 |
|
|
ПАЛЕОКРИОГЕНЕЗ, ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И ЗЕМЛЕДЕЛИЕ |
РКМ и эволюция почв в позднеледниковье и голоцене
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Многолетние исследования в районах, где хорошо развит остаточный палеокриогенный комплекс, включающий реликтовый криогенный микрорельф и крупные псевдоморфозы по повторно-жильным льдам, позволили проследить историю развития почв в течение позднеледниковья и голоцена (Величко, Морозова, 1975, 1994; Величко и др., 1989; Морозова, 1993). При интерпретации полученных данных были использованы также результаты палеокриогенных исследований и палеоботанических данных (Величко и др., 1974; Нейштадт, 1956; Хотинский, 1974 и др.).
Выделены следующие этапы развития почв указанных районов.
Первый этап - протогенный, не моложе 14 тысяч лет. Совпадает с криогенным этапом позднего плейстоцена (ранний дриас и ранее).
В результате криогенных процессов формируется шлировая текстура, которая в дальнейшем способствовала возникновению "полосчатой" текстуры в иллювиальных и более глубоких горизонтах современных почв.
Второй этап - 13,0-11,0 тысяч лет назад. Это время характеризовалось сложными климатическими колебаниями, включало потепление бёллинг, кратковременное похолодание средний дриас и хорошо выраженное потепление аллерёд. Характеризовалось направленной, но с колебаниями, деградацией мерзлоты, перераспределением грунта в оттаивающем слое со сносом его в сторону трещин, замещением льда в полигенетических трещинах минеральной массой с образованием псевдоморфоз по повторножильным льдам. В бёллинге и аллерёде были распространены растительные лесные формации с господством березовых, сосновых и еловых лесов. Очевидно, первые признаки процессов иллювиирования в районах распространения текстурно-дифференцированных почв восходят именно к этой стадии и частично отражены в полосчатой текстуре. Можно предположить, что верхняя часть профилей почв этого возраста подверглась интенсивному разрушению в следующую стадию.
Третий этап - (11,0-10,3 тысяч лет назад) - поздний (молодой) дриас. Для этого этапа было характерно резкое похолодание и континентализация климата при господстве тундровых формаций с рецидивом криогенных процессов, которые привели ко вторичному растрескиванию в верхах псевдоморфоз, дополнительному развитию основы для формирования полосчатой текстуры, накоплению и перераспределению в перигляциальных условиях мелкозема. Мощность аккумулирующего материала в этот период 0,2-0,3 м и 0,8-1 м. За счет трещин наблюдается огрубление механического состава. В это время господствовали открытые степи с резко континентальным климатом. В профилях почв эта стадия не прослеживается, но она проявляется в комплексе литологических особенностей в верхней части горизонта В1 современных почв, в частности, и, прежде всего, в нарастании их мощности.
Четвертый этап - (10,3-8,0 тысяч лет назад) - пребореал и бореал. После переславского похолодания начинается период направленного потепления и увлажнения климата при господстве лесных березовых и сосновых формаций при угнетенном состоянии темнохвойных в бореале. В этот период локально по пониженным участкам еще относительно молодого термокарстового рельефа в некоторых случаях происходит формирование гумусового горизонта [Ah]'. Так, в пределах Трубчевского ключевого участка этот горизонт имеет возраст 9100 ± 160 лет назад (ИГАН-380) и обязан формированию луговой гидроморфной почвы, в составе гумуса которой отсутствуют фульвокислоты, абсолютно преобладают гуминовые кислоты 1-й фракции. По данным спорово-пыльцевого анализа из почвы на месте западин устанавливается обилие кипрейных, луговых видов, свидетельствующих о локальном избыточном увлажнении.
Пятый этап (8,0-6,0 тысяч лет назад) - основная часть атлантического периода. В это время на Русской равнине в условиях теплого и влажного климата получили широкое развитие хвойно-широколиственные леса и шло формирование почв с дифференцированным профилем.
Шестой этап (6,5-5,0 тысяч лет назад) - поздняя атлантика - время почти повсеместного формирования по отрицательным формам древнего криорельефа темноцветного гумусо-аккумулятивного почвообразования. Именно этот горизонт в сложных полигенетических почвах западин представлен как "второй" гумусовый горизонт [Ah] - ВГГ. Комплекс педолого-палеокриогенных исследований с использованием спорово-пыльцевых и радиоуглеродных определений возраста этого горизонта, позволяет утверждать, что ВГГ является реликтом западинных луговых почв, существовавших в сочетании с почвами лесостепи в эпоху термического оптимума голоцена (Иванов, Величко и др., 1994).
