве его параметров (морфология, минералогия, изотопный состав углерода в КНО и распределение различных форм карбонатов по профилю) климатические флуктуации проявляются очень быстро и могут быть зафиксированы в «коротких» почвенных хронорядах, где интервалы времени между почвами-точками хроноряда составляют 25-50 лет С другой стороны, в отдельных параметрах КС (журавчики, запасы карбонатов в верхних 200 см профиля) может храниться информация об очень отдаленных эпохах почвообразования (ранний голоцен) Таким образом, установлены полигенетичность и гетерохронность набора параметров КС черноземов в любой момент их изучения на эволюционной траектории

8 В темно-каштановых суглинистых почвах Южного Приуралья во внут-ривековом временном масштабе была определена направленность изменчивости КС растворение и десегрегация - под влиянием уменьшения степени аридности климатических условий, либо осаждение и консолидация КНО - при ее усилении В вековом временном масштабе меняются размеры и количество КНО в единице среза гор Вса Не выявлено параметров КС, изменчивость которых происходила бы в тысячелетних масштабах времени Описанные трансформации КС происходят в этих почвах только внутри гор Вса, не отмечено выноса карбонатного материала за его пределы Во внутреннем строении КНО резко преобладает кристалломорфный кальцит

9 Предложен и реализован методический подход к изучению почв в «коротких» хронорядах (первые сотни лет) с разделением хроноряда на временные отрезки длительностью < 100 лет и хронологической соподчиненностью между отрезками, что позволило выявить внутривековой временной масштаб изменчивости ряда параметров КС, и на этой основе детально реконструировать климатические флуктуации сравнительно коротких временных интервалов существования той или иной археологической культуры Такой подход позволяет работать на пределе временного разрешения «почвенной записи» климатических колебаний, что существенно снижает вероятность ошибок при палеогеографической и археологической реконструкции

10 Выявлены биоклиматические и литорегиональные особенности эволюции почв на исследуемых объектах во второй половине голоцена На лессовидных суглинках Северного Кавказа черноземы миграционно-сегрегационные суб-бореального периода эволюционировали в черноземы сегрегационные субатлантического периода и современности На песчано-супесчаных отложениях Южного Приуралья черноземы сегрегационные испытывали только колебательную динамику гумусного и карбонатного состояния внутри подтипа Темно-каштановые суглинистые почвы Южного Приуралья за 2500 лет не испытали подтиповой трансформации - динамические колебания ограничивались изменением соотношений сегрегированных-несегрегированных карбонатов в карбонатном горизонте

Список основных трудов, опубликованных по теме диссертации

Монографии и главы в монографиях

1 Шумаевские курганы Оренбург, 2003 391с (Моргунова Н Л , Гольева А А и др )

2 Эволюция почв Чеченской котловины Северного Кавказа и реконструкции условий среды и климата второй половины голоцена (Хохлов А А, Гольева А А ) // Приложение к монографии К В Воронин, В Ю Малашев Погребальные памятники эпохи бронзы и раннего железного века равнинной зоны Республики Ингушетия И А РАН Т6 М И А РАН, 2006 152 с С 119-137

3 Палеопочвенное изучение курганов могильника Покровка 10 и палео-климатические реконструкции для РЖВ Южного Приуралья (Хохлов А А) // Приложение к монографии Малашев В Ю , Яблонский Л Т Степное население Южного Приуралья в позднесарматское время М Восточная литература, 2007 237с С 188-214

Статьи

1 Эмиссия и сток С02 в почвах, содержащих карбонаты // Почвенное дыхание Пущино, 1993, с 107-123 (Рысков Я Г , Мергель С В идр)

2 Состояние карбонатного материала в почвах различных ландшафтов Ставропольской возвышенности // Почвоведение 1996 N11 С 1310-1319 (Ковалевская И С)

3 Морфолого-генетический анализ почв хронорядов курганных групп Покровка 1, 2 и 10 в 1995 году // Курганы Левобережного Илека, Москва, 1996, с 61-72

4 Влияние выпадений эоловой пыли на почвы Урало-Казахстанских степей во второй половине голоцена // Взаимодействие человека и природы на границе Европы и Азии Самара, 1996, с 113-115 (Ковалевская И С)

5 Оценка карбонатного профиля в связи с режимом С02 в черноземных почвах // Почвоведение, 1997, N4, с 442-449 (Мергель С В, Ковалевская ИС)

6 The effect of irrigation on the carbonate status of Chernozems of Central Precaucasus (Russia) // Soil Technology, 11 (1997) 171-184 (Arlashina EA, Kovalevskaya 1 S)

7 Использование методов естественных наук при исследовании археологических памятников равнинной части Ингушетии // Естественно-научные методы в полевой археологии М , 1998 Вып 2 С 14-35 (Воронин KB , Гольева А А идр)

8 Синлитогенез и эволюция почв Чеченской котловины Северного Кавказа, Россия //Почвоведение, 1998 N10 С 1164-1176 (Малашев В Ю, Воронин KB и др)

9 An Approach to Reconstruction of the C02 Regime in Semi-Arid Soils of Russia on the Basis of Their Carbonate Profile Data / Lai R , J Kimble and R Follett, eds // Soil Properties and Their Management for Carbon Sequestration, 1998 P 1118 (Mergel S V , Kovalevskaya 1 S )

10 Отличия диагенетических и эпигенетических типоморфных карбонатных аккумуляций в голоценовых погребенных почвах черноземной зоны // Почвоведение, 2000, N1, с 28-37 (Олейник С А , Ковалевская И С )

11 Карбонатное состояние современных и палеопочв черноземной зоны -значение для голоценовых палеоклиматических реконструкций (на примере Чеченской котловины Северного Кавказа) //Почвоведение. 2000 N4 С 22-31 (Седов С Н , Хохлов А А )

12 Abrupt climatic change in the dry steppes of the Northern Caucasus, Russia, in the third millenium ВС // Geolines, 2000 V 11 pp 64-66 (A L Alexandrovskiy, J Van der Plicht)

13 Soil evolution and accumulation of loess-like material in the Chechen depression, Northern Caucasus, Russia // Quaternary International 76-77 (2001) 103-112 (К V Voronin, V Yu Malashev, A A Golyeva and A A Khokhlov)

14 Records of climatic changes in the carbonate profiles of Russian Chernozems //Catena 43 (2001) 203-215 (Kovalevskaya I S and Oleymk S A )

15 Evolution of Chernozems in the Northern Caucasus, Russia during the second half of the Holocene carbonate status of paleosols as a tool for paleoenviron-mental reconstruction // Geoderma 104 (2001) 115-133 (Sedov SN, Golyeva A A , Khokhlov A A )

16 Chronology of soil evolution and climatic changes in the dry steppe zone of the Northern Caucasus, Russia, during the 3rd millennium ВС // Radiocarbon. Vol 43 Nr 2B, 2001 P 629-635 (Alexandrovskiy A L , van der Plicht J, Belinskiy AB)

17 Изменение почв, погребенных под курганами ранних кочевников, и природных условий юга Оренбургской области по данным биоморфного анализа // Археологические памятники Оренбуржья Вып 5 Оренбург Изд-во ОГПУ, 2001 С 138-148 (ГольеваАА)

18 Пространственная изменчивость свойств современных и погребенных голоценовых темно-каштановых почв Южного Приуралья // Почвоведение, 2002 №3 С 261-272 (Хохлов А А)

19 Морфология карбонатных новообразований при смене условий среды в почвах сухостепной зоны Южного Приуралья // Почвоведение, 2002 №11 С 1371-1379 (Кузнецова А М )

20 Почвы под курганами ранних кочевников юга Оренбурга как отражение этапов взаимодействия природы и общества // Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель Том 2 Томск, 2002 С 237-241 (ГольеваАА)

21 Biomorph indicators of human-induced transformation of soils under early nomad burial mounds in southern Russia // Revista Mexicana de Ciencias Geológicas^ 20,núm 3,2003, p 283-288 (Golyeva A A)

22 Морфология педогенных карбонатных аккумуляций в палеопочвах Южного Приуралья в связи с условиями среды разных эпох голоцена // Проблемы эволюции почв Материалы IV Всероссийской конференции Пущино ОНТИ ПНЦ РАН, 2003 С 66-70 (Кузнецова А М )

23 Послемелиоративное изменение карбонатных новообразований в почвах солонцовых комплексов сухостепной зоны // Проблемы эволюции почв Материалы IV Всероссийской конференции Пущино Объединенное научно-техническое издательство ПНЦ РАН, 2003 С 254-259 (Любимова И Н , Моту-зов В Я и др)

24 Исследование карбонатных аккумуляций в почвах мезокатены Южного Приуралья, Россия, комплексом современных методов // Роль почвы в формировании ландшафтов Мат-лы межд конф , 10-12 июня 2003 г Казань Изд-во «Фэн», 2003 С 97-99 (Кузнецова А М , Хохлов А А , Олейник CA)

25 Антропогенная нарушенность почв под курганами ранних кочевников // Известия АН. Серия географическая, 2004, № 1, с 81-87 (Гольева А А)

26 Carbonate accumulations morphology in a soil chronosequence in the southern Pre-Ural, Russia Significance for Holocene paleoenvironmental reconstruction // Revista Mexicana de Ciencias Geologicas, v 21, num 1, 2004, p 185-194 (A M Kouznetsova)

27 Большой Ипатовский курган глазами почвоведа // Российская археология. 2004 №2 С 61-70 (Александровский A JT, Седов С Н)

28 О происхождении белоглазки и журавчиков на примере мезокатены черноземных почв в Южном Приуралье // Почвоведение. 2004 №7 С 773-780 (Кузнецова А М , Хохлов А А , Олейник С А , Седов С Н )

29 Радиоуглеродное датирование карбонатных аккумуляций в почвах го-лоценового хроноряда степного Приуралья // Почвоведение. 2004 №10 С 1163-1178 (Хохлов А А , Чичагова О А , Моргунова Н J1)

30 Evolution of Soils in the Holocene Chronosequence in the Ural River Valley (Cis-Ural Steppe) //Eurasian Soil Science. Vol 37 Suppl 1 2004 Pp 525-535 (A A Khokhlov, and N L Morgunova)

31 Landscape and geochemical conditions for genesis of different kinds of carbonate accumulations in Chernozems of the Southern Pre-Ural, Russia // Physics, Chemistry and Biogeochemistry m Soil and Plant Studies Multi-authors work Inst of Agrophysics PAS, Lublin,2004 P 75-77 (OleymkSA)

32 Методические и дискуссионные проблемы археологического почвоведения // Почвы - национальное достояние России Материалы IV съезда Доку-чаевского общества почвоведов Новосибирск Наука-Центр 2004 Кн 1 С 1 SS-IS? (ИвановИВ)

33 Paleopedological and biomorph analyses potentialities at joint use by the example-study of paleosols buried under kurgans in the Northern Caucasus, Russia // The Phytolithanen Bulletin of the Society for Phytolith Research Vol 16 N3 November 2004 Pp 9-10 (Golyeva A A , Khokhlov A A)

34 Археологическое почвоведение задачи, методы исследования, дискуссионные проблемы // Почвоведение история, социология, методология / Отв ред В Н Кудеяров, И В Иванов М Наука, 2005 С 330-335 (Иванов ИВ)

35 Палеоэкология раннеаланского времени на Северном Кавказе на основе комплексных исследований памятников ранних алан у села Брут в республике Северная Осетия (Алания) // Проблемы палеонтологии и археологии юга России и сопредельных территорий Мат-лы межд конф (Ростов-на-Дону, Азов, 18-20 мая 2005 г) Ростов-на-Дону изд-во ООО «ЦВВР», 2005 С 103104 (Хохлов А А , Гольева А А )

36 Палеопочвенные исследования курганного могильника Мустаево V в Новосергиевском районе Оренбургской области // Археологические памятники Оренбуржья Вып 7 Оренбург Изд-во ОГПУ, 2005 С 50-69 (Хохлов А А )

37 Результаты радиоуглеродного датирования курганного могильника Мустаево V // Археологические памятники Оренбуржья Вып 7 Оренбург Изд-во ОГПУ, 2005 С 96-104 (Моргунова H Л , Гольева А А, Зайцева ГИ, Чичагова OA)

38 Комплексные естественно-научные исследования памятников ранних алан у с Брут в республике Северная Осетия-Алания // Четвертая Кубанская археологическая конф тезисы и доклады Краснодар, 2005 С 49-54 (Габуев Т А , Гольева А А , Малашев В Ю )

39 Kurgans and nomads new investigations of mound burials in the southern Urals //Antiquity 2006 V 80 Pp 1-15 (Morgunova, N L )

40 Paleopedological study of the Pit-Grave culture kurgans on the Southern Pre-Ural steppe of Russia // Archaeology of Burial Mounds / Edited by L Smejda Plzen, 2006 Pp 78-82 (Khokhlov, A A , Morgunova, N L )

41 Исследования голоценовой эволюции почв степной зоны в целях реконструкции палеоэкологических условий (на примере Южного Приуралья) // Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв / под ред В H Кудеярова M Наука 2006 С 97-116

42 Внутривековая (декадная) эволюция почв и скорости изменчивости свойств в степных почвах на разных породах // Экология и почвы Лекции и доклады XIII Всероссийской школы Пущино, 2006 Том V Пущино ОНТИ ПНЦ РАН 2006 С 278-286

43 Исследование палеопочв, погребенных под курганами, для проведения палеоэкологических реконструкций (первый опыт на примере большого кургана в Хортобадь, Венгрия) // Экология и почвы Лекции и доклады XIII Всероссийской школы, октябрь 2005 г Том V Пущино ОНТИ ПНЦ РАН 2006 С 43-52 (Барци А , Пето А )

44 Ямная культура по данным палеопочвенного изучения курганов в Оренбургском Предуралье // Проблемы изучения ямной культурно-исторической области сбор науч трудов, Оренбург Изд-во ОГПУ, 2006

С 104-109

45 Особенности палеопочвенных исследований памятников ранних алан у с Брут, республика Северная Осетия-Алания // Культурные слои археологических памятников Теория, методы и практика Материалы науч конф M ИГ РАН, ИА РАН, НИА-Природа, 2006 С 254-263 (Хохлов А А , Олейник С А )

46 Исследование палеопочв монокультурного курганного могильника Филипповка I в Оренбургской области // Проблемы древнего земледелия и эволюции почв в лесных и степных ландшафтах Европы М-лы межд науч семинара, Белгород, 19-21 октября 2006 г Белгород изд-во Белгородского гос ун-та, 2006 С 122-124 (Хохлов А А )

47 Rapid Changes in Chernozem Properties During their Holocene Evolution A Case Study of Paleosols Buried under Kurgans in the Pre-Ural Steppe, Russia // Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, v 24, num 2, 2007, p 270-282

