Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. История палеогеографических исследований, четвертичная история и физико-географическая характеристика юго-восточной части Балтийского региона 10
1.1 Состояние изученности палеогеографии позднего неоплейстоцена и голоцена юго-восточной части Балтийского региона 10
1.2. Состояние изученности палеогеографии позднего неоплейстоцена и голоцена юго-восточной части Балтийского региона (Калининградская область) 20
1.3. Современные природные условия юго-восточной части Балтийского региона (Калининградская область) 225
1.3.1. Геологическое строение 225
1.3.2 Геоморфологическое описание 27
1.3.3 Климатические условия 29
1.3.4 Гидрология поверхностных вод 32
1.3.5 Почвенный и растительный покров 33
1.3.7. Ландшафтное районирование 37
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 422
2.1. Обоснование выбора опорных объектов исследования 422
2.2. Полевые методы исследований 49
2.3 Методы обработки фактического материала 52
2.3.1. Литология и стратиграфия 52
2.3.2. Споро-пыльцевой анализ
2.3.3. Диатомовый анализ. 56
2.3.4. Геохронология 57
ГЛАВА 3. Лито-, био-, хроностратиграфия донных отложений озер и болот Виштынецкой возвышенности 60
3.1. Литостратиграфия 60
3.2. Биостратиграфия 73
3.3. Хроностратиграфия 81
ГЛАВА 4. Реконструкция природных обстановок в юго-восточной части Балтийского региона в конце неоплейстоцена и в голоцене 85
4.1 Формирование озер и болот Виштынецкой возвышенности и развитие седиментационных процессов в позднем неоплейстоцене и в голоцене. 85
4.2. Реконструкция изменений природных условий на территории Виштынецкой возвышенности в позднем неоплейстоцене и в голоцене . 92
4.2.1. Реконструкция изменений природных условий в позднем неоплейстоцене и в голоцене по данным изучения донных отложений оз. Камышового 92
4.2.2. Реконструкция изменений природных условий в позднем неоплейстоцене и в голоцене по данным изучения донных отложений оз. Чистого. 99
4.2.3. Корреляция лито-, био-, хроностратиграфии донных отложений изученных озер. 107
4.3. Реконструкция природных обстановок в позднем неоплейстоцене и в голоцене в юго-восточной части Балтийского региона. 111
Заключение 129
Список использованной литературы 132
- Современные природные условия юго-восточной части Балтийского региона (Калининградская область)
- Методы обработки фактического материала
- Биостратиграфия
- Реконструкция изменений природных условий на территории Виштынецкой возвышенности в позднем неоплейстоцене и в голоцене
Введение к работе
Актуальность.
Проблеме палеогеографии юго-восточной части Балтийского региона посвящены многочисленные работы отечественных и зарубежных исследователей последних 150 лет. К настоящему времени выявлены особенности формирования и развития ландшафтов и их компонентов на территории современной Польши и Литвы, и только в пределах Калининградской области эти процессы оставались недостаточно изученными. В отличие от исследований, проведенных на территории Польши и Литвы, работы по Калининградской области касались преимущественно процессов, происходивших в голоцене. Из всех исследований по региону нет ни одного, посвященного позднему неоплейстоцену, наименее изученному и наиболее дискуссионному периоду. Переходное положение района исследования между широколиственными и хвойными лесами обеспечивает возможность рассмотрения его как ключевого недостающего звена для обобщения накопленных данных и создания целостной палеогеографической реконструкции юго-восточной части Балтийского региона для голоцена и позднего неоплейстоцена.
Одним из методов выявления палеоклиматической и палеогеографической изменчивости является комплексное изучение разрезов донных отложений озер и болот. Не меньший интерес представляет собой образование озерных котловин и процессы их дальнейшего развития. Комплексный палеолимнологический анализ непрерывных кернов донных отложений позволяет оценить пространственно-временную изменчивость процессов седиментации в озерных котловинах и болотах и одновременно проследить динамику природных условий в исследуемой части Балтийского региона в позднем неоплейстоцене и в голоцене.
Объект исследования: донные отложения озер и болот Виштынецкой возвышенности.
Предмет исследования: природные условия и процессы в позднем неоплейстоцене и голоцене в юго-восточной части Балтийского региона.