Седьмой этап (от 5,0 тысяч лет назад до настоящего времени) - поздний голоцен - суббореальный и субатлантический период. В похолодание суббореального периода (снижение зимних и среднегодовых температур на 2-3°С по сравнению с атлантическим периодом), возможно, на короткий период произошло возобновление сезонных морозобойных процессов по наиболее увлажненным отрицательным формам рельефа.
Это повлекло за собой нарушение сплошности темноцветного горизонта, формирование его сложного нижнего языкового контакта. В последующем при более мягком климате шло формирование современных гумусо-аккумулятивных горизонтов, венчающих разрез голоценовых почв.
В главе 1 настоящей работы уже отмечалось существование и иных схем стадийности развития почв в голоцене. Сопоставление этих схем и их критический анализ выходят за рамки круга задач данной монографии.
РКМ и проблема вторых гумусовых горизонтов
Более ста лет генезис и возраст ВГГ являются предметом дискуссии. Впервые ВГГ выделены в почвах Владимирского ополья в темноцветных почвах полигенетического строения, получивших местное название "юрьевский чернозем". История исследования "юрьевского чернозема" и различные взгляды на генезис и возраст ВГГ приведены в разделе "Владимирский ключевой район" данной монографии. В дальнейшем было установлено более широкое распространение почв с ВГГ в центральных районах Русской равнины, в Западной Сибири (Добровольский и др., 1969; Тюрюканов, Быстрицкая, 1971; Хантулев, Гагарина, 1972; Добровольский, Урусевская, 1984 и др.).
Несмотря на давнюю историю исследований и прогресс в области эволюционного почвоведения, неоднозначность трактовки возраста и генезиса ВГГ существует и в настоящее время. Объективная и исчерпывающая информация о существующих в настоящее время взглядах на генезис и возраст ВГГ приводится в статьях Н.А. Караваевой и др. (1986), Турсиной и др. (1986). Сейчас наиболее распространены версии о мерзлотно-гидроморфной природе ВГГ и их позднеледниковом возрасте (Алифанов, 1992; Макеев, Дубровина, 1990), лугово-степной природе и среднеголоценовом возрасте (Александровский, 1983, 1995).
Главным аргументом в пользу позднеледникового возраста ВГГ Владимирского и других ополий Русской равнины является представление о криоморфных, по мнению В.М. Алифанова и А.О. Макеева, признаках, что основывается, прежде всего, на морфологических особенностях нижнего контакта ВГГ. По мнению В.М. Алифанова, языковатый характер нижнего контакта ВГГ отражает его криоморфный генезис, морозобойную природу. Напомним, что по нашим данным подобная языковатость не связана с полигонально-блочным микрорельфом и является результатом палеокрио- генных процессов второго порядка. Подобные визуальные признаки криоморфизма, по мнению указанных авторов, являются главным аргументом позднеледникового (позд- неплейстоценового) возраста ВГГ, что позволяет им считать омоложенными полученные для этих горизонтов радиоуглеродные даты.
Применение палеогеографических методов при изучении генезиса вторых гумусовых горизонтов полигенетических почв трех ключевых участков центра Русской равнины позволило авторам предлагаемой монографии при участии Э.М. Зеликсон и О.А. Чичаговой получить следующие выводы относительно условий формирования, генезиса и возраста ВГГ.
Установлено, что на широких пространствах средней и северной полосы Русской равнины, в том числе и в рассматриваемых районах, палеокриогенный микрорельф является основным фактором формирования мелкой пространственной неоднородности, пятнистости современного почвенного покрова. Разные генетические типы палеокриогенного микрорельефа, обладающие к тому же неодинаковой морфологической выраженностью, формируют разные типы структур почвенного покрова. Палео- криогенный микрорельф предопределяет смену типов почв в пространстве на низком таксономическом уровне на расстоянии нескольких десятков метров. Эти почвы являются контрастными по своим свойствам, режиму увлажнения, потенциальному плодородию. Темноцветные почвы со сложным строением гумусового профиля, включающего реликтовый второй гумусовый горизонт, приурочены к западинам и ложбинам палеокриорельефа. Ниже ВГГ, как правило, располагается профиль более древней ископаемой почвы, представленный горизонтами А2-В, или В,. На блоках- повышениях строение почвенных профилей значительно упрощается, ВГГ отсутствует.
Микростроение ВГГ, приуроченного к западинам, практически во всех исследованных разрезах характеризуется темно-серой (до черной) окраской почвенной массы, рыхлым, хорошо агрегированным микросложением. Элементарное микростроение - пылевато-плазменное. Плазма - глинисто-гумусовая, темно-серая, изотропная. Гумус скоагулирован, темно-серой окраски, виден также в виде тяжей и хлопьев. Встречаются железистые пленки и микроортштейны. Микроморфологические признаки миграции глинисто-гумусовой плазмы не просматриваются.