48 Результаты изучения курганов могильника Филипповка 1 в Оренбургской области с использованием методов почвоведения, микробиоморфологии // Формирование и взаимодействие уральских народов в изменяющейся этнокультурной среде Евразии проблемы изучения и историография сб ст - Уфа Китап, 2007 С 355-358 (Хохлов А А, Юстус А А , Гольева А А )

49 Особенности палеопочв курганных могильников, вовлеченных в интенсивное землепользование (на примере курганов ранних алан на Северном Кавказе) //Почвоведение. 2007 №10 С 1179-1189 (Хохлов А А, Олейник С А и др )

50 Paleosols from the groups of burial mounds provide paleoclimatic records of centennial to intercentennial time scale A case study from the Early Alan cemeteries in the Northern Caucasus (Russia) //Catena. 2007 V 71(3) Pp 477-486 (Khok-hlov A A , Oleynik S A , Gabuev T A and Malashev V Yu )

51 Палеопочвенное и микробиоморфное изучение курганов могильника Филипповка 1 в Оренбургской области // Вестник ОГУ 2007 Спец выпуск (75) С 393-396 (Хохлов А А , Юстус А А , Гольева А А )

52 Палеоклиматические реконструкции для Ш-его тыс до н э по данным палеопочвенного изучения курганов ямной культуры в Оренбургском Предура-лье //Вестник ОГУ 2007 №10 С 110-117

53 Палеопочвы курганов ямной культуры степной зоны Приуралья // Почвоведение. 2008 №5 С 481-490 (Кузнецова A M , Хохлов А А , Моргунова H Л , Чичагова OA)

54 Трансформация карбонатных новообразований палеопочв Северного Кавказа, погребенных под курганами // Почвоведение (принято в печать ) (Хохлов А А , Чичагова О А , Кузнецова A M , Олейник С А )

Заказ № 154/06/08 Подписано в печать 28 05 2008 Тираж 100 экз Уел пл 2,75

ООО "Цифровичок", тел (495) 797-75-76, (495) 778-22-20 www cfr ru , e-mail info@cfr ru

Содержание диссертации, доктора географических наук, Хохлова, Ольга Сергеевна

Введение 3

Защищаемые положения

Научная новизна

Глава I. Существующие представления о педогенных карбонатах в черноземах и каштановых почвах и их изменениях под влиянием различных факторов 8-

Глава II. Схема структурной организации карбонатного вещества и параметры карбонатного состояния почв 30

Глава III. Объекты и методы изучения 34

Глава IV. Трансформация карбонатного состояния черноземов при орошении - "модельный эксперимент" Изменения условий ублажения. 43-

Глава V. карбонатное состояние черноземов на северном кавказе в течение второй половины голоцена. Диагенетич. карбонаты в палеопочвах 51-82 Часть I. Диагенетические карбонаты в палеопочвах, механизм формирования игольчатого кальцита 52

Часть II. Карбонатное состояние черноземов на северном кавказе в течение второй половины голоцена. 60

Глава VI. карбонатное состояние черноземов на северном кавказе в коротком хроноряду. Изотопно-геохимические методы изучения КС 83-

Глава VII. карбонатное состояние черноземов степной полосы Южного Приуралья во второй половине голоцена, радиоуглеродное датирование карбонатных новообразований 114

Часть VIb. ICC палеопочв ямного времеии 118

Часть VII цц. КС ямных палепочв, погребенных 4900±350 л.н., в «коротком» хроноряду . 121

Часть VII КС ямных палепочв, погребенных 4600±150 л.н., в «коротком» хроноряду 129

Часть VII i^. КС ямной палепочвы, погребенной 4300±300 л.н. 135-137 Часть VII i^. Валовое содержание карбонатов и радиоуглеродное датирование ямных палепочв 137

Часть VIIz. КС палепочв раннего железного века 139

Часть У1Ь. КС палепочв средневековья 150

Часть VIL. КС современных черноземов 154

Часть Vl¿. Палеоклиматические реконструкции для региона во второй половине голоцена 158

Часть УП2. Изменчивость свойств почв региона во второй половине голоцена 160

Часть У1Ь. Радиоуглеродное датирование КНО в почвах хроноряда объекта шумаево, закономерности изменчивости полученных дат 161

Часть VIIq. Заключение 168

Глава VIII. карбонатное состояние темно-каштановых почв степной -полосы Южного Приуралья в «коротком» хроноряду, механизмы сегрегации-десегрегации КНО 173

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Карбонатное состояние степных почв как индикатор и память их пространственно-временной изменчивости"

Анализ закономерностей развития почв во времени, установление временного масштаба изменчивости основных почвенных свойств — фундаментальная проблема почвоведения и географии. Актуальность проблемы обусловлена тем, что в настоящее время проводятся широкомасштабные исследования палеопочв, погребенных под археологическими памятниками (курганами) в степной зоне России с целью реконструкции условий палеосреды и климата для второй половины голоцена. Получаемые в результате этих исследований схемы эволюции почв и реконструированных палеоклиматических условий как для одних и тех же регионов, так и для степной зоны в целом, не совпадают, а, часто, диаметрально противоположны, поэтому остро встает вопрос о получении новых знаний и более глубоком изучении процесса развития почв во времени.

Одними из профилеобразующих почвообразовательных процессов в почвах степной зоны являются процессы перераспределения, накопления,' миграции и трансформации карбонатов. Карбонаты присутствуют в профиле почв аридных регионов как в виде карбонатных аккумуляций или новообразований (КНО), то есть, «морфологически оформленных выделений или скоплений вещества, отличающихся от включающего материала по составу и сложению и являющихся следствием почвообразовательного процесса» (Розанов, 1983), так и в виде несегрегированной, рассеянной в почве, массы. Процессы формирования педогенных карбонатов связаны с генезисом почвы и ее эволюцией, в морфологическом профиле почвы КНО отражают особенности гидротермического и воздушного режимов, свойства почвообразующего субстрата. Изучение процессов образования и механизмов перераспределения карбонатов под влиянием смены природных факторов и антропогенных воздействий ведет к познанию закономерностей генезиса почвы в целом, а установление временного масштаба их трансформации в процессе эволюции почв - к решению вопроса о темпах изменчивости почв во времени и уточнению длительности периодов, для которых верны проведенные палеоклиматические реконструкции.

В ряде работ (Соколова и др., 1987; Романенкова, 1990; Bui et al., 1990; Reheis et al., 1992) был использован комплексный подход к изучению педогенных карбонатов, с помощью которого удалось получить достаточно полную информацию о генезисе и путях трансформации карбонатов, их связи с окружающей средой, характерных временах почвообразовательных процессов, и поэтому именно такой подход был реализован в данной работе.

Работа посвящена изучению карбонатного состояния (КС) почв и его изменчивости во времени. КС - это совокупность всех форм карбонатного вещества на разных уровнях его организации в почве. Изучение КС - это сопряженный анализ содержания, строения и состава карбонатного вещества на разных уровнях организации с использованием комплекса современных методов, а также выявление процессов поступления, перераспределения, миграции трансформации его в почвах. Такой подход позволяет оценить современное КС, рассмотреть стадии его трансформации во времени, выявить результаты и процессы его преобразования при смене климатических условий и антропогенном воздействии и характерное время процессов.

Если современному состоянию карбонатов в черноземах и каштановых почвах степной зоны России уделено в научной литературе достаточно большое внимание, то их изменчивости во времени и эволюции в голоцене -существенно меньше. Недостаточно изучены вопросы о времени трансформации КС, в целом, и отдельных его параметров, в частности, под влиянием естественных изменений климата в голоцене и при антропогенном воздействии. Х'0/^1^;

Основная цель работы - на основе представлений о структурных уровнях организации почвы разработать систему параметров карбонатного состояния и установить их индикаторную роль в пространственно-временной 1 изменчивости степных почв, а именно черноземов и темно-каштановых.

Задачи:

1. разработать систему параметров, характеризующих КС на разных уровнях организации карбонатного вещества в почве на основе комплекса методов;

2. изучить изменчивость КС в хронорядах подкурганных палеопочв и в условиях различных антропогенных воздействий (орошение, искусственные насыпи);

3. оценить возможности использования КС как индикатора и памяти об эволюции степных почв при изменениях условий среды. f 1

Защищаемые положения: На основе теоретического обобщения предшествующих работ и комплексного изучения КС черноземов и темно-каштановых почв двух контрастных регионов степной зоны - с умеренно-континентальным климатом (Северный Кавказ и Предкавказье) и резко-континентальным (Южное Приуралье):

1. Предложено понятие «карбонатное состояние» почв, рассмотрены его параметры и методы изучения на разных уровнях организации карбонатного вещества и почвообразовательные (элементарные^ и. частные) процессы, формирующие эти параметры. и т~

2. Выявлен колебательный характер разнонаправленных процессов восхо-дящей-нисходящей миграции, сегрегации-десегрегации карбонатов, появления-исчезновения разных форм карбонатных новообразований (КНО), а также «удревнения»-«омоложения» 14С-дат карбонатов во второй половине голоцена в связи с прохождением почвами различных этапов циклической

Г' ^климатогенной эволюции. Изменчивость 14С-возраста КНО объяснена формами миграции карбонатов (в коллоидных или истинных растворах).

3. Предложено разделять параметры КС степных почв по характерным временам трансформации на внутривековые (меняются морфология, изотопный и г? минералогический состав - 0-100 лет), вековые (распределение КНО по профилю -100-1000 лет) и тысячелетние (запасы карбонатов и наиболее устойчивые формы: ^ "" журавчики ->Ю00 лет). Установлены полигенетичность и гетерохронность набора & ^ параметров КС в любой момент изучения почвы в ходе ее эволюции.

4. Выдвинута новая идея и разработан методический подход для определения 9 относительного возраста (последовательности) погребения почв в «коротких» г ^ (первые сотни лет) хронорядах, показаны возможности этого подхода для более ^ детальных, чем общепринято, палеоклиматических реконструкций.

5. Определены биоклиматические и литорегиональные особенности эволюции почв исследуемых объектов во второй половине голоцена: на лёссовидных суглинках Северного Кавказа наблюдалась смена подтипов черноземов; в Южном Приуралье на супесчаных отложениях - черноземы испытывали только колебательную динамику гумусного и карбонатного состояния внутри подтипа; в темно-каштановых суглинистых почвах динамические колебания ограничивались изменением соотношений сегрегированных-несегрегированных карбонатов в гор. Вса. А

Научная новизна работы:

В работе впервые:

Предложен набор параметров КС почв и рассмотрены методы их изучения на разных структурных уровнях организации, выявлены наборы почвообразовательных процессов, формирующих эти параметры.

Исследовано К^стегшых почЁ^^Ф^ордДО^в регионах ЕТР во второй половине голоцена, выявлен колебательный характер изменчивости его параметров, показаны полигенетичность и гетерохроннослъ набора параметров КС почвы в любой момент времени ее изучения на эволюционной траектории. Выявлены биоклиматические и литорегиональные особенности эволюции почв и трансформации КС в двух контрастных регионах степной зоны России: с умеренно-континентальным климатом (Северный Кавказ и Предкавказье) и резко-континентальным (Южное Приуралье).

Показаны различия между свойствами «длительных» и «коротких» хронорядов почв и методами их изучения: в первом случае изучается КС почв, зафиксированное на момент их погребения, и выявляется самый общий почвенно-биоклимагический тренд голоцена или его периодов, во втором - можно определить направленность эволюции почв на пределе временного^разрещ^пи^щочвенной записи», выявить механизмы процессов трансформации КС, детально реконструировать палеоклиматические условия для времени функционирования «короткого» хроноряда.

На субмикроуровне организации карбонатного вещества с использованием изотопно-геохимических и инструментальных методов изучены генезис и особенности строения и состава колломорфного кальцита, предложено считать его наличие индикатором выпадения карбонатов из коллоидных растворов.

Предложен новый подход к интерпретации результатов радиоуглеродного датирования педогенных карбонатов степных почв. В эпохи усиления аридности I климата 14С-возраст карбонатов увеличивается, вероятно, за счет получения I «старого» углерода из двух источников — от разложения гумуса и при подтягивании ( I карбонатной массы в коллоидных растворах из нижних горизонтов почвы; в эпохи 1 ослабления степени аридности - уменьшается за счет обмена с «молодым» ^ углеродом атмосферных осадков при растворении и выносе, а также ^ перекристаллизации карбонатов in situ. Выявлена зависимость этих процессов от континентальности климата — в резко-континентальных условиях Южного I I Приуралья «удревнение»-«омоложение» 14С-возраста карбонатов происходит более контрастно, чем в умеренно-континентальном климате степей Северного Кавказа. и V Л

Заключение Диссертация по теме "Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов", Хохлова, Ольга Сергеевна

выводы

1. Предложено понятие «карбонатное состояние» почв, рассмотрены его параметры и методы изучения на разных уровнях организации карбонатного вещества и почвообразовательные (элементарные и частные) процессы, формирующие эти параметры.

2. Изучение КС черноземов в контролируемых условиях (при орошении) явилось «модельным экспериментом» для установления возможной реакции педогенных карбонатов на дополнительное поверхностное увлажнение. За 30 лет в орошаемых черноземах обыкновенных Ставропольской возвышенности в средней части профиля содержание карбонатов уменьшилось, одноименные формы КНО обнаруживались глубже, чем в неорошаемых, и происходила десегрегация карбонатного вещества. Аналогичные изменения происходят в почвах при увеличении количества атмосферных осадков в результате природных климатических колебаний.

3. Установлено, что карбонатные аккумуляции, появляющиеся в профилях почв после их погребения земляной насыпью (диагенетические), идентичны по морфологическим и минералогическим показателям во всех погребенных почвах независимо от их местоположения, даты погребения, мощности насыпи, и располагаются лишь в верхних горизонтах мощностью 20-30(50) см. Это дает возможность исключения их при анализе типоморфного КС палеопочв. После сооружения насыпи, погребения почвы, сформированной на лёссовидных материнских породах, имеющих своеобразное сложение, происходит активная дегумификация, что ведет к увеличению концентрации диоксида углерода в почвенном воздухе, а на границе раздела уплотненной почвы и рыхлой насыпи складываются условия для повышения пересыщенности почвенного раствора по кальциту. Вблизи этой границы, в верхнем погребенном горизонте всегда фиксируется появление игольчатого кальцита. Это можно рассматривать как своеобразную " модель" условий образования именно этой формы кальцита.

4. Исследование КС в «длительном» и «коротком» хронорядах черноземов подгорных равнин Северного Кавказа позволило определить характерные времена трансформации и механизмы формирования параметров КС.