Цель работы: выявить динамику природных условий и типов осадконакопления в озерных котловинах юго-восточной части Балтийского региона в позднем неоплейстоцене и голоцене.
Для достижения заявленной цели были поставлены и решены следующие
задачи:
проанализировать уровень палеогеографической изученности юго-восточной части Балтийского региона;
выявить особенности лито-, био-, и хроностратиграфии донных отложений озёр и болот Виштынецкой возвышенности (Калининградская область, Россия);
выполнить реконструкцию изменений природных условий в юго-восточной части Балтийского региона в позднем неоплейстоцене и в голоцене;
Теоретической основой исследования являются фундаментальные труды российских и зарубежных авторов в области палеогеографии, палеолимнологии и эволюционной географии: Блажчишина А.И., Величко А.А., Гуделис В., Квасова Д.Д., Маркова К.К., Серебрянного Л.Р., Субетто Д.А., Хотинского Н.А., Якушко
О.Ф., Bitinas A., Bjrck S., Damuyt A., Gaigalas A., Gelumbauskaite L., Kalm V., Kabailien M., Ralsk-Jasiewiczowa M., Stanikait M., Uscinowicz S. и других.
Фактический материал и методы исследования. В основу диссертационной работы были положены материалы, полученные лично соискателем в результате полевых и лабораторных изысканий с 2011 по 2015 гг. В ходе полевых работ автором выполнен отбор и описание разрезов донных отложений озер Камышового, Проточного и Чистого, а также болота Шомбрух; произведена батиметрическая съемка озер. В лабораторных условиях выполнены литолого-стратиграфический, геохимический, палинологический, диатомовый анализы, и определен возраст радиометрическими методами. За все время работ (6 экспедиций) было отобрано и описано более 100 погонных метров донных отложений озер и болот, получено 25 радиоуглеродных датировок, определен элементарный состав 483 образцов, что в общей сложности дает 12075 элементоопределений. Составлены и описаны 2 палинограммы, 1 диаграмма по диатомовым водорослям, определены потери массы при прокаливании для 414 образцов.
Положения, выносимые на защиту:
-
Разрез донных отложений оз. Камышового, отражающий более 15000 лет естественной истории предлагается использовать как стратотипический для юго-восточной части Балтийского региона.
-
Озёра Виштынецкой возвышенности, расположенные на отметках выше 170 м над у.м. (оз. Камышовое, оз. Чистое), сформировались в интервале времени 16500 - 15500 л.н. Озёра расположенные ниже 170 м имеют более молодой возраст и сформировались не ранее 12400 лет назад.
-
С момента дегляциации территории Виштынецкой возвышенности до начала голоцена в развитии природных процессов прослеживается следующая периодичность: ранний дриас (17000-16000 л.н. по 13700 л.н.), аллерёд (13700-12800 л.н.), поздний дриас (12800-11800 л.н.), пребореал (11800 - 10200 л.н.).
-
Авторские палеогеографические картосхемы, отображающие процесс дегляциации, динамику пра-Балтийского и Балтийского моря и изменение типов осадконакопления озер и болот ЮВ части Балтийского региона.
Научная новизна.
Впервые:
- проведены комплексные исследования донных отложений озер Виштынецкой
возвышенности (Калининградская область);
- исследованы позднеплейстоценовые озерно-ледниковые отложения для
континентальной части региона;
- определен возраст возникновения наиболее древних озер Виштынецкой группы;
сформулирована гипотеза о большей площади Виштынецкого озера в позднем неоплейстоцене;
проведена реконструкция развития природно-климатических обстановок в ЮВ части Балтийского региона;
в толще донных отложений обнаружен горизонт, свидетельствующий о ведении подсечно-огневого земледелия, что подтверждается геохимическим, литологическим и палинологическим анализами;
Обоснованность и достоверность результатов исследования базируется на необходимом и достаточном количестве исходных материалов, применении комплексного (междисциплинарного) подхода. Отбор и подготовка проб к анализу проводились в соответствии с ГОСТом (ГОСТ 17.1.5.01-80; ГОСТ 17.4.4.02-84;).
Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в уточнении, детализации и дополнении данных по изменениям природно-климатических условий в позднем неоплейстоцене и в голоцене в юго-восточной части Балтийского региона. Полученные материалы имеют важное значение для изучения динамики природных обстановок и построения региональных и глобальных реконструкций природно-климатических изменений в позднем неоплейстоцене и в голоцене. Сформулирована гипотеза о большей площади пра-Виштынецкого озера в период позднего неоплейстоцена.
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы для корреляции кернов донных отложений и построения региональных реконструкций изменения природных условий. Полученные данные об использовании 2500 лет назад подсечно-огневого земледелия на территории исследования могут быть использованы в ходе археологических изысканий. Результаты исследования используются в учебном и научном процессах РГПУ им. А.И. Герцена. Практическая часть исследования опубликована в рецензируемых изданиях, входящих в перечень ВАК, и поступила в базу данных по озерам мира WORLDLAKE. Материалы исследования переданы в управление Природного парка «Виштынецкий» по просьбе его руководства.
Личный вклад автора. Обоснование концепции исследования, сбор полевого материала, включая самостоятельную организацию трех экспедиций, пробоподготовка, геохимический анализ образцов, определение органического вещества, реконструкция истории озер и болот выполнены при непосредственном участии автора на базе Лаборатории геохимии окружающей среды им. А.Е. Ферсмана и Лаборатории геохронологии СПбГУ. Исследование поддержано научно-исследователькими грантами РФФИ, в которых автор принимал участие (12-05-33013 Мол_а_вед, 13-05-41457 РГО_а, 15-35-50721 Мол_нр). Соискатель участвовал в составлении отчетов по научно-исследовательским проектам, в подготовке статей и докладов для всероссийских и международных конференций.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации изложены в 5 печатных работах, из них 4 в рецензируемых изданиях из списка ВАК, 1 входит в базу данных Scopus и Web of Science. Результаты исследований доложены на Международной научно-практической конференции LXV Герценовские чтения (Санкт-Петербург, 2012); IV Молодежной научной школе-семинаре и конференции (Курск, 2012); Международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития» (Одесса, 2012); III Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Динамика современных экосистем в голоцене» (Казань, 2013); VIII всероссийском совещании по изучению четвертичного периода: «Фундаментальные проблемы квартера, итоги изучения и основные направления дальнейших исследований» (Ростов-на-Дону, 2013), International conference «Paleoslandscapes from Saalian to Weichselian» (Vilnus-Trakai, 2013); INQUA Early
Career Researcher Inter-Congress Meeting (Wollongong, Australia, 1-6 December, 2013); International conference «The environmental and socio-economic response in the Southern Baltic region» (Szczecin, Poland, 2014); International conference & young scientists school «Paleolimnology of Northern Eurasia» (Petrozavodsk 2014); IX всероссийском совещании по изучению четвертичного периода «Фундаментальные проблемы квартера. Итоги изучения и основные направления дальнейших исследований» (Иркутск, 2015); INQUA Peribaltic working group meeting and international Field Symposium «Quaternary geology and modern questions» (Utrecht, Netherlands, 2015); XXI Международная научная конференция (школа) по морской геологии (Москва, 2015); Международной научно-практической конференции LXIX Герценовские чтения (Санкт-Петербург, 2016).
Содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем работы составляет 150 страниц, включая 11 таблиц и 34 рисунка. Библиографический список включает 161 источник, в том числе 105 на иностранных языках.
Современные природные условия юго-восточной части Балтийского региона (Калининградская область)
На территории Юго-Восточной части Балтийского региона исследования в области палеогеографии ведутся более 150 лет. В зависимости от государственной принадлежности территории и уровня развития используемых методов условно можно выделить три периода: прусский (до 1945г.), советский (1945г. – 1990 г.) и современный.