Состав органического вещества ВГГ характеризуется преобладанием гуминовых кислот над фульвокислотами, преобладанием в составе гумуса ВГГ 1-й фракции гуминовых кислот при небольшом негидролизуемом остатке, высокой оптической плотностью, ароматичностью.
По данным изучения свойств гумуса ВГГ западинных почв можно сделать вывод, что ведущим почвообразовательным процессом во время их образования был процесс аккумуляции гуматного гумуса. В условиях повышенного гидроморфизма по западинам шло образование интразональных гумусовых профилей луговых и лугово-черноземных почв.
Радиоуглеродное датирование препаратов гумусовых веществ из ВГГ позволило установить, что стадия темноцветного почвообразования относится ко второй половине атлантического периода голоцена. Основной массив дат расположен в интервале 6,0-5,0 тысяч лет назад (9). Такая сходимость радиоуглеродных дат темноцветных горизонтов свидетельствует о хорошей сохранности гумуса темноцветной стадии и достоверности радиоуглеродных дат для гуминовых кислот.
Спорово-пыльцевые спектры второго гумусового горизонта в разрезах Владимирского ключевого участка характеризуются примерно равным содержанием пыльцы древесных пород и трав, что обусловлено как характером растительности (ополье), так и селективностью почвенных спектров.
Во время формирования ВГГ на прилегающей территории были распространены смешанные леса (содержание пыльцы древесных - 52% - максимальное по разрезу) с большим участием березы и с заметной ролью широколиственных пород (максимум пыльцы широколиственных), главным образом липы - 19%.
Спектры ВГГ свидетельствуют об оптимальных климатических условиях во время его формирования, которое происходило в атлантический период.
Растительность Смоленского ключевого участка в период формирования второго гумусового горизонта, судя по данным разреза Пригорское, имела сходный характер. Возраст ВГГ, так же как и на Владимирском ключевом участке, - атлантический период голоцена.
На Трубчевском ключевом участке во время формирования ВГГ растительный покров лесостепного типа представлял собой сочетание лесных и травянистых сообществ. В породном составе лесов преобладали береза и дуб. Большая роль дуба (содержание его пыльцы в спектрах ВГГ достигает 28%) и широколиственных пород в целом (44%) отличает спектры ВГГ Трубчевского ключевого участка от спектров одновозрастных горизонтов из более северных районов. Максимум пыльцы широколиственных пород в спектрах ВГГ свидетельствует о его формировании в атлантический период голоцена.
Радиоуглеродный возраст вторых гумусовых горизонтов (ВГГ) почв понижений палеокриорельефа на территории ополий Русской равнины Почва, местонахождение Глубина, Тип Лабораторный номер Возраст, лет назад разреза см образца Дерново-подзолистая почва с 44-55 Сумма ГК ИГАН-540 5110 ± 50 ВГГ, с. Кучино Смоленской обл., разр. 4-82 Дерново-подзолистая почва с ре 30-35 ИГАН-463 4340±120 ликтовым гумусовым горизон том, с. Кучино Смоленской обл., разр. II-80-la Дерново-подзолистая почва с 35-40 " ИГАН-1395 5160 ±90 ВГГ, с. Пригорское Смоленской обл., разр. 91-2 Полигенетическая почва запа 100-110 ИГАН-379 5930±130 дин, с. Голубча Брянской обл. Полигенетическая почва запа 50-60 ИГАН-1141 6130 ± 100 дин, с. Даниловское Владимир ской обл. Почва с ВГГ, погребенная под 70-100 и ИГАН-174 5150± 100 слоем делювиальных отложений, к югу от г. Суздаль Владимир ской обл. (Александровский, 1983) Почва с ВГГ, Владимирская обл. Нет дан " Лаборатория кафед 1)6020 ±230 (Алифаиов, 1986) ных ры палеогеографии и общей физической географии МГУ (не указаны лабораторные номера) 2) 5920 ± 200
В целом с учетом результатов радиоуглеродного датирования, образование ВГГ следует отнести ко второй половине атлантики (что согласуется с характером спектров, в частности - с преобладанием пыльцы липы в составе широколиственных пород). Распространение ВГГ по отрицательным формам рельефа на фоне мезофильной травянистой растительности позволяет утверждать, что они принадлежали луговым западинным почвам.
Таким образом, палеопочвенные и палеогеографические данные не подтверждают криоморфную или мерзлотно-гидроморфную природу ВГГ. Тем не менее, наличие хорошо выраженного языковатого нижнего контакта, которому приписывается моро- зобойная природа, требует специального обсуждения.
