Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1. Развитие представлений о почвообразовании в среднем и
позднем плейстоцене 9
История исследования лёссово-почвенно-криогенных серий Восточно-Европейской равнины 9
Строение лёссовО'Почвенно-криогенной серии центральной части Восточно-Европейской равнины 13
Глава 2. Методические особенности диагностики генезиса
ископаемых почв 24
Методы полевого изучения ископаемых почв 25
Аналитические методы исследования 26
Микроморфологический метод 32
2.4 Микробиоморфный анализ 34
Глава 3. Физико-географическая характеристика района
исследований 35
Глава 4. Географическое расположение и морфологическое описание
опорных разрезов центра Восточно-Европейской равнины 41
Разрез Ожерелье 1-04. 41
Разрез Ожерелье 2-04. 46
4.3 Разрез Суворотино 1-2000 49
Разрез Михнево 1-04. 54
Разрез Михнево 2-04. 58
Разрез Гололобово 1-05. 59
4.7. Разрез Гололобово 2-05. 66
Глава 5. Физико-химические, микроморфологические свойства и
биоморфные данные лёссово-почвенно-криогенных серий опорных
разрезов 69
Разрез Ожерелье 1-04. 69
Разрез Ожерелье 2-04. 73
Разрез Суворотино 1-2000 81
Разрез Михнево 1-04 86
Разрез Михнево 2-04 91
Разрез Гололобово 1-05 93
Разрез Гололобово 2-05 102
Разрез Гололобово 4-96 104
Глава 6. Минералогический состав тонкодисперсных фракций
современных и плейстоценовых почв 109
6.1. Методика исследования тонкодисперсных фракций (1,1-5, 5-
10 мкм) образцов лёссово-почвенно-криогенных серий 109
Поведение илистой фракции в образцах лёссово-почвенно-криогенных серий 111
Поведение тонкопылеватой фракции в образцах лёссово-почвенно-криогенных серий 127
Поведение среднепылеватой фракции в образцах лёссово-почвенно-криогенных серий 134
Глава 7. Сравнительная характеристика разновозрастных
полигенетических почвенных комплексов и современной серой лесной
почвы 142
Серая лесная почва 142
Мезинский полигенетический почвенный комплекс 144
Каменский полигенетический почвенный комплекс 146
Инжавинский полигенетический почвенный комплекс 148
7.6. Сравнительная характеристика интерстадиальных и
межледниковых палеопочв 151
7.8. Общая сравнительная характеристика межледниковых
палеопочв 153
Выводы 157
Литература 159
Приложение 179
Введение к работе
Актуальность работы. Развитие почвенного покрова во времени - одна из наиболее важных проблем эволюционной географии. Палеогеографические исследования показывают, что решение таких актуальных проблем, как прогноз ландшафтно-климатических изменений, не может быть корректно осуществлено без всестороннего анализа закономерностей формирования основных природных компонентов прошлого, в том числе и почвообразования. Территория центра Восточно-Европейской равнины является одним из ключевых районов, где имело место неоднократное чередование межледниковых и перигляциальных обстановок со сложным сочетанием процессов почвообразования, лёссонакопления и криоморфогенеза, которые наиболее чётко отражают особенности природно-климатических изменений в среднем и позднем плейстоцене.
Целью работы является установление основных особенностей почвообразования в среднем и позднем плейстоцене, реконструкция генезиса интерстадиальных и межледниковых палеопочв центра Восточно-Европейской равнины на примере Волжско-Окского междуречья (район северного распространения лёссово-почвенных серий). Достижение этой цели требовало решения следующих более частных задач:
Проведение детального морфологического описания и отбор образцов палеопочв среднего и позднего плейстоцена и современной серой лесной почвы.
Определение физико-химических свойств почв (содержание гумуса, полуторных оксидов железа, карбонатов и др.).
Исследование минералогического состава тонкодисперсных фракций (<1, 1-5, 5-10 мкм).
Исследование микроморфологического строения.
Использование данных микробиоморфного анализа.
Научная новизна.
Сравнительный анализ генезиса средне- и позднеплейстоценовых почв с современными, вносит новую информацию о закономерности развития почвообразования в межледниковые и интерстадиальные эпохи за период от современности до 350 тыс. лет назад.
Для центра Восточно-Европейской равнины было проведено сравнение генезиса и особенностей строения голоценовых серых лесных почв с средне- и позднеплейстоценовыми межледниковыми палеопочвами.
Выявлены особенности строения интерстадиальных палеопочв, которые образуют с межледниковыми полигенетические комплексы. Впервые в них были обнаружены кутаны иллювиирования, что позволило уточнить их диагностику и отнести к глинисто-иллювиальным чернозёмовидным почвам (Классификация..., 2004).
Для изучения палеопочв был применен комплекс аналитических методов исследования, включающий, помимо традиционных (определения гранулометрического состава, содержания гумуса, карбонатов, суммы обменных катионов, полуторных оксидов железа; морфологии и микроморфологии), детальный минералогический анализ тонкодисперсных фракций (< 1, 1-5, 5-Ю мкм).