4.1. Появление разных форм КНО в профилях черноземных почв «длительного» хроноряда, охватывающего >5000 лет, происходило в вековом временном масштабе. В течение второй половины голоцена в почвах выявлены выщелачивание карбонатов из первого метра профиля во второй; замена одних миграционных КНО другими, которые сегрегируют всё меньше кальцита на единицу среза горизонта и обнаруживаются всё в более глубоких горизонтах почв; растворение и перекристаллизация журавчиков.

4.2. В «коротком» хроноряду почв, погребенных от рубежа IV-V до середины V вв. н.э., с интервалами между почвами-точками хроноряда 25-50 лет, выявлено увеличение процентного содержания карбонатов, нарастание густоты и мощности карбонатного псевдомицелия в гор. А1 и АВса, в нижних горизонтах белоглазка переходила в пропитку. В самых поздних по дате погребения палеопочвах хроноряда во внутреннем строении псевдомицелия в гор. АВса обнаружено появление особой по морфологии,

1 о I вещественному составу, соотношению изотопов 5 С и концентрации С колломорфной карбонатной массы, осажденной на игольчатом кальците. Эта масса составляет не более 15-17% от всего кальцита КНО и, предположительно, быстро кристаллизуются in situ, приобретая кристалломорфный (игольчатый) облик. Несегрегированные карбонаты в этом же горизонте состоят преимущественно из колломорфного (скрытокристаллического) кальцита, имеющего сходные характеристики с колломорфным кальцитом в составе КНО. Таким образом, выявлено наличие двух фаз кальцита - колломорфной и кристалломорфной, сосуществующих в карбонатном профиле степных почв в несегрегированном и сегрегированном виде и занимающих межпоровое и поровое пространства в карбонатном горизонте, соответственно, что указывает на различие их генезиса.

Предложено считать наличие колломорфного кальцита во внутреннем строении КНО и в несегрегированном виде в карбонатном горизонте индикатором выпадения карбонатного вещества из коллоидных растворов.

5. Для черноземов южных супесчаных степной полосы Приуралья установлено, что морфологическая выраженность КНО на всех уровнях организации почвенной массы и процентное содержание карбонатов в отдельных горизонтах почвенного профиля имеют внутривековой (<100 лет) временной масштаб изменчивости в голоцене. При вековом (100-1000 лет) масштабе фиксируются: вынос и возврат карбонатов в верхнем метре профиля, десегрегация и сегрегация КНО в эпохи ослабления или усилении аридизации, соответственно; замена одних форм КНО на другие. Разнонаправленные процессы восходящей-нисходящей миграции, сегрегации-десегрегации карбонатов и их появление в разных морфологических формах во времени в изучаемых почвах носят колебательный характер в связи с прохождением почвами различных этапов климатогенной эволюции (усиление и ослабление степени аридности климата). Выявить параметры КС, сохраняющиеся в профилях изученных почв на время >1000 лет, не удалось.

6. Предложен новый подход к интерпретации 14С-дат педогенных карбонатов: происходит их «удревнение» или «омоложение» при усилении либо ослаблении степени аридности климата, соответственно. Такой механизм изменчивости 14С-дат карбонатов обеспечивается в аридные эпохи, по-видимому, двумя источниками «старого» углерода - от разложения гумуса и при подтягивании карбонатов в коллоидных растворах снизу профиля; в эпохи ослабления степени аридности - за счет перекристаллизации карбонатов in situ и обмена на «молодой» углерод атмосферных осадков. Выявлена зависимость этих процессов от континентальности климата - в резко-континентальных условиях Южного Приуралья «удревнение»-«омоложение» 14С-возраста карбонатов происходит более контрастно, чем в умеренно-континентальном климате степей Северного Кавказа.

7. Для черноземов степной полосы Южного Приуралья и Северного

Кавказа получены доказательства, что КС - чуткий индикатор колебаний климата, в большинстве его параметров (морфология, минералогия, изотопный состав углерода в КНО и распределение различных форм карбонатов по профилю) климатические флуктуации проявляются очень быстро и могут быть зафиксированы в «коротких» почвенных хронорядах, где интервалы времени между почвами-точками хроноряда составляют 25-50 лет. С другой стороны, в отдельных параметрах КС (журавчики, запасы карбонатов в верхних 200 см профиля) может храниться информация об очень отдаленных эпохах почвообразования (ранний голоцен). Таким образом, установлены полигенетичность и гетерохронность набора параметров КС черноземов в любой момент их изучения на эволюционной траектории.

8. В темно-каштановых суглинистых почвах Южного Приуралья во внутривековом временном масштабе была определена направленность изменчивости КС: растворение и десегрегация - под влиянием уменьшения степени аридности климатических условий, либо осаждение и консолидация КНО - при ее усилении. В вековом временном масштабе меняются размеры и количество КНО в единице среза гор. Вса. Не выявлено параметров. КС, изменчивость которых происходила бы в тысячелетних масштабах времени. Описанные трансформации КС происходят в этих почвах только внутри гор. Вса, не отмечено выноса карбонатного материала за его пределы. Во внутреннем строении КНО резко преобладает кристалломорфный кальцит.

9. Предложен и реализован методический подход к изучению почв в «коротких» хронорядах (первые сотни лет) с разделением хроноряда на временные отрезки длительностью <100 лет и хронологической соподчиненностыо между отрезками, что позволило выявить внутривековой временной масштаб изменчивости ряда параметров КС, и на этой основе детально реконструировать климатические флуктуации сравнительно коротких временных интервалов существования той или иной археологической культуры. Такой подход позволяет работать на пределе временного разрешения «почвенной записи» климатических колебаний, что существенно снижает вероятность ошибок при палеогеографической и археологической реконструкции.

10. Выявлены биоклиматические и литорегиональные особенности эволюции почв на исследуемых объектах во второй половине голоцена. На лёссовидных суглинках Северного Кавказа черноземы миграционно-сегрегационные суббореального периода эволюционировали в черноземы сегрегационные субатлантического периода и современности. На песчано-супесчаных отложениях Южного Приуралья черноземы сегрегационные испытывали только колебательную динамику гумусного и карбонатного состояния внутри подтипа. Темно-каштановые суглинистые почвы Южного Приуралья за 2500 лет не испытали подтиповой трансформации -динамические колебания ограничивались изменением соотношений сегрегированных-несегрегированных карбонатов в карбонатном горизонте.

Заключение

Литературные данные о состоянии карбонатов в степных почвах России и собственные экспериментальные материалы позволяют считать, что для черноземов и, отчасти, каштановых почв автономных ландшафтов четко установлены закономерности распределения процентного содержания карбонатов и расположения в профилях тех или иных морфологических форм КНО, показана связь этих параметров с определенными типами (подтипами) степных почв и, соответственно, с гидротермическими условиями формирования почв. Информация об условиях образования заключена в морфологии КНО на разных уровнях организации твердой фазы почвенной массы. При этом можно найти связь «условия формирования —» КНО» как для макроморфологических форм карбонатов (прожилки, белоглазка, журавчики и проч.), так и микроформ (игольчатый кальцит, например) и субмикроформ кальцита. Важную информационную роль имеют также минералогический состав карбонатных минералов, степень сегрегированности карбонатного материала и изотопный состав углерода кальцита, определяемые инструментальными методами.

Новые знания и данные можно получить при комплексном подходе к изучению педогенных карбонатов, который мы предлагаем реализовать в понятии «карбонатное состояние», когда проводится сопряженный анализ всех форм карбонатного вещества на разных уровнях организации с использованием комплекса современных инструментальных методов (световая и сканирующая электронная микроскопия, термогравиметрия, рентгеновский анализ, инфракрасная спектроскопия, изотопно-геохимические методы и другие), а также выявляются процессы поступления, аккумуляции, миграции и трансформации карбонатов в почве. На схеме (рис. 43) рассмотрены связи карбонатного вещества на разных уровнях организации с элементарными и частными почвообразовательными процессами, формирующими параметры КС на выделенных уровнях. Изучение связей, представленных на схеме, позво

Рисунок 15: Элементарные; и частные почвообразовательные; процессы, формирующие; карбонатное: состояние степных почв; на разных; уровнях организации карбонатного вещества ляет получить исчерпывающую информацию^ для; оценки современного состояния почв, выявления реликтовых свойств;и составляющих карбонатного профиля, открывает значительные-перспективы при изучении эволюции почв, когда; рассматриваются; разновозрастные почвы в хронорядах и определяется связь, параметров карбонатного профиля с климатическими условиями в различные временные отрезки рассматриваемого хроноряда.

Особое место среди комплекса методов в настоящее время,: несомненно, занимают изотопно-геохимические и электронно-микроскопические с рентгеновским зондированием методы, позволяющие понять механизм образования КНО:

Проведено изучение: изменений КС черноземов при орошении в контролируемых условиях, то есть, когда орошение проводится измеренными объемами воды, приближенной по солевому составу к атмосферным осадкам, известны начальные (до орошения) характеристики почв, параметры гидротермического режима и результат, зафиксированный в профилях

197 орошаемых почв после какого-то периода орошения. Это явилось «модельным экспериментом» для ответа на вопрос о том, как на качественном уровне реагируют педогенные карбонаты на естественные (в результате климатических колебаний) изменения гидротермического режима почв. В профиле орошаемых чуть более 30 лет черноземов обыкновенных Ставропольской возвышенности зафиксированы ясные признаки возросшей подвижности карбонатного материала. Трансформации подверглись сравнительно мобильная часть карбонатных аккумуляций (налеты, жилки) и стабильные КНО (белоглазка), выявлены признаки растворения литогенных карбонатных образований (известковая щебенка). Мобильные формы карбонатов в орошаемых почвах обнаруживались в более глубоких горизонтах по сравнению с неорошаемыми. В нижних горизонтах прослеживалась тенденция перехода стабильных форм КНО, сложенных практически чистым кальцитом, в мобильные, состоящие из магнезиального кальцита.

Закономерности изменения КС черноземов обыкновенных под влиянием орошения пресной водой косвенно свидетельствуют о том, что мы вправе ожидать сходных изменений в карбонатном профиле и при естественной смене климатических условий, и, прежде всего, увлажненности. Полученные закономерности были в дальнейшем использованы в качестве «модели» для целей реконструкции природных климатических условий на основе изучения изменений КС почв в голоценовых хронорядах. Кроме этого, очень важным итогом работы с КС орошаемых черноземов было понимание того, что трансформация КС при смене гидротермического режима происходит довольно быстро - несколько десятков лет.

Приступая к изучению КС подкурганных палеопочв, мы понимали, что помимо эпигенетических типоморфных КНО, присущих профилям почв на момент их погребения, придется столкнуться с диагенетическими формами карбонатов, появляющимися после погребения почв под земляными насыпями. Диагенетические карбонаты были детально изучены нами в палеопочвах хроноряда Экажево на Северном Кавказе. Основным аргументом в пользу возможного разделения диагенетических и эпигенетических карбонатных аккумуляций явился тот факт, что диагенетические карбонаты были идентичны по морфологическим и минералогическим показателям во всех погребенных почвах рассмотренного хроноряда независимо от их местоположения, даты погребения, мощности курганной насыпи, они располагались в профиле погребенных почв лишь в верхних горизонтах, мощность которых не превышала 20-30 (редко 50) см, тогда как эпигенетические - различались, отражая различные биоклиматические условия в тот или иной временной отрезок их формирования на протяжении второй половины голоцена.

Диагенетические карбонаты в рассмотренных почвах на макроуровне были представлены мучнистыми прожилками, приуроченными к поровому пространству, на микро- и субмикроуровнях - состояли из игольчатых кальцитовых кристаллов, сложенных в жгуты древовидной или кольцевой формы различной мощности в зависимости от размера поры и имевших близкие термические и изотопно-геохимические характеристики во всех палеопочвах, которые отличались от аналогичных характеристик для типоморфных КНО, сосуществующих с ними в одних и тех же горизонтах.

Рассмотрен возможный механизм образования игольчатого кальцита, представляющего диагенетические КНО в палеопочвах, погребенных под земляными археологическими памятниками в изучаемом регионе. Для образования игольчатого кальцита необходимо присутствие активно минерализующегося органического вещества, условий, затрудняющих испарение и газообмен в почвенных растворах, из которых выпадает эта форма кальцита, а также наличие текстуры, которую имеют лёссы или лёссовидные почвообразующие породы. Сооружение насыпи, погребение почвы, сформированной на лёссовидных материнских породах, притом, что в этой почве начинается активная дегумификация и складываются условия для повышения пересыщенности почвенного раствора по кальциту на границе рыхлой насыпи и уплотненной в естественном состоянии погребенной почвы, и всякий раз после этого появление игольчатого кальцита в верхнем погребенном горизонте — своеобразная "искусственная модель" условий образования именно этой формы кальцита, важная для понимания механизма формирования ее в дневных почвах черноземной зоны.

В палеопочвах из хронорядов других объектов диагенетические карбонаты встречались не всегда, а если встречались, то рассмотрение КС почв проводилось с учетом их присутствия. То есть, при изучении исходного КС палеопочв диагенетические карбонаты выявлялись и исключались из анализа.

Исследование КС двух хронорядов почв, один из которых охватывает практически всю вторую половину голоцена (объект Экажево), а второй -краткий отрезок от примерного рубежа IV до середины V вв. н.э. (объект Брут 1), расположенных на подгорных равнинах Северного Кавказа,, позволило получить представления о важных взаимосвязях КНО с условиями среды. Разные формы КНО в профилях черноземных почв, рассмотренных нами на разных этапах голоценовой эволюции в длительном хроноряду объекта Экажево, указывают на внешние воздействия векового временного масштаба, которые инициировали появление этих форм. Жилки-трубочки в верхних горизонтах палеопочв, погребенных >5000 и 4000-3800 л.н. - свидетельство аридных условий на рубеже атлантического и суббореального периодов голоцена, окарбоначенные корневые клетки в палеопочвах, погребенных 40003800 л.н. являются следствием резко контрастных климатических условий середины суббореального периода; карбонатные кутаны в палеопочвах, погребенных 1700-1600 л.н., и налеты, выпоты в современных черноземах выщелоченных Чечено-Ингушской равнины - результат усиления гумидизации в субатлантический период. В целом, взгляд на отдельные хроноинтервалы, подвергнутые детальному изучению в длительном хроноряду объекта Экажево, позволяет сказать, что со второй половины голоцена на данной территории идет выщелачивание карбонатов из верхней части профиля (первый метр) в нижнюю (второй метр). Прослеживается замена одних миграционных форм КНО другими, в состав которых входит все меньше кальцита, миграционные КНО проявляются все в более глубоких горизонтах почв. В этом же направлении постепенно происходит растворение и перекристаллизация журавчиков, являющихся даже в среднеголоценовых палеопочвах — самых ранних по дате погребения в изученном хроноряду, реликтами раннеголоценового почвообразования. Постепенно черноземы обыкновенные середины голоцена эволюционируют в черноземы выщелоченные современности. Изучение КС почв в широком временном ряду, в котором расстояние между почвами-точками составляет от 500 до 2000 лет (временной масштаб изученного хроноряда — вековой или периодов голоцена), позволяет представить самую общую картину эволюции КС во времени, увидеть «моментальный снимок» КС почвы того или иного хроносреза, и вместе с тем, не раскрывает механизм процессов трансформации КНО и карбонатного профиля во времени, так как не позволяет пронаблюдать за этими процессами шаг за шагом, на предельном временном разрешении.