Прусский период (середина XIX в – 1945 г.) связан с подробным для того времени изучением торфяных отложений на побережье и, в особенности, в дельте р. Немана. В 1869 годы вышла работа Берендта (Berendt, 1869), в которой рассмотрены факторы формирования Нижненеманской низменности. В 1897 году выходит статья, обобщающая все известные на тот момент материалы по болотам, в результате чего выполнена классификация болот по провинциям (Jentzsch, 1879); в фундаментальных работах К. Вебера освещается строение торфяной толщи болот, расположенных в дельте Немана и болота Свиного (Weber, 1902, 1908). Х. Гамс и С. Руофф опубликовали монографию, в которой построена реконструкция изменения растительности болотного массива Целау, основанная на литостратиграфическом и палинологическом анализе (Gams & Ruoff, 1929); в 1931 г. вышла обобщающая работа Стеффена, в которой рассмотрена история изменения растительности и климата с момента дегляциации, охарактеризован каждый период голоцена (Steffen, 1931); в 1932 году Х. Гамс опубликовал результаты исследований по болотам Куршской косы, основанные на палинологическом анализе (Gams, 1932); в 1934 году написана диссертация В. Бенрата в которой обобщены и дополнены материалы по изучению торфов Куршского залива (Benrath, 1934); в 30-40 ых гг. XX в. Х. Гросс на основе палинологического изучения торфяников разработал схему природно-климатической периодизации поздне- и послеледниковья, дал характеристику климатическим условиям каждого выделенного им этапа, описал смену типов растительности на территории Восточной Пруссии (Gross, 1938, 1943).
Советский период (1945-1990 г.) характеризуется, в основном, рассмотрением вопросов дегляциации региона, исследованием изменений климатических условий и типов растительности и обобщающей исследовательской деятельностью. Комплексных анализов донных отложений озер и болот континентальной части региона с подробной хронологической привязкой не проводилось. Вопросы позднеплейстоценовой и голоценовой истории развития природы Калининградской области в той или иной степени активно изучались многими видными отечественными учеными и специалистами сопредельных территорий. В этот период выходят в свет труды «Четвертичный период» (Марков и др., 1967), «Палеогеография и радиохронология Восточной Прибалтики на рубеже раннего и среднего голоцена» (Серебряный, 1969), «Некоторые итоги исследований палеогеографии и абсолютной геохронологии позднего этапа последней ледниковой эпохи в Прибалтике» (Вайтекунас, Пуннинг, 1970); Динамика растительности и климата раскрыта Хотинским Н.А. в монографии «Голоцен северной Евразии» (1977); вопросы динамики ледникового покрова, геологии, геоморфологии и растительности Юго-Восточной Прибалтики нашли отражение в атласе-монографии И.П. Герасимова и А.А. Величко «Палеогеография Европы за последние 100 тысяч лет» (1982), а также в ряде статей В. Гуделиса (1954, 1958, 1976); история развития гидросети региона отражена в монографии Д.Д. Квасова «Позднечетвертичная история крупных озер и внутренних морей Восточной Европы» (1975), а также в статьях Р. Кунскаса (1970), А.В. Басаликаса (1967). Смена климатических условий и типов растительности изучались М. Кабайлене (1965) и А. Сейбутисом (1971). Отдельные моменты и вопросы, связанные с палеогеографией рассматриваемого региона, опубликованы в научных сборниках Baltica.
Современный период. Начиная с 1990-ых годов, исследователи из Польши и Литвы углубленно и обширно исследуют свои территории, придерживаясь комплексного подхода и стратегии анализов с высокой степенью разрешения. Относительно этих исследований, Калининградская область начинает выглядеть недостаточно изученной. В это время проводятся работы по изучению плейстоцен-голоценовой динамики Балтийского моря, изменений береговых линий Калиининградской области и формирования кос (Блажчишин, 1994; Литвин, 1999, Бадюкова и др., 2006, 2007); формирование и развитие почвенного покрова (Салихова, 1995). Ряд вопросов, косвенно касающихся развития геосистем Калининградской области в неоплейстоцене и голоцене, освещен в трудах литовских и польских специалистов: Л. Старкеля (1994), М. Ральской-Ясевичевой (1994), Т. Мадейской (1994,1999), М. Кабайлене(1998) и др.
Также необходимо отметить пять диссертационных исследований, посвященных палеогеографии региона.
Диссертация Н.Н. Лазаревой «Ландшафты Калининградской области и история их формирования» (1994). В своей работе Н.Н. Лазарева рассматривает историю развития растительности Калининградской области в голоцене на основе палинологического анализа, уделяя особое внимание субатлантическому периоду. Достоинством работы является подробное ландшафтное районирование Калининградской области, основанное на многолетних полевых изысканиях автора.