Известно, что для голоценовых почв средней полосы Русской равнины, развитых на покровных суглинках и лёссовых породах, характерным признаком является наличие в пределах их профилей структурных (мелкополигональных) деформаций. Хорошо известны такие деформации и для серых лесных почв с ВГГ в опольях, приуроченные в основном к отрицательным формам (ложбинам, западинам) РКМ. Морфологические параметры деформаций у основания ВГГ (вертикальные размеры, как правило, не более 1,0-1,5 м, размеры полигонов до 1,5-2,5 м, ширина наверху - несколько сантиметров, часто отчетливая вертикальная слоистость заполнения) позволяют диагностировать их только как грунтовые жилы слоя сезонного промерзания, возможно, в комбинации с трещинами усыхания, которые не свидетельствуют о существовании многолетней мерзлоты в период их образования.
Время их формирования представляет особый интерес. Имеющиеся представления об их позднеледниковом возрасте не учитывают сложной динамики климатических условий во второй половине голоцена на Русской равнине. Так, например, на севере Европейской части России после фазы климатического оптимума (6,0-5,5 тыс. лет назад) в экстремальную фазу похолодания суббореала (4,5 тыс. лет назад) произошло резкое (в геологическом масштабе времени) понижение как средних температур воздуха января приблизительно на 6°С, так и среднегодовых температур воздуха на 4°С (Климанов, 1994). Такое похолодание во второй половине голоцена обусловило на территориях к северу от Полярного круга новообразование многолетнемерзлых толщ мощностью до 20-50 м и более в тех районах, где она протаяла в климатический оптимум (Суходольский, Соловьев, 1988). Не могло это похолодание не отразиться, конечно, и в более южных районах - средней полосе Русской равнины, где снижение температур января и среднегодовых составило 3,0-3,5°С по сравнению с климатическим оптимумом голоцена и 1,5-2°С по сравнению с современностью (Климанов, 1994).
В настоящее время среднегодовые температуры грунтов в районе Владимирского ключевого участка составляют около +6°С. В случае снижения среднегодовых температур воздуха здесь на 2°С следует ожидать такого же понижения и температур грунта. Район-аналог с температурами грунта +4°С расположен на 600-700 км к северу от бассейна Северной Двины, т.е. вблизи южной границы распространения перелетков и вблизи того района сезонной мерзлоты на Русской равнине, где процесс морозобойного растрескивания грунтов наиболее вероятен (Дунаева, 1988).
Таким образом, имеются предпосылки считать, что при суббореальном похолодании климата в отрицательных формах (ложбины, западины) палеокриогенного микрорельефа, образовавшегося на границе плейстоцена и голоцена, в относительно влажных и гумусированных (органогенных) отложениях при сезонном промерзании процесс морозобойного растрескивания определил языковатый, трещинный характер нижнего контакта ВГГ.
Криоморфная или мерзлотно-гидроморфная природа ВГГ не находит подтверждения также и в палеогеографической обстановке конца плейстоцена на Русской равнине и геокриологических условиях этого времени. Точка зрения о существовании палео- гидроморфных признаков в почвах Русской равнины, обусловленных большой обводненностью за счет таяния многолетней мерзлоты, опровергается фактами, говорящими о существовании в это время существенно иных палеогеографических условий. Благодаря исследованию особенностей палеокриогенного комплекса на Трубчевском ключевом участке был получен новый фактический материал, дополняющий представления о специфике многолетней мерзлоты на Русской равнине и в позднем плейстоцене (Порожнякова, 1990). По существующим в геокриологии методическим приемам (Цытович, 1973; Марахтанов, 1978) была определена суммарная льдонасыщенность горизонта валдайского лёсса, соответствующего этому периоду. Суммарная объемная палеольдистость не превышала 27%. Таким образом, многолетнемерзлые породы во время заключительного позднеплейстоценового этапа криогенеза отличались чрезвычайно невысокой общей льдистостью. При оттаивании мерзлоты возникали небольшие очаги термокарстовой переработки, что исключало возможность их глубинного воздействия на лёссовую толщу и, тем более, наличие глубокой обводненности территории. Последнее возможно при величине суммарной льдонасыщенности, достигающей гораздо больших значений - 80-90% (Томирдиаро, 1980). Эти данные хорошо согласуются с выдвинутым А.А. Величко (1958; 1973а) положением о существовании "сухой" мерзлоты в позднем плейстоцене на Русской равнине.
Итак, комплексными педолого-палеогеографическими исследованиями в пределах трех лёссовых ополий Русской равнины было установлено, что вторые гумусовые горизонты полигенетических почв приурочены к понижениям реликтового криогенного микрорельфа, основа которого была сформирована 14—10 тыс. лет назад.
Радиоуглеродное датирование, палеопедологические и палинологические исследования ВГГ однозначно свидетельствуют о палеогеографических особенностях и времени их формирования: ВГГ принадлежали луговым западинным почвам атлантического периода голоцена.
|
|
|
|
К содержанию книги: Криогенез почв
|
Последние добавления:
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков
Книги по русской истории Император Пётр Первый