Хроноряд объекта Брут 1, территориально находящийся вблизи объекта Экажево (на расстоянии около 60 км), охватывающий существенно менее длительный отрезок во времени (50-75 лет, внутривековой временной масштаб) и являющийся в хронологическом отношении продолжением одной из точек хроноряда Экажево, демонстрирует менее выраженные изменения в КС почв, входящих в хроноряд. Здесь практически нет смены различных, а происходит трансформация одноименных форм КНО. Заметно увеличивается процентное содержание карбонатов в верхнем метре профиля, нарастают густота и мощность карбонатного мицелия в гор. АВса, в нижних горизонтах карбонаты теряют четкие очертания, белоглазка переходит в пропитку. Но самое главное, что такой «узкий» во временном отношении взгляд позволяет понять механизм трансформации КС, увидеть этот процесс в динамике. Можно констатировать, что передвижение карбонатного материала вверх по профилю происходит в изученных почвах как в истинных, так и коллоидных растворах. Такой вывод был сделан на основе полученного «удревнения» 14Сдаты карбонатного мицелия в самой «крайней» и молодой по дате погребения палеопочве хроноряда, которое не представляется возможным объяснить ничем иным, кроме передвижения карбонатного материала в «готовом виде» (в коллоидных растворах) из самых нижних горизонтов профиля. Появление в указанной почве особой и по внешнему виду (наблюдения за КНО этой почвы на электронном сканирующем микроскопе), и по вещественному составу (данные зондирования) и по механизму осаждения (данные ИСУ колломорфного и игольчатого кальцита), и по концентраций 14С (радиоуглеродные измерения) колломорфной массы кальцита, осажденной прямо на игольчатом кальците, доказано нами. Очень вероятно предположение, что колломорфный кальцит появляется в составе КНО вследствие выпадения из коллоидных растворов, но затем быстро кристаллизуется в поверхностных горизонтах.

Подтверждением этого механизма служит еще и тот факт, что рассеянные карбонаты в карбонатных горизонтах «предпочитают» находиться в колломорфном виде. И если рассеянный кальцит локализован в горизонте в межпоровом, межтрещинном пространстве, то КНО — на стыках граней структурных отдельностей, в порах, пустотах, что обеспечивает возможность для реализации различных механизмов формирования этих двух фаз кальцита (из коллоидных растворов при редком тотальном промачивании почвенной массы - рассеянный кальцит и при перекристаллизации на месте - кальцит КНО).

Изучение сравнительно короткого хроноряда объекта Брут 1 (длительность времени сооружения курганов в могильнике не превышает 75 лет по археологическим представлениям) позволяет также увидеть, что эволюция почв и их КС степных котловин Северного Кавказа во второй половине голоцена не была поступательной и однонаправленной (от сравнительно более аридных условий на рубеже атлантического и суббореального периодов голоцена к сравнительно более гумидным суббореального и субатлантического периодов и современности), а колебательной с чередованием относительно засушливых временных интервалов на фоне общей гумидизации климата.

Итак, получены доказательства того, что КС - чуткий индикатор колебаний климата, в его параметрах (морфологическом облике, минералогическом, изотопном составе ЮНО и распределении различных форм КНО по профилю) климатические флуктуации проявляются очень быстро и могут быть зафиксированы в почвенном хроноряду, где интервалы времени между почвами-точками хроноряда имеет размерность 25-50 лет (внутривековой временной масштаб). С другой стороны, в отдельных параметрах КС (наблюдения за журавчиками в почвенном хроноряду с середины голоцена до наших дней) может храниться информация об очень отдаленных эпохах почвообразования (раннеголоценовое почвообразование в рассмотренном примере). Таким образом, можно говорить о полиинформативности (или полигенетичности) и гетерохронности КС черноземов, поскольку разные параметры КС (1) «записывают» информацию о «почве-моменте», причем «длительность» этого «момента» не выходит за рамки внутривекового временного масштаба, (2) изменяются лишь за несколько веков - вековой временной масштаб (например, появление особых морфологических форм КНО), и (3) являться реликтами - свидетелями условий почвообразования довольно отдаленных эпох (временной масштаб - тысячелетний или периодов голоцена).

Изучение хронорядов почв двух объектов степной зоны Южного Приуралья, один из которых расположен в современной подзоне южных черноземов (Шумаево), а второй — темно-каштановых почв (Покровка) позволило подтвердить некоторые закономерности, общие для КС почв степной зоны, а также выявить региональные особенности. Более подробно были исследованы закономерности изменчивости РУ возраста карбонатов во времени и механизмы сегрегации-десегрегации КНО.

На примере Шумаевского хроноряда установлено, что такие параметры КС почв на легких (супесчаных) породах, как морфологическая выраженность КНО на всех уровнях организации почвенной массы (от макро- до субмикроуровня), и процентное содержание карбонатов в отдельных горизонтах почвенного профиля имеют внутривековой (<100 лет) временной масштаб изменчивости в голоцене. Важно подчеркнуть, что даже за такое короткое время, изучая КС, можно было определить направленность изменчивости его параметров — в сторону усиления «аридных» или «гумидных» признаков КС меняется та или иная почва.

Вместе с тем, при вековом (100-1000 лет) временном масштабе наблюдений фиксируются более «глубокие» изменения КС: вынос карбонатов из верхнего метра почвенного профиля в эпохи усиления увлажненности и возврат КНО с четкими морфологическими формами в эту же часть профиля — в аридные; трансформация и замена одних морфологических форм КНО на другие: переход белоглазки в пропитку и обратно, четко отграниченные слои окарбоначенного в разной степени песка («слоистая окарбоначенность») трансформируются в нижних горизонтах в сплошную «размазанную» по этим горизонтам пропитку либо в «языки» промывки, клиньями уходящие вглубь профиля - в гумидное время, и возврат к «слоистой окарбоначенности» — в аридное.

Обобщая, приходим к выводу о колебательном характере процессов восходящей-нисходящей миграции и сегрегации-десегрегации карбонатов во времени в изучаемых почвах в связи с прохождением ими разнонаправленных (условно можно их назвать «аридные» и «гумидные») этапов эволюции. Вместе с тем, выявить некие параметры КС, сохраняющиеся в профилях изученных почв на время, по длительности равное, например, периодам голоцена, не удалось.

На КНО почв Шумаевского хроноряда нами опробован метод их РУ датирования и впервые предложен новый подход к интерпретации результатов. Показано, что РУ возраст карбонатных аккумуляций в изученном хроноряду черноземных супесчаных почв степного Приуралья определяется климатическими условиями в период образования и трансформации карбонатов. Отмечаются периоды как уменьшения, так и увеличения РУ возраста карбонатов, связанные, соответственно, с гумидизацией и аридизацией климата в различные эпохи второй половины голоцена. Трансформация КНО при смене условий окружающей среды, вероятно, начинается с внешних частей этих новообразований, ядро затрагивается в последнюю очередь, если вообще затрагивается. Увеличение РУ возраста КНО в аридные эпохи происходит, вероятно, за счет активной в это время дегумификации почв, особенно в верхних горизонтах, и высвобождения «старого» углерода в результате этого процесса. Вместе с тем, никаких корреляций изменчивости РУ возраста гумуса и педогенных карбонатов в изученном хроноряду не обнаружено, поэтому мы были вынуждены искать другой источник «старого» углерода, за счет которого РУ возраст в аридные эпохи столь существенно увеличивается. Таким источником, по нашему мнению, является кальцит, принесенный в «готовом виде», то есть, без растворения и перекристаллизации, в коллоидных растворах, подтягивающихся из нижних горизонтов вверх по профилю почвы в аридное время. Процесс «агрогенного опустынивания» имеет аналогичное с аридными климатическими условиями воздействие на КНО и приводит к существенному увеличению их РУ возраста.

Детальное морфологическое на разных уровнях организации твердой фазы почвенной массы изучение КНО почв Шумаевского хроноряда позволило пронаблюдать за изменчивостью их внутреннего строения и состава во времени. КНО в почвах абсолютно всех временных срезов в хроноряду сложены как кристалломорфным, так и колломорфным кальцитами, имеющими различный элементный состав. В составе колломорфного кальцита всегда больше примесь силикатной массы. В аридные эпохи колломорфный кальцит имеет более гладкий и «мощный» внешний вид, по элементному составу приближается к кристаллическому, то есть, становится более «карбонатным». В гумидные - колломорфный кальцит истончается, покрыт кавернами и полостями травления, исчезает с отдельных микроучастков почвенной массы, на первое место в его составе выходят элементы ферри-алюмо-силикатной массы. На примере КНО почв объекта Шумаево очень четко, как ни на каком другом объекте, прослеживается связь морфологического облика и элементного состава колломорфного кальцита во внутреннем строении КНО с увеличением-уменьшением РУ возраста карбонатов в хроноряду: колломорфный кальцит гладкий, «толстый», «карбонатный» - РУ возраст КНО увеличивается; колломорфный кальцит тонкий, «травленный», с преобладанием силикатной массы в составе - РУ возраст КНО уменьшается. Высока вероятность предположения о том, что появление колломорфного кальцита во внутреннем строении КНО можно напрямую увязывать с выпадением карбонатного материала из коллоидных растворов. Так же как и в палеопочвах объекта Брут 1, во всех без исключения палеопочвах Шумаевского хроноряда мы обнаружили, что рассеянные карбонаты в карбонатных горизонтах представлены практически исключительно колломорфным кальцитом.

О возможности передвижения карбонатного материала «целиком», а не в виде ионов в почвенном растворе, которые при их пересыщении выпадают в твердую фазу, свидетельствуют и микроморфологические наблюдения -трещины усыхания по кругу карбонатных стяжений в почвах «аридных» хроносрезов Шумаевского хроноряда. Это наблюдение, как нам представляется, является одним из наиболее убедительных доказательств приноса массы карбонатного материала для «строительства» КНО целиком, а не постепенно.

На примере следующего объекта исследования в Южном Приуралье -курганный могильник Покровка 10, детально изучен механизм формирования и трансформации КНО (белоглазки) темно-каштановых почв в изменяющихся условиях среды. При нарастании аридизации белоглазка укрупняется, растет ее количество в горизонте Вса, как за счет слипания более мелких стяжений в крупные, так и образования белоглазки на новых центрах кристаллизации.

На начальных этапах гумидной стадии размеры белоглазки незначительно увеличиваются за счет разбухания и более рыхлой перекристаллизации стяжения, а также образования ореолов вокруг стяжений, но этот процесс происходит очень короткое время (несколько десятков лет). Далее какая-то часть стяжения откалывается, оно распадается на более мелкие КНО, постепенно некоторые, может быть, самые мелкие КНО рассеиваются, что приводит к уменьшению размеров и количества белоглазки в гор. Вса.

Поскольку размеры белоглазки растут как в аридную эпоху, так и в гумидную (на начальных этапах растворения), необходимо заметить, что сам по себе морфометрический анализ в поле, то есть, подсчет размеров и количества белоглазки в гор. Вса в почвах изученного хроноряда не мог бы помочь правильно провести реконструкции условий палеосреды разных этапов голоцена. Необходим комплексный морфологический анализ КНО с изучением их структуры и внутреннего строения.

Следует подчеркнуть, что процесс сегрегации или противоположный процесс десегрегации КНО, являются направленными, и на их реализацию необходимо какое-то время. Понимание этих механизмов позволило выстроить курганы (и палеопочвы, под ними погребенные), принадлежащие в могильнике Покровка 10 по археологическим данным к одной и той же культуре, в определенном порядке, и на основе сходства-различий морфометрических показателей горизонта Вса и внутреннего строения КНО (белоглазки) предположить, что этот порядок является сравнительно хронологическим. Описываемый подход был реализован на примере хроноряда объекта Покровка 10 впервые. Полученные в дальнейшем археологические даты для выделенных этапов внутри археологических культур показали, что изучаемые процессы сегрегации-десегрегации белоглазки имеют внутривековой временной масштаб.

Итак, в темно-каштановых легкосуглинистых почвах Южного Предуралья во внутривековом временном масштабе можно выявить направление изменчивости КС: растворение и десегрегация под влиянием гумидных климатических условий, либо осаждение и консолидация КНО -под влиянием аридных. В вековом временном масштабе проявляются более значительные изменения КС, а именно, изменения размеров и количества КНО в единице среза гор. Вса. В изученном хроноряду не выявлено таких параметров КС, изменчивость которых происходила бы в масштабах времени, равных периодам голоцена.

Изучение КС почв в «коротких» хронорядах с расчленением хроноряда на временные отрезки длительностью не более чем в 100 лет, а чаще - 25-50 лет, с хронологической соподчиненностью между отрезками (например, позднесарматская культура и несколько ее этапов на объекте Покровка 10), позволяет получить дополнительную информацию для проведения палеоклиматических реконструкций. Это особенно важно, когда необходимо реконструировать палеоклимат для коротких интервалов времени, например, пока существовала та или иная археологическая культура (около 150 лет — позднесарматская культура эпохи ранних кочевников Южного Приуралья, примерно 75 лет — финал раннеаланской культуры Северного Кавказа и другие). Поскольку многие параметры КС имеют внутривековой временной масштаб изменчивости, изучение их позволяет детально реконструировать климатические флуктуации коротких временных интервалов в прошлом, что было показано в работе.

Обобщенно можно заключить, что в результате проведенной работы выявлены биоклиматические и литорегиональные особенности эволюции почв и трансформации КС во времени в двух контрастных регионах степной зоны России: с умеренно-континентальным климатом (Северный Кавказ и Предкавказье) и резко-континентальным (Южное Приуралье).

На лёссовидных суглинках Северного Кавказа черноземы миграционно-сегрегационные суббореального периода эволюционировали в черноземы сегрегационные субатлантического периода и современности. На песчано-супесчаных отложениях Южного Приуралья черноземы сегрегационные испытывали только колебательную динамику гумусного и карбонатного состояния внутри подтипа. Темно-каштановые суглинистые почвы Южного Приуралья за 2500 лет не испытали подтиповой трансформации - динамические колебания ограничивались изменением соотношений сегрегированных-несегрегированных карбонатов в карбонатном горизонте.