Диссертация Л.Ф. Юспиной «Палеогеография Балтийского моря (по данным палинологии верхнечетвертичной осадочной толщи)» (2001). В своей работе Л.Ф. Юспина приводит составленные ей палинограммы колонок морских донных отложений Ароконского, Гданьского, Готландского, Западно-Готландского бассейнов и Рижского залива. Более того, к каждому из перечисленных объектов составлено литологическое описание и рассчитана скорость осадконакопления. Полученный колоссальный материал позволил автору построить подробную палеогеографическую реконструкцию околобалтийских ландшафтов.
Диссертация О.А. Дружининой «Взаимодействие природы и общества в междуречье Немана и Вислы на рубеже неоплейстоцена и голоцена», (2005). Данное исследование направлено на решение проблемы развития и взаимодействия природы и общества территории региона в позднем неоплейстоцене и раннем голоцене. В работе выполнена систематизация и обобщение всех известных на тот момент материалов по первобытной археологии и палеогеографии региона.
Методы обработки фактического материала
Для детального изучения динамики природно-климатических обстановок в позднем неоплейстоцене и в голоцене в юго-восточной части Балтийского региона были выбраны опорные объекты – озера и болото, расположенные на разных гипсометрических отметках наименее изученного, но наиболее древнего физико-географического района области -Виштынецкой возвышенности.
Для реализации поставленных задач, в период с 2011-2015 годы были проведены полевые работы по отбору и описанию разрезов донных отложений озер Камышового, Проточного и Чистого, а также болота Шомбрух. Полевые исследования на каждом из опорных объектов включали в себя выбор оптимального для пробоотбора места, батиметрическую съемку для озер, фиксирование координат скважины GPS-навигатором, пробоотбор, первичное литологическое описание, детальную фото документацию отобранного материала и упаковку полученных образцов для транспортировки.
Пробоотбор производился в соответствии со стандартной методике (ГОСТ 17.1.5.01-80), за исключением пункта 2.2.2 «Требование к месту отбора донных отложений». Отклонение от данного пункта связано с ограниченной длиной бурового оборудования (12 м) и большей мощностью отложений в точке с максимальной глубиной. Совершая пробоотбор на максимальной глубине позднеплейстоценовые отложения, наиболее интересные для исследования, не были бы отобраны.
Для определения абсолютного возраста донных отложений озер и болот применялся радиоуглеродный (изотопно-углеродный) метод. Содержание органического вещества (далее ОВ) измерялось методом потерь при прокаливании. Споро-пыльцевой метод использовался для определения видовой динамики растительности, диатомовый – для определения кислотно 43 щелочных условий и изменения глубины озер. Измерение массовой доли химических элементов в порошковых пробах донных отложений было произведено методом рентгенофлуоресцентного анализа. Интерпретация геохимических данных проводилась статистическими методами корреляционного и факторного анализов с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0.
Во время работ (6 экспедиций) было отобрано более 100 погонных метров отложений озер и болот, получено 25 радиоуглеродных датировок, определен элементарный состав 483 образцов, что в общей сложности дает 12075 элементоопределений, составлены и описаны 2 палинограммы, 1 диаграмма по диатомовым водорослям, определены потери при прокаливании при 550 С для 414 образцов.
Выработка концепции исследования, сбор полевого материала, включая самостоятельную организацию 3 экспедиций, пробоподготовка, геохимический анализ образцов, определение потерь при прокаливании, реконструкция формирования изученных объектов выполнены при непосредственном участии автора, лабораторные анализы проводились на базе лаборатории геохимии окружающей среды им. А.Е. Ферсмана и лаборатории геохронологии СПбГУ.