Установлены существенные различия как в содержании фракции менее 1 мкм, так и в соотношении основных минеральных фаз в палеопочвах различных комплексов. Интерстадиальные палеопочвы, развивающиеся по чернозёмовидному, прерийному типу, отличаются более высоким содержанием илистой фракции и максимальным количеством смектитовой фазы в ней. Межледниковые палеопочвы характеризуются дифференциацией по профилю смектитовой фазы. Содержание илистой фракции увеличивается с возрастом палеопочв, оно наибольшее в инжавинской межледниковой палеопочве (57%).
6. Для уточнения условий почвообразования столь древних почв, впервые использованы данные микробиоморфного анализа.
Практическое значение. В результате проделанной работы установлены особенности процессов почвообразования в среднем и позднем плейстоцене и в современную эпоху (голоцен), которые могут быть использованы при прогнозировании климатических изменений на основе метода палеоаналогов. Получены новые данные, которые могут быть использованы при корреляции горизонтов средне- и позднеплейстоценовых палеопочв центра Восточно-Европейской равнины при дальнейших разработках региональных и унифицированных стратиграфических схем, а также для проведения геологосъемочных и изыскательских работ.
Объекты и методы. Были изучены горизонты средне- и позднеплейстоценовых палеопочв и современные серые лесные почвы центра Восточно-Европейской равнины. Позднеплейстоценовые палеопочвы, согласно стратиграфическим схемам, относятся к микулинскому межледниковью, а среднеплейстоценовые к лихвинскому и каменскому межледниковьям (Величко и др., 2005, 2007; Velichko et. al., 2006). Возраст этих эпох почвообразования находиться в пределах от 350 до ПО тыс. лет назад. Изученные разрезы расположены на Среднерусской возвышенности в центральной части Восточно-Европейской равнины между 54 и 56 с.ш. и 36 и 40 в.д.
Для изучения генезиса древнего почвообразования средне- и позднеплейстоценовых палеопочв и дальнейшего их сравнения с современным почвообразованием, были применены следующие методы: содержание гумуса по Тюрину, карбонатов по Козловскому, гранулометрического состава по Качинскому, полуторных оксидов железа по Тамму и Меру-Джексону, определение ЕКО, рН. Особое значение придавалось методам микроморфологической диагностики почв, а также минералогическому анализу тонкодисперсных фракций и микробиоморфному анализу. Микроморфологическое строение изучалось по общепринятым схемам (Парфенова, Ярилова, 1977; и др.). Минералы фракций диагностированы по общепринятым руководствам (Рентгеновские методы исследования и
структура глинистых минералов под редакцией Брауна, 1965; Градусов, Минералы со смешанослойной структурой в почвах, 1976; Костов, Минералогия, 1971; Горбунов, 1974; Соколова и др. 2005). Микробиоморфный анализ проведен д.г.н. А.А. Гольевой по разработанной ею методике (Гольева, 1996,2001).
Настоящая работа является частью комплексных исследований плейстоценовых отложений Среднерусской равнины, проводимых в Лаборатории эволюционной географии Института географии РАН под руководством профессора, д.г.н. А.А. Величко.
Всего в диссертации использованы материалы по 8 разрезам. Анализ физико-химических свойств разрезов выполнялись в химической лаборатории ИГ РАН. Минералогический анализ был выполнен самим автором в институте Почвоведения им. Докучаева В.В. РАСХН под руководством профессора, д.с-х.н. Чижиковой Н.П. Анализ шлифов из образцов почв с ненарушенным строением был выполнен также преимущественно автором.
Публикации и апробация работы. Основные результаты диссертации отражены в четырёх статьях, а также в материалах Всероссийских и международных конференций. Доклады по теме диссертации были представлены на Международной конференции по проблемам палеонтологии и археологии юга России и сопредельных территорий (Азов, 2005); IV Всероссийском совещании по изучению четвертичного периода (Сыктывкар, 2005); Международной научной конференции «Экологические функции лесных почв в естественных и антропогенно нарушенных ландшафтах» (Петрозаводск, 2005); Всероссийской научной конференции «Почвоведение и агрохимия в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2006); Научной конференции «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем» (Иркутск, 2006); II Международной научно-практической конференции «Идеи В.В. Докучаева и современные подходы к изучению природной среды, решению региональных социально-экономических проблем» (Смоленск, 2006).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и приложения объемом 189 страниц машинописного текста, 51 рисунков и 15 таблиц. Список литературы включает 205 наименований.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своим учителям и коллегам по изучению плейстоценовых почв: научному руководителю работы д.г.н. Т.Д. Морозовой, зав. лаб., проф., д.г.н. А.А. Величко, к.г.н. В.П. Нечаеву, к.г.н. СН.Тимирёвой, к.г-м.н. В.В. Писаревой, проф., д.с-х.н. Н.П. Чижиковой, д.г.н. А.А. Гольевой и всем сотрудникам Лаборатории эволюционной географии Института географии РАН.