В резко-континентальных условиях Южного Приуралья «удревнение»-«омоложение» 14С-возраста карбонатов происходит более контрастно, чем в умеренно-континентальном климате степей Северного Кавказа, что выражается в гораздо более частом несовпадении 14С-дат карбонатов в палеочерноземах, погребенных в разное время в рассмотренном в Южном Приуралье хроноряду, а также существенно большем разнообразии морфологических проявлений колломорфного кальцита, слагающего КНО, чем в хроноряду на Северном Кавказе. Для хроноряда темно-каштановых почв Южного Приуралья во внутреннем строении КНО обнаружено наличие практически исключительно кристалломорфного кальцита, что связано с меньшим количеством осадков в подзоне сухих степей по сравнению с подзоной истинных степей, и, как следствие, преобладанием процессов перекристаллизации карбонатов in situ над процессами их миграции и, в частности, подтягивания карбонатов снизу в коллоидных растворах.

Полученные новые знания о КС почв в двух контрастных регионах степной зоны России важны для понимания механизмов трансформации педогенных карбонатов во времени, литорегиональных и фациальных особенностях этих механизмов, позволяют с новой точки зрения взглянуть на информационную роль педогенных карбонатов при выяснении генезиса современных почв, а также при изучении закономерностей эволюции почв в голоцене и палеореконструкции условий природной среды.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Хохлова, Ольга Сергеевна, Москва

1. Александровский A.JI. Развитие почв Восточной Европы в голоцене // Авторефератдис. . докт. географ, наук. 2002. М. 48с.

2. Александровский A.JL Эволюция почвенного покрова Русской равнины в голоцене // Почвоведение. 1995. №3. С.290-297.

3. Александровский A.JL, Александровская Е.И. Эволюция почв и географическая средаю М.: Наука, 2005.223с.

4. Александровский A.JL, Хохлова O.G., Седов С.Н. Большой Ипатовский курган глазами почвоведа// Российская археология. 2004. №2. С. 61-70.

5. Александровский А.Л., Чичагова O.A. Радиоуглеродный возраст палеопочв голоцена в лесостепи Восточной Европы//Почвоведение. 1998. №12. С. 1414-1422.

6. Алексеев В.Е. Микроморфлогические исследования черноземов севера Молдавии // Вопросы исследования и использования почв Молдавии. Кишинев. Сборник 5.1969. С. 23-38

7. Алексеев В.Е. О формах карбонатов в черноземах Молдавии // Вопросы исследования и использования почв Молдавии. Кишинев. Сборник 6.1970. С. 64-89.

8. Алексеев В.Е., Шурыгина Е.А. Исследование карбонатов в черноземах Молдавии методом термического анализа//Почвоведение. 1973. №4. С. 114-120.

9. Аниканова Е.М., Тищенко О.И. Состояние карбонатов в орошаемых черноземах // Почвообразование в условиях интенсивного мелиоративного воздействия. Л., 1986. С. 56-58.

10. Антипов-Каратаев И.А., Филиппова В.Н. Влияние длительного орошения на почвы. М.: Изд-во АН СССР, 1955.206с.

11. Антыков А.Я., Стоморев А .Я. Почвы Ставрополья и их плодородие. Ставрополь: Ставропольское книж. изд-во, 1970. 256 с.

12. Арманд А.Д*., Таргульян В.О. Некоторые принципиальные ограничения эксперимента в моделировании и географии // Изв. АН СССР. Сер. географ. 1974. №4. С. 129-138.

13. Артемьева З.С. Состав белоглазки черноземов теплой фации // Вестн. Моск. ун-та. Сер.17. Почвоведение. 1986. №3. С. 55-56.

14. Архипов A.C., Епифанов М.И Пояснительная записка к "Геологической карте СССР", масштаб 1:200 000, под ред. Климова П.И. М.: Госгеолтехиздат, 1959г. 75с.

15. Афанасьева Е.А. Солевой профиль черноземов и пути его формирования'//215

16. Черноземы СССР. M.: Колос, 1974. T.l. С.145-156.

17. Афанасьева Е.А. Сезонные и годичные передвижения углесолей в мощных черноземах Стрелецкой степи // Труды Центрально-черноземного заповедника имени В.В. Алехина. Курск, 1948. Вып. И. С. 34-65

18. АфанасьеваЕ А Черноземы Средне-Русской возвышенности. М.: Наука, 1966.223с.

19. Ахмеденов K.M. Степи Волго-Уральского междуречья в условиях опустынивания // Степи Северной Евразии. Материалы третьего Междунар. симпозиума. Оренбург: ИПК «Газпромпечать», 2003. С. 54-57.

20. Ахтырцев Б.П., Ахтырцев А.Б. Палеочерноземы Среднерусской лесостепи в позднем голоцене //Почвоведение. 1994. №5. С. 14-24.

21. Ахтырцев Б.П., Ахтырцев А.Б. Эволюция почв Среднерусской лесостепи в голоцене // Эволюция и возраст почв СССР. Пущино: ОНТИ НЦБИ РАН, 1986. С. 163-173.

22. Балюк С.А., Кукоба П.И., Фатеев А.И. Роль орошения в современной эволюции черноземов типичных левобережной лесостепи УССР // Агрохимия и почвоведение. 1990. Вып.53. С.57-67.

23. Барановская В.А., Азовцев В.И. Влияние орошения на миграцию карбонатов в почвах Поволжья //Почвоведение. 1981. № 10. С. 17-26.

24. Биланчин Я.М., Жанталай П.И. Изменение морфологии и вещественного состава черноземов Юго-Запада УССР при орошении // Тез. докл. 3-го Съезда почвоведов и агрохимиков УССР. Харьков, 1990. С.9-12.

25. Биль К.Я. Экология и фотосинтез. М.: Наука, 1993. 326с.

26. Борисов АБ. Развитие почв пусгынно-сгепной зоны Волго-Донского междуречья за последние 5000 лет//Автореферат дисканд. биол. наук. 2002. М. 23с.

27. Борисов A.B., Демкина Т.С., Демкин В.А. Палеопочвы и климат Ергеней в эпоху бронзы rV-II тысячелетия до н.э. М.: Наука, 2006. 210с.

28. Будыко М.И., Голицын Г.С., Израэль Ю.А. Глобальные климатические катастрофы. М.: Гидрометеоиздат. Моск. отд-ние, 1986. 158 с.

29. Будыко М.И., Ронов А.Б., Яншин AJL История атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.208 с.

30. Буяновский Г.А. Распределение щелочноземельных карбонатов в почвах Мугано-Сальянского массива Азербайджанской ССР //Почвоведение. 1970. №11. С.9-23

31. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986.416с.

32. Величко А. А., Морозова Т.Д. Эволюция почвообразования в палеогеографическом освещении // Почвоведение. 1985. №11. С.76-86.

33. Возраст и эволюция черноземов / Н.Я. Марголина, A.JI. Александровский, Б.А. Ильичев и др. -М.: Наука, 1988. 144 с.

34. Воробьева Г.А., Сазонов А.Г., Лыков О.С. // Особенности эволюции черноземов Прибайкалья // Проблемы эволюции почв. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2003. С. 178-184.

35. Воронин АД. К определению понятия «структура почвы» // Вестник Моск. ун-та. Биология, почвоведение. 1974. №3. С. 26-30.

36. Воронин А.Д. Методические принципы и методическое значение концепции иерархии уровней структурной организации почв // Вестник Моск. ун-та. Сер. Почвоведение. 1979. №1. С.3-10.

37. Воронин АД. Основы физики почв. М.: МГУ. 1986.244 с.

38. Гагарина Э.И. Микроморфологический метод исследования почв. СПб.: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 2004.156с.

39. Галушко А.И. Анализ флоры западной части Северного Кавказа // Флора Северного Кавказа и вопросы истории. Ставрополь, 1976. Вып. 1. С. 5-130.

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

41. Геннадиев А.Н. Почвы и время: модели развития // М.:Изд-во Моск.ун-та, 1990. 229 с.

42. Герасименко Н.П. Еволюц1я природных умов Донеччини у голоцеш // Украшський географ1чний журнал. 1994. №4. С. 31-35.

43. Герасименко Н.П. Развитие зональных ландшафтов четвертичного периода на территории Украины //Автореферат дисдокг. географ, наук. Киев, 2002.40с.

44. Герасимова М.И. Карбонатные новообразования в почвах Алтайского края //Вестник МГУ. Серия географическая. 1975. №2. С.100-105.

45. Герасимова М.И., Губин C.B., Шоба С.А. Микроморфология почв природных зон СССР. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1992.215с.

46. Герасимова М.И. География-почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987.224 с.

47. Глинка H.JI. Общая химия.Изд. 17-е, испр. Л.: Химия, 1974. 728с.

48. Гончарова Т.Н. Миграционно-пульсационная способность карбонатов в черноземах Придунайской почвенной провинции. Автореф. . дис. канд. биол.217наук. Новосибирск, 1984.19с.

49. Губин C.B. Диагенез почв зоны сухих степей, погребенных под искусственными насыпями // Почвоведение, 1984, №6. С.5-13.

50. Дайнеко Е.К., Оликова И.С., Сычева С.А. Карбонатный профиль целинных черноземов и его связь с ископаемыми почвами // География и природные ресурсы. 1995. №3. С.98-101.

51. Демиденко Г.А. Реконструкция природных комплексов Сибири в голоцене. Красноярск. 1999.159с.

52. Демкин В.А. Палеопочвоведение и археология: интеграция в изучении истории природы и общества. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 1997.213с.

53. Дмитриев Е.А. Элементы организации почвы и структура почвенного покрова//Почвоведение. 1993. №7. С.12-22.

54. Дмитриев Е.А. О почвенных границах и элементах организации почвы // Почвоведение. 1994. №5. С.5-13:

55. Добровольский В.В. Минералогия карбонатных стяжений из четвертичных суглинков // Записки Всесоюзного минералогического общества. 1955. Ч. LXXXTV. №2. С. 198-209.

56. Добровольский В.В. Карбонатные стяжения в почвах и почвообразующих породах Центрально-черноземной области // Почвоведение. 1956. №5. С.31-42

57. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. География почв. М.: изд-во218

58. Московского ун-та, 1984.419с.

59. Добровольский Г.В., Шоба С.А. Растровая электронная микроскопия почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978.143с.

60. Ерохина A.A. Почвы Оренбургской области. М.: изд-во АН СССР, 1959.163с.

61. Зайдельман Ф.Р., Селищев A.A., Никифорова A.C. Карбонатные конкреции почв гумидных ландшафтов и их диагностическое значение // Почвоведение, 2000. №4. С.405-415.

62. Захаров С.А. Борьба леса и степи на Кавказе // Почвоведение. 1935. N 3-4. С. 501-548.

63. Захаров С.А. Курс почвоведения. // M.-JL: Гос. изд-во с-х и колхозно-кооперативной лит-ры, 1931. 550с.

64. Зборгацук Н.Г. Воздушный режим предкавказских черноземов неорошаемых и различных сроков орошения //Почвоведение. 1976. № 2. С. 61-68.

65. Зборищук Н.Г. Изменение воздушного режима черноземов при орошении // Проблемы ирригации почв юга черноземной зоны. М.: Наука, 1980. С. 117-126.

66. Зборищук Н.Г. Некоторые особенности динамики углекислого газа в орошаемых предкавказских черноземах//Вест. Моск. ун-та. 1979. № 3. С. 40-44.

67. Зольников В.Г. Почвы и природные зоны Земли. Теоретический анализ некоторых проблем почвоведения и географии. JL: Наука, 1970.338 с.

68. Зубаков В.А. Палеоклиматические этапы и повороты: содержание и причины // Исследование изменений климата и влагооборота. Тр. ГТИ. 1988. Вып. 330. С. 69-104.

69. Зубкова Т.А. Структурная организация почв и устойчивость экосистем // Экология и почвы. Избр. Лекции I-VII школ. 1998. Т.1. Пущино. С.42-52.

70. Зубкова Т.А., Карпачевский JI.O. Матричная организация почв. М.: Русаки. 2001.295 с.

71. Зякун A.M. Разделение стабильных изотопов углерода гетеротрофными микроорганизмами (Обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 1996. T.32.N1.C. 165-172.

72. Иванов И.В. Эволюция почв степной зоны в голоцене. М.: Наука, 1992.144 с.219

73. Иванов И.В. Организация почвенных систем // Почвы, биогеохимические циклы и биосфера. Развитие идей В.А. Ковды / Отв. Ред. Н.Ф. Глазовский. М.: Т-во научных изданий КМК. 2004. С.50-69.

74. Иванов И.В. Организация почвенных систем // Почвоведение: история, социология, методология / Отв. ред. ВН. Кудеяров, И.В. Иванов. М.: Наука, 2005. G. 236-243.

75. Иванов И.В., Александровский АЛ. Методы изучения эволюции и возраста почв. // Препринт. Пущино: ОНТИ НЦБИ РАН. 1984. 54с.

76. Иванов И.В., Глазовский Н:Ф. Геохимический анализ почвенного покрова степей и пустынь. М:: Наука, 1979; 135с.

77. Касаткин В.Г., Красюк A.A. Указания к производству полевых почвенных исследований. Петроград. 1917.141с.

78. Качинский Н.А. Структура почвы. Итоги и перспективы изучения вопроса. Mi: изд-во Моск. гос. ун-та, 1963.100 с.

79. Классификация и диагностика почв России / Авторы и составители: J1.JT. Шишов, В .Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342с.

80. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977.223с.

81. Клевцова И.Н., Умарова А.Б., Анилова JI.B., Тесля A.B. Биоклиматические ресурсы и физические свойства черноземов и темно-каштановых почв Оренбургского Предуралья // Вестник ОГУ. 2007. №5. С. 167-170.

82. Климанов В.А. Климат Северной Евразии в позднеледниковье и голоцене (по палинологическим данным). Автореф: дис. .докт. географ, наук, М., 1996.46с.

83. Ковда B.A. К вопросу об образовании в почвах вторичных карбонатов кальция // Труды Почвенного института им. В.В. Докучаева. Т. 9 «Памяти академика К.К. Гедройца». Л.: Изд-во АН СССР, 1934. С.247-253.

84. Ковда В.А. Основы учения о почвах. М.: Наука, 1973. Кн.1. Общая теория почвообразовательного процесса. 447 с.

85. Ковда В.А., Самойлова Е.М. О возможности нового понимания истории220почв Русской равнины // Почвоведение, 1966. №9. С.16-21.