Споро-пыльцевой анализ донных отложений оз. Камышового проводился сотрудником научно-исследовательского центра Природопользования (Вильнюс, Литва) Станчинкайте М. (Stanikait M.), диатомовый анализ выполнен сотрудником кафедры наук о Земле Вильнюсовского университета Вайкувенте Г. (Vaikutien G.), радиоуглеродный анализ проводился в лаборатории геохронологии СПбГУ д.г-м.н. Арслановым Х.А., а также в лаборатории университета г. Познань (Польша) и в лаборатории геохимии окружающей среды им. А.Е. Ферсмана, заключение по геохимическому анализу составлено к.г-м. н. Кульковой М.А. Спорово-пыльцевой анализ оз. Чистого проводился к.б.н. Лавровой Н.Б, научным сотрудником лаборатории региональной геологии и геодинамики Института геологии КарНЦ РАН.
Мощнейшим фактором, оказавшим влияние на формирование рельефа изучаемой территории, было позднеплейстоценовое Валдайское оледенение, а именно Юлжно-Литовская (Вепская) и Средне-Литовская (Крестецкая) стадии дегляциации (Лазарева, 1994), поэтому, с точки зрения изучения наиболее древних отложений, наиболее интересными являются объекты Виштынецкой возвышенности, как первой освободившейся ото льда территории на изучаемой площади. Нами было изучено четыре объекта в пределах Виштынецкой конечно-моренной возвышенности (рис. 10). Рельеф этой территории отличается значительной расчлененностью и представляет собой чередование отдельных холмов, массивов, гряд, межгрядовых ложбин, впадин и верховьев рек. Отложения, слагающие рельеф, мозаичны: большей частью это слоистые флювиогляциальные пески с прослойками гравия, иногда перекрытые валунными суглинками. Понижения между холмами часто заболочены, наиболее крупные заняты озерами. Происхождение большинства водоемов Виштынецкой возвышенности связано с процессами дегляциации данного природного района. В климатическом отношении территория отличается наибольшей континентальностью по сравнению с другими частями Калининградской области, со среднегодовым количеством осадков менее 700 мм. Преобладающий тип почв – дерново-слабо и скрыто-подзолистые, под различными типами лесной растительности – светлыми сосновыми борами, ельниками, участками широколиственного леса и черноольшанниками. (Географический атлас…, 2003).
Биостратиграфия
Подготовка образцов для изучения диатомовых водорослей проходила по стандартной методике (Battarbee, 1986). Образцы изучались под световым микроскопом "Никон" (1000-кратное увеличение). Классификация и идентификация видов диатомовых водорослей проводилось на основе фундаментальной таксономической работы Краммера и Ланге-Берталота (Krammer & Lange-Bertalot, 1986-1991). Последовательность из наиболее частых и экологически значимых таксонов представлена в виде процентов от общей суммы выявленных диатомовых водорослей. Для того, чтобы описать палеоэкологические условия водоема, виды диатомей делятся на экологические группы (Van Dam et al., 1994; Лосева., 2000; Barinova et al., 2006). Первая классификация диатомовых водорослей выделяется в соответствии с их толерантностью к кислотности воды и включает 4 группы (Van Dam, 1994): 1) алкалинобионтики (alkalibiontic) – водоросли, обитающие в щелочной среде при рН 7; 2) алкалинофилы (alkaliphilous) -водоросли, обитающие в щелочной среде при pH.7; 3) индифференты (circumneutral) - водоросли, обитающие в нейтральной среде при рН около 7 и 4) ацидофильной (acidophilous) - водоросли, обитающие в кислотной среде при рН 7.
Вторая классификация диатомовых водорослей выделяется в соответствии с глубиной их обитания и включает 3 группы: 1) планктонные, свободно плавающие в воде; 2) диатомовые водоросли, обитающие на глубине 3) эпифиты, прирастающие к различным поверхностям в мелководной зоне озера. Процентный состав каждого вида диатомовых рассчитывается от общей суммы диатомовых в образце. Полученные результаты представлены на диаграмме, построенной с использованием программного обеспечения «Tilia» и «TILIA GRAPH» (Grimm l992). Локальные зоны диатомей группируются с помощью кластерного анализа "CONNIS".
Диатомовая диаграмма показывает отдельные виды диатомовых водорослей (процентное содержание которых более 1% от общей суммы диатомовых в образце), и некоторые экологически значимые таксоны.