86. Коган В.Б. Справочник по растворимости. Т. 3.Тройные и многокомпонентные системы, образованные неорганическими веществами. Кн. 1. Л.,1969. 943 с.

87. Корнблюм Э.А. Горизонт, стратон и вопросы их структурного анализа // Закономерности пространственного варьирования свойств почв и информационно-статистические методы их изучения. М., 1970. С.60-67.

88. Козловский Ф.И. Почвенный индивидуум и методы его определения // Закономерности пространственного варьирования свойств почв иинформационно-статистические методы их изучения. М., 1970. С.42-59.

89. Кречетов П.П. Трансформация соединений кальция в черноземах в условиях интенсивного земледелия: -Автореф. дис. . канд. биол. наук. М., 1991.21 с.

90. Кречетов П.П., Николаева С.А. Оценка карбонашо-кальциевой системы в черноземах при орошении // Вест. МГУ. Серия 17. Почвоведение. 1995. №2. С.42-51.

91. Критский В.В., Четвериков С.Д. Краткий курс минералогии и петрографии с начальными сведениями по кристаллографии. Издание седьмое, переработанное и дополненное. М.:Углетехиздат, 1955.435 с. ,

92. Крупеников И.А. Черноземы Молдавии // Черноземы СССР. М.Колос, 1974, т. 1.С. 282-524.

93. Кудеяров В.Н., Хакимов Ф.И., Деева Н.Ф. и др.Оценка дыхания почв России // Почвоведение. 1995. № 1.С. 33-42.

94. Лаврушин Ю.А., Спиридонова Е.А. Результаты палеогеоморфологических исследований на стоянках неолита-бронзы в бассейне р. Самары // Моргунова Н.Л. Неолит и энеолит юга лесостепи Волго-Уральского междуречья. Приложение. Оренбург, 1995. С.177-200.

95. Ларионова A.A., Иванникова Л.А., Демкина Т.С. Методы определения эмиссии С02 из почвы // Дыхание почвы. Пущино, 1993. С. 11-26.

96. Лебедева И.И. Генетический профиль черноземов и его изменение в зависимости от биоклиматических условий // Черноземы СССР. М,: Колос,2211974. T.l. C.84-109.

97. Лебедева И.И. Основные компоненты морфологического профиля черноземов // Русский чернозем. 100 лет после Докучаева. М.: Наука, 1983. С. 103-117.

98. Лебедева И.И. Черноземы Восточной Европы: Автореф. дис. . д-ра геогр. наук / Почв, ин-т им. В;В. Докучаева. M., 1992.49 с.

99. Лебедева И.И., Овечкин C.B. Карбонатные новообразования в черноземах Левобережной Украины//Почвоведение, 1975. N11.C.14-30.

100. Лебедева И:И., Овечкин C.B. Карбонатный профиль восточноевропейских черноземов // Почвоведение: аспекты, проблемы, решения. Науч. труды Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. Москва. 2003. С.34-54.

101. Лебедева И.И., Тонконогов В.Д., Герасимова М.И. Географические аспекты почвенной памяти в мезоморфных почвах некоторых регионов Евразии//Почвоведение. 2002. №1. С.33-46.

102. Левковская Г.М. Заключение по результатам споро-пыльцевого анализа образцов из разрезов стоянок Ивановского микрорайона на р. Ток // Моргунова Н:Л. Неолит и энеолит юга лесостепи Волго-Уральского междуречья. Приложение. Оренбург, 1995. С. 173-176.

103. Маданов П.В., Войкин Л.М., Тюрменко А.Н. Вопросы палеопочвоведения и эволюции почв Среднего Поволжья. // Сб.докл. межобластной конференции почвоведов и агрохимиков Ср.Поволжья и Южн.Урала. Казань: КГУ, 1962. С. 5-21.

104. Македонов A.B. Современные конкреции в осадках и почвах и закономерности их географического распределения. // М.: Наука, 1966. С.83-127.

105. Малашев В.Ю., Маслов В.Е., Яблонский Л.Т. Исследования погребальных памятников в Южном Приуралье (Южное Приуралье, 2000г.) // Вестник РГНФ. 2001. №3. С. 181 -190.

106. Малашев В.Ю., Яблонский Л.Т. Степное население Южного Приуралья в позднесарматское время. М.: Восточная литература, 2007.237с.

107. Мордкович В.Г. Степные экосистемы. Новосибирск: изд-во «Наука» Сибирское отделение, 1982.206 с. ■

108. Мордкович В.Г., Гиляров А.М., Тишков A.A., Баландин С.А. Судьба степей. Новосибирск: «Мангазея», 1997.208 с.

109. Моргунова H.JT. Неолит и энеолит юга лесостепи Волго-Уральского междуречья. Оренбург, 1995.222 с.

110. Моргунова H.JT. Периодизация и хронология ямных памятников Приуралья по данным радиоуглеродного датирования // Проблемы изучения ямной культурно-исторической области. Оренбург: изд-во ОПТУ, 2006. С. 36-42.

111. Набоких А.И. Распределение карбонатов в почвах Юго-Западной России // Хозяйство. 1912. №9. С.34-46.

112. Наумов A.B. Сезонная динамика и интенсивностьвыделения С02 в почвах Сибири //Почвоведение. 1994. № 12. С. 77-83.

113. Николаева С.А. Экологические последствия орошения почв степной зоны // Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв / Под ред. Д.С.Орлова и В.Д. Васильевской. М„ Изд-во Моск. Ун-та, 1994. С.159-176.

114. Овечкин C.B. Генезис и минералогический состав карбонатных новообразований черноземов Левобережной Украины и Заволжья // Почвы и почвенный покров лесной и степной зон СССР и их рациональное использование. М., 1984. С.184-189.

115. Овечкин C.B. Карбонатный профиль черноземов и его формирование в зависимости от биоклиматических условий: Автореф. дис. канд. геогр. наук. Почв, ин-т им. В.В.Докучаева. М., 1979.24 с.

116. Орошаемые черноземы / Под ред Б.Г.Розанова. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989.240с.

117. Парфенова Е.И., Ярилова Е.А. Задачи и методы почвенно-минералогических исследований под микроскопом // Почвоведение. 1958. №12. С. 28-35.

118. Парфенова Е.И., Ярилова Е.А. Руководство к микроморфологическим исследованиям в почвоведении . М.: Наука, 1977.292с.

119. Песочина JI.C. Развитие почв и природной среды Нижнего Дона во второй половине голоцена: Автореф. дис. .канд. биол. наук. 2002. М. 24 с.

120. Платонова Г.Ю. Особенности карбонатного режима в черноземе2231 <

121. Плеханова JI.H., Демкин В.А., Зданович Г.Б. Эволюция почв речных долин степного Зауралья во второй половине голоцена. М.: Наука, 2007.236с.

122. Позняк С.П. Орошаемые черноземы юго-запада Украины: Автореф. дис. докт. с.-х. наук. М., 1992.44с.

123. Позняк С.П., Турсина Т.В. Эволюция морфологических и микроморфологических признаков орошаемых черноземов Юга Украины // Антропогенная и естественная эволюция- почв и почвенного покрова. М.-Пущино, 1989. С.252-254.

124. Поляков А.Н. Микроморфологическое исследование кальцита в черноземах европейской частиСССР // Почвоведение. 1989. № 2. С. 79-86.

125. Поляков А.Н. Микроморфология черноземов правобережной лесостепи Украинской ССР // Почвоведение, 1980. N9. С.98-109.

126. Поляков А.Н., Яри лова Е.А. Основные черты микросложения черноземов Центрально-Черноземных областей //Почвоведение, 1978. N5. С.99-109.

127. Поляков А.Н., Ярилова Е.А., Кизяков Ю.Е. Микроморфологические исследование и морфометрия карбонатных черноземов Предкавказья4 // Почвоведение, 1972. N11. С.91-100.

128. Понизовский A.A. Закономерности массообмена в почвах степной и лесостепной зон: Автореф. дис. докт. биол. наук. М., 1994. 32с.

129. Попазов Д.И. Генезис известковых скоплений журавчиков в различных почвах//Доклады ТСХА. 1956. Вып. 22. С. 276-283.

130. Приходько В.Е. Орошаемые степные почвы: функционирование, экология, продуктивность. М.: Интеллект, 1996.168с.

131. Прокопенко П.А., Копейкин Ю.В. Влияние орошения на свойства карбонатных черноземов Ставропольского края и вопросы их почвенно-агрохимического обследования. Тр. СНИИСХ, вып. XXX (почвоведение). -Ставрополь, 1976. С.78-91.

132. Пустовойтов К.Е. Карбонатные трубки в горных степных почвах // Вестник Московского ун-та. Серия 17. Почвоведение. 1990. №4. С.24-29.

133. Роде A.A. Почвообразовательный процесс и эволюция^ почв. М:: ОГИЗ, 1947.142 с.

134. Роде A.A. Почвенные гидрологические горизонты и почвенный224гидрологический профиль //Почвоведение. 1969. №3. С. 93-101.

135. Роде A.A. Система методов исследования в почвоведении. Новосибирск: изд-во «Наука» Сибирское отделение, 1971. 88 с.

136. Роде A.A. Толковый словарь по почвоведению. М.: Наука, 1975. 286 с.

137. Розанов Б.Г. Генетическая морфолошя почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975.293с.

138. Розанов Б.Г. Морфология почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. 320с.

139. Розанов Б.Г. Морфология почв: Учебник для высшей школы. М.: Академический проект, 2004.432с.

140. Романенкова Е.К. Карбонаты в целинных и мелиорированных почвах полупустынной зоны (на примере почв Джаныбекского стационара): Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 1990.24с.

141. Росликова В.И. Карбонатные новообразования в луговых почвах на бескарбонатных отложениях Приханкайской низменности // Почвоведение. 1997. №8. С.952-957.

142. Рубилин Е.В., Козырева М.Г. О возрасте русского чернозема // Почвоведение. 1974. № 7. С. 16-26.

143. Рысков Я.Г. Реконструкция истории развития почв и природной среды степного Предуралья в голоцене (с использованием методов геохимии стабильных изотопов). // Автореф. дисс. канд.биол.наук, 1996. 23 с.

144. Рысков Я.Г., Демкин В.А. Развитие почв и природной среды степей Южного Урала в голоцене. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 1997. 166с.

145. Рысков Я.Г., Демкин В.А. Результаты естественно-научного изучения курганов левобережного Илека // Курганы левобережного Илека. М.,1995. Вып.З. С.48-68.

146. Рысков Я.Г., Демкин В.А., Мергель C.B., Олейник С.А. Формирование карбонатного профиля темно-каштановой почвы по данным изотопного состава углерода и кислорода//Почвоведение. 1996. №9. С. 1065-1072.

147. Рысков Я.Г., Мергель C.B., Арлашина Е.А., Хохлова О.С., Моргун Е.Г. Эмиссия и сток С02 в почвах,содержащих карбонаты // Дыхание почвы. Пущино, 1993. С. 107-124.

148. Рысков ЯГ., Мергель С .В;, Ковда И.В., Моргун Е.Г. Стабильные изотопы углерода и кислорода как индикатор условий формирования карбонатов почв //Почвоведение. 1995. №4. С. 405-414.

149. СамойловаЕ.М. Почвообразующие породы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983.173с.225

150. Седлецкий И.Д. Коллоиды и коллоидально-дисперсные минералы, в осадочных породах // Тез. докл. «Совещание по минералогии осадочных образований. Львов: Изд-во Львовского гос. Ун-та, 1955. С. 37-39.

151. Селяков С.Н. Микроскопическое строение структурных почв Барабы // Почвоведение. 1947. №3. С. 158-166.

152. Сидоренко В'.В. Основные черты минералообразования в пустыне // Вопросы минералогии осадочных образований. Львов, 1956. Кн.3-4. С.516-540.

153. Синкевич З.А. Современные процессы в- черноземах Молдавии. // Кишинев: Штиинца, 1989:214с.

154. Соколова Т. А'., Кулагина Е.К., Максимюк Г.П., .Сиземская Mi Л. Карбонаты в целинных и мелиорируемых почвах солонцовых комплексов Северного Прикаспия // Микроморфология антропогенно-измененных почв. М.: Наука, 1988. С.88-99:

155. Соколова Т.А., Кулагина Е.К., Павлов В.Н., Царевский В:В. Опыт комплексного изучения почвенных карбонатов // Современные физические и химические методы исследования почв. М.: Изд-во МГУ, 1987. С.171-194'.

156. Спиридонова Е.А., Алешинская A.C. Периодизация неолита-энеолита Европейской России по данным палинологического анализа // Российская археология. 1999. №1. С.23-33.

157. Степанов В.И. Об образовании так называемых "колломорфных" агрегатов // Онтогенетические методы в исследовании минералов. М.: Наука, 1970. С. 198-206;

158. Степанов В.И. Структуры^ и текстуры минеральных агрегатов, образующихся в свободном пространстве пустот // Спелеология в России, вып.1. М.: Недра, 1998. С.70-91.

159. Степное население Южного Приуралья в позднесарматское время (по материалам могильника Покровка 10) / Яблонский Л.Т., Малашев В:Ю. (ред). М:, 2008 (в печати).

160. Супрычев В.А. Карбонатные новообразования в почвообразующих породахПрисивашья//Почвоведение: 1963. №4. С. 101-104.

161. Сычева С.А., Леонова Н.Б., Александровский А.Л. и др. Естественнонаучные методы исследования культурных слоев древних поселений. М.: НИА-Природа, 2004. 162с.

162. Таргульян В.О. Элементарные почвообразовательные процессы //226

163. Почвоведение. 2005. №12. С.1413-1422.

164. Таргульян В.О., Бирина А.Г., Куликов A.B., Соколова Т.А., Целищева JI.K. Организация, состав и генезис дерново-палево-подзолистой почвы на покровных суглинках. Морфологическое исследование. М., 1974. 55 с.

165. Ташнинова JI.H. Цуцкин Е.В., Гольева A.A., Богун А.П., Чичагова O.A. Почвы, погребенные под разновозрастными курганами на Черных землях Калмыкии // Почвоведение. 2005. №2. С. 149-160.

166. Толковый словарь по почвоведению / ред. A.A. Роде. М.: Наука, 1975.286 с.

167. Федоров К.Н., Исматов Д.Р. Микроморфологическая диагностика карбонатов и их роль в аридном почвообразовании // Труды НИИ почвоведения УЗССР. 1976. Вып. 12. С. 3-14.

168. Федотов Г.Н., Добровольский Г.В. Коллоидно-химическая модель для описания некоторых почвенных процессов // Почвоведение. 2006. №5 С. 535-545.

169. Федотов Г.Н., Добровольский Г.В., Путляев В.И. и др. Гелевые структуры в почвах // Почвоведение. 2006. №7 С. 824-835.

170. Федотов Г.Н., Поздняков А.И., Жуков Д.В., Пахомов Е.И. Органо-минеральные гели в почвах: экспериментальные факты и гипотезы // Почвоведение. 2004. №6. С.691-696.

171. Феофарова И.И. Определение карбонатов в засоленных почвах микроскопическим методом // Тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. Т. 53. М.: Изд-во АН СССР, 1958. С. 55-68.

172. Халчева Т.А. Формы карбонатов в лёссах и ископаемых почвах Русской равнины // Микроморфологический метод в исследовании генезиса почв. М.: Наука, 1966. С. 154-171.

173. Хохлова О.С. Внутривековая (декадная) эволюция почв и скорости изменчивости свойств в степных почвах на разных породах // Экология и почвы. Лекции и доклады ХШ Всероссийской школы, октябрь 2005 г. Пущино. Том V. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 2006. С. 278-286.

174. Хохлова О.С., Ковалевская И.С. Состояние карбонатного материала в почвах различных ландшафтов Ставропольской возвышенности // Почвоведение. 1996. N 11. С. 1310-1319.

175. Хохлова О.С., Кузнецова A.M. Морфология карбонатных новообразований при смене условий среды в почвах сухостепной зоны Южного Приуралья // Почвоведение, 2002. №11. С.1371-1379

176. Хохлова О.С., Кузнецова A.M., Хохлов A.A., Олейник С.А., Седов С.Н. О происхождении белоглазки и журавчиков на примере мезокатены черноземных почв в Южном Приуралье // Почвоведение. 2004. №7. С. 773-780.

177. Хохлова О.С., Малашев В.Ю., Воронин К.В., Гольева A.A., Хохлов A.A. Синлитогенез и эволюция почв Чеченской котловины Северного Кавказа, Россия//Почвоведение, 1998. N10. С.1164-1176.

178. Хохлова О.С., Олейник С.А., Ковалевская И.С. Отличия диагенетических и эпигенетических типоморфных карбонатных аккумуляций в голоценовых погребенных почвах черноземной зоны //Почвоведение. 2000а. N1. С.28-37.

179. Хохлова О.С., Седов С.Н., Хохлов A.A. Карбонатное состояние современных и палеопочв Сунженской котловины // Почвоведение. 20006. N4. С.416-426.

180. Хохлова О.С., Хохлов A.A. Пространственная изменчивость свойств современных и погребенных голоценовых темно-каштановых почв Южного Приуралья//Почвоведение. 2002. №3. С.261-272

181. Хохлова О.С., Хохлов A.A., Чичагова O.A. и др. Радиоуглеродное датирование карбонатных аккумуляций в почвах голоценового хроноряда степного Приуралья // Почвоведение. 2004. №10. С.1163-1178.

182. Чендев Ю.Г. Естественная эволюция почв Центральной лесостепи в голоцене. Белгород: Изд-во Белгородского университета, 2004.200с.

183. Черепанова М.Н. Химический состав карбонатных конкреций и их генезис //Доклады ТСХА. 1959. Вып. 42. С. 153-158.

184. Черноземы СССР (Предкавказье и Кавказ). М.: Агропромиздат, 1985.262с.

185. Чечуева O.A. Изменение свойств обыкновенных карбонатных черноземов Ставропольского края под влиянием орошения водами различного качества:228

186. Автореф. дис. канд. с.-х. наук. М., 1992.23с.

187. Чичагова О.А. Радиоуглеродное датирование гумуса почв. М.: Наука, 1985. 157 с.

188. Чухров Ф.В. Коллоиды в земной коре. М.: изд-во АН СССР, 1936. 671с.

189. Шоба С. А., Турсина Т.В., Ямнова И. А. Растровая электронная микроскопия солевых новообразований почв // Биологические науки. 1983. №3. С. 91-98.

190. Щеглов Д.И. Черноземы центра Русской равнины и их эволюция под влиянием естественных и антропогенных факторов. М.: Наука. 1999. 214 с.

191. Элементарные почвообразовательные процессы. Опыт концептуального анализа: характеристика, систематика. М.:Наука, 1992. 181с.

192. Agarwal, А.К., Rizvi, М.Н., Singh, I.B., Kumar, A., Chandra, S. Carbonate deposits in Ganga Plain. // In: Singh, I. (Ed.), Gangetic Plain: Terra Incognita. Geology Department, Lucknow University, 1992. P. 35^3.

193. Alam, M.S., Keppens, E., Paepe, R. The use of oxygen and carbon isotope composition of pedogenic carbonates from Pleistocene palaeosols in NW Bangladesh, as palaeoclimatic indicators // Quaternary Science Reviews. 1997. V. 16. P. 161-168.

194. Amundson, R.G., Chadwick, O.A., Sowers, J.M., Doner, H.E. Relationship between climate vegetation and the stable carbon isotope chemistry of soils in the eastern Mojave Desert, Nevada // Quaternary Research. 1988. V. 29. P. 245-254.

195. Amundson, R.G., Chadwick, O.A., Sowers, J.M., Doner, H.E. The stable isotope chemistiy of pedogenic carbonates at Kyle Canyon, Nevada // Soil Science Society of America Journal. 1989. V. 53. P. 201-210.

196. Amundson, R. and Lund, L. The stable isotope chemistry of a native and irrigated Typic Natrargid in the San Joaquin Valley of California. //Soil Science Society of America Journal. 1987. V. 51. P. 761-767.

197. Amundson, R., Wang, Y., Chadwick, O., Trumbore, S., McFadden, L., McDonald, E., Wells, S., DeNiro, M. Factors and processes governing the 14C content of carbonate in desert soils // Earth and Planetary Science Letters. 1994. V.125. P. 385-405.

198. Amundson, R.G., Chadwick, O.A., Kendall, C., Wang, Y., DeNiro, M. Isotopic evidence for shifts in atmospheric circulation patterns during the late Quaternary in mid-North America // Geology. 1996. V.24. P. 23-26

199. Arnaud, R.J.St., Herbillon, A.J. Occurrence and genesis of secondary magnesium-bearing calcite in soils // Geoderma. 1973. V.9. P.279-298.

200. Bartlett H. H. Radiocarbon datability of peat, marl, caliche, and archaeological materials // Science. 1951. Vol. 114. P.' 55-56.

201. Becze-Deak, J., Langohr, R., Verrecchia,. E.P. Small scale secondary CaC03 accumulations in selected sections of the European loess belt. Morphological forms and potential for paleoenvironmental reconstruction. // Geoderma 1997. V.76. P. 221-252.

202. Blokhuis, W.A., Pape, Th. and Slager, S. Morphology and distribution of pedogenic carbonate in some Vertosols of the Sudan // Geoderma. 1969. V.2. P. 173-200.

203. Soil. Sci. 1968. V.106. P. 29-34.

204. Bowler, J., Polach, H. Radiocarbon analyses of soil carbonates: an evaluation from paleosoils in southeastern Australia // Paleopedology (ed. Yaalon). Int. Soc. Soil. Sci. and Israel Univ. Press, 1971. P.97-108.

205. Brewer R. Fabric and Mineral Analysis of Soils. Wiley, New York, 1965. 470p.

206. Bruand, A. and Duval, O. Calcified fungal filaments in the petrocalcic horizon of eutrochrepts in Beauce, France // Soil Sci.Soc.Am.J. 1999. V.63. P. 164-169.

207. Buck, BJ. and Monger, H.C. Stable isotopes and soil-geomorphology as indicators of Holocene climate change, northern Chihuahuan Desert // Journal of Arid Environments. 1999. V. 43. P. 357-373.

208. Budd, D.A., Pack, S.M., Fogel, M.L. The destruction of paleoclimatic isotopic signals in Pleistocene carbonate soil nodules of western Australia // Palaeogeography, Palaeoclimatology,Palaeoecology. 2002. V.188. P. 249-273.

209. Bui E.N., Loeppert R.H., Wilding L.P. Carbonate phases in calcareous soils of the western United States // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1990. V.54. N1. P.39-45.

210. Bullock P., Fedoroff N., Jongerius A., Stoops G., Tursina T., Babel U. Handbook for soil thin section description. Waine Research Publications, Wolverhampton, U.K. 1985. 152 p. .

211. Callen, R.A., Wasson, R.J., Gillespie, R. Reliability of radiocarbon dating of pedogenic carbonate in the Australian arid zone (Strzelecki Desert) // Sedimentary Geology. 1983. V.35 (1). P. 1-14.

212. Callot G., Guyon A. and Mousain D. Inter-relations entre aiguilles de calcite et hyphes myceliens // Agronomie. 1985a. V.5. N3. P.209-216.

213. Callot G., Mousain D. and Plassard C. Concentrations de carbonate de calcium sur les parois des hyphes myceliens // Agronomie. 1985b. V.5. N2. P. 143-150.

214. Cerling, T. The stable isotopic composition of soil carbonate and ist relationship to climate // Earth and planetary science letters. 1984. V. 71. P. 229-240.

215. Cerling, T., Quade, J., Wang, Y., Bowman, J.R. Carbon isotopes in soils and paleosoils as ecology and paleoecology indicators //Nature. 1989. V. 341. P. 138-139.

216. Cerling, T.E., Wang, Y., and Quade, J. Global ecologic change in the late Miocene: expansion of C4 ecosystems //Nature. 1993. V. 361. P. 344-345.

217. Cerveny, N.V., Kaldenberg, R., Reed, J., Whitley, D.S., Simon, J., Dorn, R.I. A new strategy for analyzing the chronometry of constructed rock features in deserts // Geoarchaeology. 2006. V. 21 (3). P. 281-303.

218. Chen, Y., Polach, H. Validity of 14C ages of carbonate in sediments // Radiocarbon. 1986. V. 28(2 A). P:464-472.

219. Chadwick, O., Sowers, J., Amundson, R. Morphology of calcite crystals in clast coatings from four soils in the Mojave Desert region. // Soil Science Society of America journal. 1989. 52.211-219.

220. Connin, S.L., Virginia, R.A., Chamberlain, C.P. Isotopic study of environmental change from disseminated carbonate in polygenetic soils // Soil Science Society of America Journal. 1997. V.61.P. 1710-1722.

221. Courty, M.-A., Marlin, C., Dever, L., Tremblay, P., Vachier, PI The properties, genesis and environmental significance of calcitic pendents from the High Arctic (Spitsbergen)//Geoderma. 1994. V.61. P.71-102.

222. Drees L.R. and Wilding. L.P. Micromorphic record and interpretations of carbonate forms in the Rolling Plains of Texas-// Geoderma. 1987. V.40. P. 157-175.

223. Evin, J., Marechal, J., Pachiaudi, C., Puissegur, J: Conditions involved in dating terrestrial shells //Radiocarbon. 1980. V22 (2). P. 545-555.

224. Folk R.L. The natural history of crystalline- calcium- carbonate: effect of magnesium content and salinity // J. Sediment. Petrol. 1974. V. 44. P.40-53.

225. Gile, L.H. A classification of Ca horizons in soils of a desert region, Dona Ana Country, New Mexico. Proc.- Soil Sci.Soc.Am. 1961. V.25. P. 52-61.

226. Gile, L.H. Carbonate stages in sandy soils of the Leasburg surface, southern New Mexico.// Soil Sci., 1993. 156,101-110.

227. Gile L.H; Pedogenic Carbonate in Soils of the Isaacks' Ranch Surface, Southern232

228. New Mexico //Soil Sci.Soc.of Am J.,1995. V.59, p.501-508.

229. Gile, L.H., Peterson F.F., Grossman R.B. Morphological and genetic sequences of carbonate accumulation in desert soils. // Soil science. 1966. 101. 347-360.

230. Gile, L.H., Hawley, J.W. and Grossman R.B. Soils and Geomorphology in the Basin and Range Area of Southern New Mexico. Guidebook to the Desert Project, Memoir 39. New Mexico Bureau of Mines and Mineral Resources, Socorro. 1981.256p.

231. Golyeva A.A. and Khokhlova O.S. Biomorph indicators of human-induced transformation of soils under early nomad burial mounds in southern Russia // Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, v. 20, núm. 3, 2003, p. 283-288.

232. Goudie A.S. Calcrete // Goudie A.S., Pye K. (Eds.) Chemical Sediments and Geomorphology. Academic Press, London, 1983. P.93-131.

233. Gunal, H., Ransom, M.D. Clay illuviation and calcium carbonate accumulation along a precipitation gradient in Kansas // Catena. 2006. V.68 (1). P. 59-69.

234. Haas, H., Haynes, C. Discussion on radiocarbon dates from the Western Desert // In Wendorf. F., Schild, R. (Eds.) Prehistory of the Eastern Sahara. New York. Academic Press, 1980. P. 373-378.

235. Head M.J., Zhou W and Zhou M. Evaluation of 14C ages of organic fractions of paleosols from loess-paleosol sequences near Xian, China // Radiocarbon. 1989. V. 31. No 3. P. 680-694.

236. Houman, B. Morphology, distribution and environmental significance of pedogenic carbonates in relict soils of Tunisia // Global climate change and pedogenic carbonates / edited by R.Lai et al. Lewis Publishers, 2000. P.225-240.

237. Huang, C.-M., Wang, C.-S., Tang, Y. Stable carbon and oxygen isotopes of pedogenic carbonates in ustic vertisols: Implications for paleoenvironmental change //Pedosphere. 2005. V.15 (4). P. 539-544

238. Jaillard B. Les structures rhizomorphes calcaires: modele de reorganization des minéraux du sol par les racines. Institut National de la Recherche Agronomique Laboratoire de Science du Sol, Montpellier, 1987.221 p.

239. Jaillard B., Guyon A. and Maurin A.F. Structure and composition of calcified roots and their identification in calcareous soils // Geoderma. 1991. V.50. Pp. 197-210.

240. Johnson, W.C., Willey, K.L., Macpherson, G.L. 2007. Carbon isotope variation in modem soils of the tallgrass prairie: Analogues for the interpretation of isotopic records derived from paleosols // Quaternary International 162-163, P. 3-20

241. Kelly, E.F., Amundson, R.G., Marino, B.D., Deniro, M.J. 1991. Stable carbon isotopic composition of carbonate in Holocene grassland soils // Soil Science Society of America Journal 55 (6), P. 1651-1658

242. Kemp R.A. Distribution and genesis of calcitic pedofeatures within a rapidly aggrading loess-paleosol sequence in China// Geoderma, 1995. V.65. P.303-316.