Радиоуглеродный анализ – это метод датирования органических материалов путем измерения содержания радиоактивного изотопа углерода 14С. Исходные предположения Либби, на которых строится метод радиоуглеродного датирования, заключаются в том, что соотношение изотопов углерода в атмосфере во времени и пространстве не меняется, а содержание изотопов в живых организмах в точности соответствует текущему состоянию атмосферы (Libby, 1951). Однако, как было установлено в дальнейшем, эти предположения справедливы лишь приблизительно, поскольку на соотношение изотопов в атмосфере влияет ряд факторов: в результате вулканизма и сжигания больших объемов углеводородов в атмосферу поступает древний, почти не содержащий 14С углерод, проведение атмосферных ядерных испытаний, создавших в 1950-х—60-х годах существенный выброс (около 0,5 тонны) радиоуглерода в атмосфере. Кроме того, исследования показали, что из-за разницы в атомных массах изотопов углерода химические реакции и процессы в живых организмах идут с немного разными скоростями, что нарушает естественное соотношение изотопов. Таким образом, использование радиоуглеродного метода без учёта этих эффектов и вносимых ими поправок способно породить значительные ошибки (порядка тысячелетия), что часто происходило на ранних этапах развития метода, до 1970-х годов (Г. А. Вагнер, 2006). В настоящее время для правильного применения метода произведена тщательная калибровка, учитывающая изменение соотношения изотопов для различных эпох и географических регионов, а также учёт специфики накопления радиоактивных изотопов в живых существах и растениях. Для калибровки метода используется определение соотношения изотопов для предметов, абсолютная датировка которых заведомо известна. Одним из источников калибровочных данных является дендрохронология (Ван дер Плихт, 2007).
Полученные в ходе работы материалы исследовались традиционным усовершенствованным радиоуглеродным методом в лаборатории палеографии и геохронологии четвертичного периода СПбГУ (датирован 21 образец) и лаборатории геохимии окружающей среды им. А.Е.Ферсмана РГПУ им. А.И. Герцена (даитировано 4 образца).
Метод изотопной масс-спектрометрии в последние годы стал основным инструментом для определения содержания радиоуглерода и проведения радиоуглеродного датирования за рубежом. Данный метод основывается на том, что атомы разных изотопов (и веществ, состоящих из них) имеют разную массу. Образцы вещества окисляются до образования углекислого газа (остальные оксиды удаляются), затем полученный газ ионизируется и на высокой скорости проходит через магнитную камеру, где заряженные молекулы отклоняются от исходной траектории. Чем больше отклонение - тем легче молекула, и тем меньше в ней 14С. Подсчитав соотношение слабо отклонившихся и сильно отклонившихся молекул, можно определить, какова концентрация 14С в образце с высокой точностью. Этот метод позволяет датировать образцы с массой всего несколько миллиграммов в диапазоне до 60 000 лет (Кулькова, 2011). Всего методом изотопной масс-спектрометрии в лаборатории Познани был определен возраст 3 образцов нижней части колонки оз. Камышового.
Реконструкция изменений природных условий на территории Виштынецкой возвышенности в позднем неоплейстоцене и в голоцене
Однако условия осадконакопления рассматриваемых озер отличаются: позднеледниковые отложения оз. Камышового обогащены гидротроилитом (FeS nH2O), а отложения озера Чистого обогащены карбонатными включениями. Указанные отличия связаны с различными условиями седиментации. Карбонатные отложения, которые можно наблюдать в нижней части керна оз. Чистое, как правило, формируются при слабо щелочных условиях, гидротроилит формируется при низких значения pH и в анаэробных условиях. Таким образом, озеро Камышовое и озеро Чистое образовались после отступания ледника в понижениях моренных гряд, с момента их возникновения и до наступления аллередского потепления в озерах преобладал аллохтонный тип седиментации, для которого характерно преобладание минерагенного осадконакопления над органогенным в условиях холодного климата и перигляциальной растительности. С наступлением аллереда (13700 кал. л.н.) происходит изменение в строении донных отложений с гиттиевой глины на гиттию, ППП увеличиваются с 5 до 15% в оз. Камышовом и с 6 до 56 % в оз. Чистом, что связано с увеличением роли органического вещества в формировании донных отложений. Формирование отложений с большим содержанием огранического вещества связывают с улучшениями климатических обстановок. Около 12700 кал. л.н. происходит смена в строении отложений с более органогенной гиттии на более минеральную гиттию, что говорит об усилении роли аллохтонного вещества в процессе осадконакопления, связанного с похолоданием позднего дриаса. В начале голоцена (11700-11000 кал. л.н.) в составе донных отложений начинает увеличиваться доля органического вещества и с бореального периода накапливаются преимущественно гиттии. Оценка скорости осадконакопления в оз. Чистом показала, что она примерно в 2,5-3 раза ниже, чем в оз. Камышовом. Данный факт может быть объяснен следующими причинами: 1) пробоотбор проводился в непосредственной близости от берега (рис. 24), в то время как максимальная мощность отложений, как правило, располагается на максимальных глубинах, на которых, по техническим причинам, не смогли совершить пробоотбор; 2) с увеличением абсолютной высоты уменьшается площадь водосборного бассейна, вследствие чего происходит уменьшение привнесенного в водоем материала (Кублицкий и др., 2016).
Болото Шомбрух расположено в 2 км к западу от оз. Виштнынецкого, на высоте 180 м над у.м. Нижняя часть разреза донных отложений болота Шомбрух представлена глиной, что говорит о принадлежности исследуемой котловины к озерно-ледниковому бассейну в позднеледниковье. Учитывая тот факт, что во время формирования глин гипсометрический уровень болота был на 7-8 м ниже современного (если вычесть мощность торфа, накопленного в голоцене), то можно предположить, что котловина болота могла быть затоплена водами пра-Виштынецкого озера, гипсометрический уровень которого в настоящий момент составляет 172 м над у.м. (Виштынецкое …, 2001), а во время позднеледниковья мог его превышать и достигать отметки более 180 м (рис. 27 Б). Уровень воды Виштынецкого озера мог понизиться около 11690 кал.л.н. во время спуска Балтийского ледникового озера (Jakobsson et al. 2007), после чего в уже изолированном небольшом озерце начали формироваться гиттии и торф (рис. 27 В). Прослой песка, залегающий на гиттиях и встречающийся также в нижних торфяных горизонтах, связан с этапами процесса дренирования и изоляции котловины болота от вод Виштынецкого озера. Выше прослоя песка по разрезу залегает семиметровая толща торфа, выходящая на дневную поверхность, сформировавшаяся за последние 9500 л.н.
Озеро Проточное расположено на высоте 153 м над у.м. Отложения нижней части разреза представлены торфом, залегающим на песках с гравием, размерность которого увеличивается с глубиной. Подобная стратиграфия позволяет предположить два сценария образования озера. Первый – объект образовался в результате таяния погребенного льда.
Реконструкция формирования изученных озер Виштынецкой возвышенности. А – 14000-16000 кал. л.н.; Б – 12700-14000 кал. л.н.; В – 11700-12200; Г – 9774 кал.л.н. – настоящее время (Кублицкий и др., 2016). Подобный генезис озер распространен для рассматриваемого региона (Nalepka, Jurochnik, 2003). Второй – объекты образовались в долине стока вод, образованных в результате таяния погребенного льда. Для рассмотрения второго сценария была создана цифровая модель рельефа (рис. 27), анализ которой позволяет предположить, что депрессия, расположенная южнее озера могла быть занята мертвым льдом (рис. 27 А). Потоки талой воды протекали в северном направлении через котловину озера (рис. 27 Б), так как таяние льда идет от периферии к центру, а озеро расположено как раз на периферии, то можно предположить, что песок с гравием, вскрытый нами, представляет собой аллювиальные отложения. После того, как мертвый лед растаял окончательно, начался постепенный процесс таяния погребенного льда, первая фаза которого обусловила формирование и заболачивание котловины озера (рис. 27 В) около 12101 кал. л.н. (10300 C14 л.н.), то есть на рубеже позднего неоплейстоцена и голоцена. Зная, что мощность торфа составляет всего 15 см, можно предположить, что болото существовала не продолжительное время – приблизительно, не более 50-100 лет. По мере таяния погребенного льда увеличивается глубина водоема, в результате чего происходит смена болотного типа осадконакопления на озерный. Таким образом, подтверждаются оба сценария генезиса озера.