243. Khokhlova, O.S., Arlashina, E.A., and Kovalevskaya, I.S. The effect of irrigation on the carbonate status of Chernozems of Central Precaucasus (Russia) // Soil Technology. 1997. V.ll.P. 171-184

244. Khokhlova, O.S., Kovalevskaya, I.S. and Oleynik, S.A. Records of climatic changes in the carbonate profiles of Russian Chernozems // Catena. 2001a. V. 43 (3). P. 203-215.

245. Khoimali, F., Abtahi, A. and Stoops, G. Micromorphology of calcitic features in highly calcareous soils ofFars Province, Southern Iran// Geoderma. 2006. V. 132.N 1-2. P.3M6

246. Klappa C.F. Rhizoliths in terrestrial carbonates: classification, recognition, genesis and significance// Sedimentology. 1980. V.27. P. 613-629.

247. Kovda, I.V., Chichagova, O.A., Golyeva, A.A. and Ryskov, Ya.G. Complex investigation of a soil microcatena across gilgai microrelief to reconstruct environmental changes // Chinese Science Bulletin. 1999. Vol. 44 Supp. P. 230-235.

248. Kovda I.V., Widing L.P., Drees L.R. Micromorphology, submicroscopy and microprobe study of carbonate pedofeatures in a Vertisol dilgai soil complex, South Russia// Catena, 2003. V.54. P.457-476.

249. Kovda, I.V., Mora C.I. and Wilding L.P. Stable isotope compositions of pedogenic carbonates and soil organic matter in a temperate climate Vertisol with gilgai, southern Russia // Geoderma. 2006. V. 136. N 1-2. P. 423-435

250. Kubiena W.L. Micropedology. Collegiate Press, Ames, Iowa, 1938.243P.

251. Kuzyakov, Y., Shevtzova, E. and Pustovoytov, K. Carbonate re-crystallization in soil revealed by 14C labeling: Experiment, model and significance for paleo-environmental reconstructions // Geoderma. 2006. V. 131. N 1-2. P. 45-58

252. Landi, A., Mennut, A.R. and Anderson, D.W. Origin and rate of pedogenic carbonate accumulation in Saskatchewan soils, Canada // Geoderma. 2003. V.117. P.143-156.

253. Levy, R. Precipitation of carbonates in soils in contact with waters undersaturated or oversaturated in respect to calcite // J. Soil Sci. 1980. V. 31. P. 41 -51.

254. Leone, G., Bonadonna, G.F. and Zanchetta, G. Stable isotope record in mollusca and pedogenic carbonate from Late Pliocene soils of Central Italy // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2000. V. 163. Issues 3-4. P. 115-131

255. Loisy, C., Verrecchia, E.P., Dufour, P. Microbial origin for pedogenic micrite associated with a carbonate paleosol (Champagne, France) // Sediment. Geol. 1999. V. 126. P. 193-204

256. Machette, M.N. Calcic soils of the southwestern United States. // Soils and Quaternary Geomorphology of the Southwestern United States. Geological Society of America / Weide, D. (Ed.). Special Paper 203. 1985. P. 1-21.

257. Magaritz, M., and Jahn, R. Pleistocene and Holocene soil carbonates from Lanzarote, Canary Islands, Spain: Paleoclimatic implications // Catena. 1992. V. 19. N6. P. 511-519.

258. Manchanda, M.L., Ahuja, R.L., Khanna, S.S. Genesis of calcium carbonate nodules in soils ofHaryana// J. Indian Soc.Soil.Sci. 1984. V. 32. P: 334-338.

259. Mermut, A.R., Dasog, G.S. Nature and micromorphology of carbonate glaebules in some vertisols of India // Soil Sci. Soc. Am. J. 1986. V. 50. P. 382-390.

260. Mikhailova, E.A., CJ. Post, K. Magrini-Bair, and J.W. Castle. Pedogenic235carbonate concretions in the Russian Chernozem // Soil Sci. 2006. V.171. No 12. P. 981-991.

261. Mikhailova, E.A., and CJ. Post. Stable carbon and oxygen isotopes of soil carbonates at depth in the Russian Chernozem under different land use // Soil Sci. 2006a. V. 171. No 4. P.334-340.

262. Mikhailova, E.A., and C J. Post. Effects of land use on soil inorganic carbon stocks in the Russian Chernozem // J. Environ. Quality. 2006b. V. 35(4). P. 1384-1388.

263. Miller, D.L., Mora, C.L., Driese, S.G. Quaternary climate/ecosystem changes recorded in soil carbonate and soil organic matter in two Texas vertisols //Geological Society of America Abstracts with Programs 32,2000. A62. P. 34-36.

264. Monger, H.C., Cole, D.R., Gish, J.W. and Giordano, T.H. Stable carbon and oxygen isotopes in Quaternary soil carbonates as indicators of ecogeomorphic changes in the northern Chihuahuan Desert, USA. Geoderma. 1998. V. 82. P. 137-172.

265. Mora, C.I., Driese, S.G., and Fastovsky, D.E. Geochemistry and stable isotopes of paleosols // (Geol. Soc. of Am. Short Course Notes), U.T. Stud. Geol. 23.1993.66 p.

266. Mora, C.I., Driese, S.G., and Colarusso, L. Middle to late Paleozoic atmospheric C02 levels from soil carbonate and organic matter // Science. 1996. V. 271. P.' 1105-1107.

267. Mora, C.I., Miller, D.L., Diefendorf, A.F., Stiles, C.A., and Driese, S.G. Climate-isotope relationships in a Modern Vertisol climosequence, coastal Texas // Geol. Soc. Amer. Abstr. Program. 2002. P. 34-36

268. Nordt, L.C., Boutton, T.W., Wilding, L.P., and Hallmark, C.T. Quantifying pedogenic carbonate accumulations using stable carbon isotopes // Geoderma, 1998. V. 82. P.'115-136.

269. Nash, D J. and McLaren, S J. Kalahari valley calcretes: their nature, origins and environmental significance // Quaternary International. 2003. V. 111. P. 3-22.

270. Ortiz, I., Simón, M., Dorronsoro, C., Martín, F., García, I. Soil evolution over the Quaternaiy period in a Mediterranean climate (SE Spain) // Catena. 2002. V.48 (3). P. 131-148.

271. Pendall, E., Amundson, R. The stable isotope chemistry of pedogenic carbonate in an alluvial soil from the Punjab. Soil Science. 1990. V.149. P. 199-211.

272. Pendall, E.G., Harden, J.W., Trumbore, S.E., and Chadwick, O.A. Isotopic approach to soil carbonate dynamics and implications for paleoclimatic interpretaions//Quaternary Research. 1994. V.42. P. 60-71.

273. Phillips, S.E., Self, P.G. Morphology, ciystallography and origin of needle-fiber calcite in Quaternaiy pedogenic calcretes of South Australia // Aust. J. Soil. Res. 1987. V. 25. P. 429-444.

274. Pustovoytov, K.E. Pedogenic carbonate cutans as a record of the Holocene history of relic tundra-steppes of the Upper Kolyma Valley (North-Eastern Asia) // Catena. 1998. V.34. P. 185-195.

275. Pustovoytov, K.E. Pedogenic carbonate cutans on clasts in soils as a record of history of grassland ecosystems // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2002. V.177. P. 199-214.

276. Qiao Y., Huang B., Shen C., Zhou M. 14C dating of loess // Loess and the environment / Lui T., ed. Beijing, China Ocean press. 1985. P. 48-50.

277. Quade, J., Cerling, T., Bowman, J. Systematic variations in the carbon and oxygen isotopic composition along elevation transects in the southern Great Basin, United States // Geological Society of America Bulletin. 1989. V.101. P. 464-475.

278. Quade, J., Cerling, T.E. Stable isotopic evidence for a pedogenic origin of carbonates in trench 14 near Yucca Mountain, Nevada // Science. 1990. V.250 (4987. P. 1549-1552

279. Quade J., Cerling T.E., Bowman J.R. Development of Asian monsoon revealed by marked ecological shift during the latest Miocene in northern Pakistan // Nature. 1989. V. 342. P. 163-165.

280. Quast, A., Hoefs, J., and Paul, J. Pedogenic carbonates as a proxy for palaeo-C02 in the Palaeozoic atmosphere // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2006. V. 242. Issues 1-2. P. 110-125.

281. Rabenhorst, M.G., Wilding, L.P., and West, L. Identification of pedogenic carbonates-using stable carbon isotopes and microfabris analysis // Soil Science Society of America Journal. 1984. V. 48. P.125-132.

282. Reheis, M.C., Sowers, J.M., Maylor, E.M., McFadden, I.D. and Harden, I.W. Morphology and genesis of carbonate soils on the Kyle Canyon fan; Nevada, USA // Geoderma. 1992. V.52. P.303-342.

283. Schaetzl, R.J., Frederick ,W.E., Tornes, E. Secondary carbonates in. three fine and fine-loamy Alfisols in Michigan // Soil Sci. Soc. Am; J. 1996. V.60; P. 18621870. , ; .

284. Sehgal, J.L. and Stoops, G. Pedogenic calcite accumulation in arid and semi-arid regions of the Indo-Gangetic alluvial plain of erstwhile Punjab (India) Their morphology and origin// Geoderma. 1972. V.8. P;59-72.

285. Sikes, N.E. 1994. Early hominid; habitat preferences in East Africa: Paleosol carbon isotopic evidence // Journal of Human Evolution 27 (1-3), P: 25-45 •

286. Slate, JiL., Bull, W.B., Ku T.-L., Shafiqullah, M., Lynch, D.J., and Huang Y.-P.238

287. Soil-carbonate genesis in the Pinacate volcanic field, north-western Mexico // Quaternary Research. 1991. V. 35. P. 400-416.

288. Smith, G.D., McFaul, M. Paleoenvironmental and geoarchaeologic implications of late Quaternary sediments and paleosols: north-central to southwestern San Juan Basin, New Mexico // Geomorphology. 1997. V. 21. P. 107-138.

289. Srivastava, P. Paleoclimatic implications of pedogenic carbonates in Holocene soils of the Gangetic Plains, India // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2001. V. 172, Issues 3-4. P. 207-222

290. Strong, G.E., Giles, J.R.A., Wright, V.P. A Holocene calcrete from North Yorkshire, England: implications for interpreting palaeoclimates using calcretes // Sedimentology. 1992. V.39. P.333-347

291. Tandon, S.K., Kumar, S. Semi-arid/arid zone calcretes: a review. // In: Singhvi, A.K., Derbyshire, E. (Eds.), Paleoenvironmental Reconstruction in Arid Lands. Oxford-DBH, New Delhi, 1999. P. 109-152.

292. Verrecchia, E.P. and Verrecchia, K.E. Needle-fiber calcite: a critical review and a proposed classification // J. Sediment. Res. 1994. V.64. N3. P.* 650-664.

293. Vincent, K., Bull, W., Chadwick, O. 1994. Construction of a soil chronosequence using the thickness of pedogenic carbonate coatings // Journal of239

294. Geological Education. 42. 316-324.

295. Wang, D., Anderson, D.W. Pedogenic carbonate in Chernozemic soils and landscapes of southeastern Saskatchewan // Canadian Journal of Soil Science. 2000. V.80 (2). P. 251-261

296. Wang, Y., Amundson, R, Trumbore, S. Processes controlling the 14C content of soil carbon dioxide: model development // Chemical Geology. 1993. V. 107. P. 225-226.

297. Wang, Y., Amundson, R. and Trumbore, S. A model of 14C02 and its implications for using 14C to date pedogenic carbonate // Geochemica et Cosmochemica Acta. 1994. V.58. P. 393-399.

298. Wang, Y., McDonald, E., Amundson, R., McFadden, L., and Chadwick, O. An isotopic study of soils in chronological sequences of alluvial deposits, Providence mountains, California // Geological Society of America Bulletin. 1996. V.108. P. 379-391.

299. West, L.T., Wilding, L.P., Hallmark, C.T. Calciustolls in central Texas: n. Genesis of calcic and petrocalcic horizons. Soil Sci. Soc. Am. J. 1988. V. 52. P. 1731-1740.

300. Wieder, M., Yaalon, D.H., Effect of matrix composition on carbonate nodule crystallization//Geoderma. 1974. V.ll. P. 95-121.

301. Wieder, M. and Yaalon, D.H. Micromorphological fabrics and developmental stages of carbonate nodular forms related to soil characteristics // Geoderma. 1982. V.28. P. 203-220.

302. Wild, S., Arabi, M. and Leng-Ward, G. Soil-lime reaction* and microstructural development at elevated temperatures // Clay Minerals. 1986. V. 21. P. 279-292.

303. Wild, S., Arabi, M. and Ward, G. L. Fabric development in lime treated clay soils // Ground Engineering. 1989. V. 22. P. 35-37

304. Williams, G., Polach, H. The evaluation of 14C ages for soil carbonate from the arid zone // Earth and Planetary Science Letters. 1969. V.4. P.240-242.

305. Williams, G., Polach, H. Radiocarbon dating of arid zone calcareous paleosols // Geological Society of America Bulletin. 1971. V. 82. P. 3069-3086.

306. Wright, Y.P. The significance of needle-fiber calcite in the Lower Carboniferous palaeosol // Geol.J. 1984. Y.19. P.23-32

307. Wright, Y.P. The role of fungal boimineralization in the formation of Early Carboniferous soil fabrics // Sedimentology. 1986. V.33. P. 831-838

308. Wynn, J.G., Harden, J.W., Fries, T.L. Stable carbon isotope depth profiles and soil organic carbon dynamics in the lower Mississippi Basin // Geoderma. 2006.2401. V.131 (1-2). P. 89-109

309. Wynn, J.G. Carbon isotope fractionation during decomposition of organic matter in soils and paleosols: Implications for paleoecological interpretations of paleosols // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2007. V.251 (3-4). P. 437-448

310. Yaalon, D.H. Studies of the effect of saline irrigation water on calcareous soil. The behaviour of calcium carbonate // The bulletin of the research council of Israel, 1954. V.7. Nn 2-3. P. 115-122

311. Yang, S., Ding, Z., Gu, Z., Sun, J., Xiong, S. 1999. Pedogenic carbonate isotope record of vegetational evolution since late Miocene in Loess Plateau // Chinese Science Bulletin 44 (11), P. 1034-1038

312. Zhou, W., Head, M., Wang, F., Donahue, D., Jull, A. The reliabilty of AMS radiocarbon dating of shells from China // Radiocarbon. 1999. V.41. N4. P. 17-24.1. На правах рукописи052.00 8 013941. ХОХЛОВА Ольга Сергеевна

Информация о работе

Хохлова, Ольга Сергеевна
доктора географических наук
Москва, 2008
ВАК 25.00.23

Диссертация

Карбонатное состояние степных почв как индикатор и память их пространственно-временной изменчивости - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы