Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. История изучения квартера прибайкалья и предбайкалья: состояние современных проблем 8
Глава 2. Методы исследований, изученные материалы 15
Глава 3. Общие условия осадконакопления 21
3.1. Тункинский рифт 21
3.2. Иркутский амфитеатр Сибирской платформы 25
Глава 4. Опорные разрезы верхнего неоплейстоцена юго-западного Прибайкалья и Предбайкалья
4.1. Тункинский рифт 29
4.1.1. Разрез Зактуй 33
4.1.1.1. Литолого-стратиграфическое строение 33
4.1.1.2. Минералогический состав отложений 42
4.1.1.3. Фауна млекопитающих 44
4.1.2. Разрез Славин Яр 47
4.1.2.1. Литолого-стратиграфическое строение 48
4.1.2.2. Геохимия и минералогический состав отложений 54
4.1.2.3. Фауна млекопитающих 61
4.1.3. Разрез Белый Яр 62
4.1.3.1. Литолого-стратиграфическое строение 63
4.1.3.2. Геохимия и минералогический состав отложений 67
4.1.3.3. Фауна млекопитающих 72
4.2. Иркутский амфитеатр Сибирской платформы 74
4.2.1. Разрез Усть-Одинский 74
4.2.1.1. Литолого-стратиграфическое строение 74
4.2.1.2. Геохимия и минералогический состав отложений 83
4.2.1.3. Фауна млекопитающих 90
4.2.2. Разрез Грановщина 94
4.2.2.1. Литолого-стратиграфическое строение 97
4.2.2.2. Геохимия и минералогический состав отложений 101
4.2.2.3. Фауна млекопитающих 107
Глава 5. Корреляция верхненеоплеистоценовых отложений юго-западного прибайкалья и предбайкалья 109
Глава 6. Условия седиментации в регионе по геохимическим и палеонтологическим данным 116
Заключение 128
Литература 130q
- Тункинский рифт
- Иркутский амфитеатр Сибирской платформы
- Фауна млекопитающих
- Геохимия и минералогический состав отложений
Введение к работе
Актуальность темы. Исследования динамики природной среды позднего неоплейстоцена и голоцена являются одной из приоритетных проблем современной науки. Изучение осадочных архивов этого времени с целью выполнения палеогеографических реконструкций служит основой для построения прогнозных моделей развития природной среды. В последние годы интерес исследователей к геологии и палеогеографии неоплейстоцена окружающих Байкал территорий стал возобновляться, при этом практически сразу обозначилась проблема необходимости проведения ревизионных работ на опорных разрезах, доизучения их современными методами и, прежде всего, методами геохронометрии. Назрела необходимость выполнения сравнительного анализа условий и закономерностей седиментогенеза, корреляции осадочных толщ в рифтогенных бассейнах Прибайкалья и на сопряженных с ними территориях юга Сибирской платформы. В суходольных впадинах Байкальской рифтовой зоны в связи с устойчивыми погружениями и погребением осадочных толщ часто не имеется тех возможностей по изучению рыхлых отложений в естественных обнажениях, что предоставляет нам периорогенная зона южной части Сибирской платформы, где четвертичные разрезы характеризуются полнотой хроностратиграфического строения. Как известно, этот сегмент платформы чутко реагировал на события в сопряженной с ней рифтовой области, имея одновременно непосредственную связь с развитием остальной части Сибирской платформы (Золотарев, Савинский, 1978). Изучение осадочных толщ квартера данной территории дает возможность, с одной стороны, детализировать представления об определенных этапах истории развития рифтовой зоны, заполняя существующие пробелы в этой области, а с другой, решать задачи, связанные с палеогеографическими реконструкциями условий седиментации в четвертичное время в пределах самой платформы. Цель исследования: корреляция отложений верхнего неоплейстоцена Тункинского рифта и южной части Сибирской платформы, ее Иркутского амфитеатра. Для достижения данной цели необходимо было решить следующие научные задачи: 1. Провести дробное стратиграфическое расчленение типовых разрезов (новых и уже известных с доизучением) отложений верхнего неоплейстоцена, формировавшихся в различных геодинамических режимах (платформенных и рифтогенных); 2. Получить геохронологические, геохимические и палеонтологические данные о строении разрезов; 3. Регистрировать особенности изменений природной среды и климата региона на основе комплекса полученных данных.
Научная новизна работы. Байкальский регион принято делить на три природные зоны: Предбайкалье, Прибайкалье и Забайкалье. В настоящей работе рассматриваются две из них: Предбайкалье (юг Иркутского амфитеатра) и Прибайкалье (Тункинская рифтовая зона). В рамках данного исследования проведено комплексное изучение ключевых разрезов отложений верхнего неоплейстоцена Прибайкалья и Предбайкалья с массовым датированием органического материала (в том числе фрагментов костей ископаемых млекопитающих) методами радиоуглеродного анализа. Впервые при изучении
наземных разрезов отложений неоплейстоцена Прибайкалья и Предбайкалья было применено 230 Th/U датирование и геохимические методы (РФА, силикатный). Несколько разрезов были охарактеризованы впервые. Выполнена корреляция отложений опорных разрезов региона, реконструированы особенности условий поздненеоплейстоценовой седиментации региона в различных геодинамических условиях. Автором впервые установлен видовой состав мелких млекопитающих Юго-Западного Прибайкалья и значительно дополнен их видовой состав в Усть-Одинском местонахождении юга Иркутского амфитеатра, что позволило по совокупности геолого-геохимических и палеонтологических данных провести реконструкцию палеосреды и климата этих двух различных природных зон Байкальского региона. На разрезах, имеющих надежную возрастную привязку, апробирована методика геохимической корреляции отложений, основанная на изменениях типов выветривания в зависимости от вариаций климата при постоянстве источников сноса.
Фактический материал. Основу диссертации составил фактический материал, полученный автором в 2009-2013 гг. в составе комплексных экспедиций на опорных разрезах: Славин яр, Белый яр, Зактуй в Тункинской рифтовой долине, Усть-Одинский и Грановщина на юге Сибирской платформы. Представленные в работе выводы базируются на более чем 30 новых изотопных датировках, 76 минералогических и химических анализах, более 2000 определений микротериофауны, результатах палинологического анализа. Теоретическая и практическая значимость. Детальные комплексные исследования опорных разрезов Юго-Западного Прибайкалья и Предбайкалья с применением современных методов вносят вклад в понимание процесса формирования рыхлых отложений позднего неоплейстоцена юга Восточной Сибири в связи с глобальными и региональными изменениями природной среды и климата. Полученные данные могут использоваться геологами, археологами, палеонтологами при геологосъемочных работах, палеогеографических реконструкциях и корреляции четвертичных отложений различных районов Евразии. Основные защищаемые положения:
-
На основе геохронометрических данных установлен поздненеоплейсто-ценовый возраст отложений юга Сибирской платформы (разрез Усть-Одинский) и Тункинской рифтовой долины (разрезы Зактуй, Славин Яр, Белый Яр).
-
В результате проведенных исследований на территории юга Сибирской платформы выявлен единственный разрез - Усть-Одинский, где представлены отложения всех стадий кислородно-изотопной шкалы верхнего неоплейстоцена (MIS5-MIS2) и голоцена (MIS 1). Присутствие остатков копытного лемминга Dicrostonyx и степной пеструшки Lagurus lagurus характеризует микротерио фауну горизонта MIS 4 как дисгармоничную.
3. Общие черты строения изученных разрезов отложений верхнего
неоплейстоцена указывают на ведущую роль климата в процессе
осадконакопления в бассейнах различной геодинамической природы -
Иркутском амфитеатре и Тункинском рифте.
Апробация работы и публикации: Основные положения диссертации докладывались на V международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2010), международном симпозиуме «The 4th Annual Meeting of the Asian Palaeolithic Association (АРА meeting)» (Токио, Япония, 2011), международной конференции «Древние культуры Монголии и Байкальской Сибири» (Иркутск, 2011), международной конференции «European Middle Palaeolithic during MIS 8 - MIS 3» (Вольборн, Польша, 2012), XXV всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2013), 7-ом Международном Симпозиуме Азиатской палеолитической ассоциации (Гонджу, Южная Корея, 2014).
По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе. 5 статей в ведущих российских и зарубежных рецензируемых журналах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения. Объем работы составляет 173 страницы, работа иллюстрирована 31 рисунком и 24 таблицами (в приложении: 28 рисунков и 13 таблиц). Список литературы насчитывает 138 работ, из которых 28 на иностранном языке.
Тункинский рифт
Научное исследование районов Верхнего Приангарья и Тункинского Прибайкалья началось практически одновременно во второй половине XIX века и связано на первом этапе с именами выдающихся исследоватеоей того времени (Кропоткин, 1875, 1998; Бакшевич, 1856; Чекановский, 1871; Черский, 1873, 1875, 1876). Особое значение в своих работах исследователи придавали изучению и описанию рыхлых отложений. Именно тогда были предприняты первые попытки составления стратиграфических схем кайнозоя Байкальского региона, основанные на наблюдениях естественных обнажений.
Важнейший этап в изучении кайнозойского чехла юга Сибирской платформы наступил в середине прошлого столетия. Особенно интенсивно работы в этом направлении велись во впадинах Тункинской рифтовой долины в связи с развертыванием государственной программы по поиску месторождений углеводородного сырья в Прибайкалье. Полученные в результате этих крупномасштабных работ материалы анализировались, главным образом, Н.А.Флоренсовым (1954а, 19546, 1955, 1960, 1964) и Н.А. Логачевым (1954, 1955а, 19556, 1956, 1958).. В эти годы был заложен фундамент знаний о геологии кайнозоя Прибайкалья.
Н.А. Логачевым была составлена региональная схема стратиграфии кайнозойских отложений, сохранившая актуальность и в настоящее время. Выглядела она следующим образом: 1 - угленосная свита миоцен-нижнеплиоценового возраста (позже в низах разреза этой свиты были выделены верхнеолигоцено-вые отложения (Мазилов и др., 1993); 2 - «охристая» свита (верхний плиоцен); 3 - туфогенно-осадочная свита (верхний плиоцен - постплиоцен); 4 - песчаная свита (плейстоцен); 5 - новейшие отложения (голоцен). Цикл кайнозойского осадконакопления Н.А. Логачевым делился на два этапа. В первый этап, период накопления угленосной свиты, происходило спокойное прогибание впадин в условиях влажного и теплого климата. Второй этап (со времени образования «охристой» свиты) характеризуется интенсивным поднятием горных хребтов и опусканием впадин на фоне резко усилившегося общего поднятия Прибайкалья и похолодания климата.
Несколько позже Н.А. Логачев с коллегами создает монографическую сводку сведений о геологии кайнозоя Иркутского амфитеатра (Логачев и др., 1964), где наряду с подробным описанием основных формаций рыхлых отложений поднимаются вопросы эволюции рельефа и геологической структуры, осадконакопления в регионе на новейшем тектоническом этапе. Эта тема находит свое развитие в коллективном многотомном труде «История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока» (Нагорья... 1974; Проблемы... 1976 а, б ,в), а также в монографии СМ. Замараева с соавторами (1979), где существенное значение уделяется литолого-стратиграфической характеристике и корреляции террасовых отложений в речных долинах на территории Предбайкальского предгорного прогиба.
Основные достижения в изучении непосредственно четвертичных отложений Тункинской рифтовой долины и юга Сибирской платформы относятся к концу 50-х годов, когда работами Э.И. Равского с коллегами (Равский, 1960; Равский, Голубева, 1960; Голубева, Равский, 1962; Равский и др. 1964; Равский, 1972) были сформированы общие представления о геологии квартера Прибайкалья. Была разработана подробная региональная стратиграфическая схема, в которой выделялись и обосновывались все стратиграфические подразделения четвертичного периода.
Проводя работы при изучении плейстоцена юга Восточной Сибири Э.И. Равский опирался, прежде всего, на использование палинологического анализа, результаты которого дали ему и его коллегам основание для выделения эоплейстоценовых и средненеоплейстоценовых горизонтов в доступных непосредственному наблюдению разрезах региона. Появление же первых радиоуглеродных датировок поставило под сомнение разработанную Э.И. Равским схему стратиграфии и корреляции четвертичных отложений Прибайкалья (Адаменко и др. 1975). В последние два десятилетия прошлого века интерес исследователей к геологии кайнозоя Тункинской рифтовой долины и Предбайкалья существенно снизился, масштабные работы в этих районах практически прекратились, ограничившись редкими инициативами отдельных исследователей. Из публикаций тех лет можно отметить следующие: Адаменко и др., 1983; Кульчицкий и др., 1985, 1994, 1999; Путеводитель... 1981; Осадчий, 1988; Трофимов и др., 1995; Стратиграфия... 1990; Филиппов и др., 1995; Игнатова и др., 1996; Шибанова, 1996; Палеогеография... 1999. В ряду этих работ, большинство из которых представляет собой либо краткие и предварительные сообщения, либо компиляции исследований прошлых лет, выделяется монографическое обобщение А.Г. Филиппова с соавторами (1995), посвященное изучению неоплейстоценовых разрезов прибайкальской части Иркутского амфитеатра с использованием палеонтологического анализа фаун мелких млекопитающих. В монографии рассматривается большая часть более или менее значимых разрезов квартера южного выступа Сибирской платформы, дается их подробное литолого-стратиграфическое описание, выделяются новые свиты, характеризуется возраст отложений. К сожалению, в работе практически не использовались радиоуглеродный и другие методы физического датирования и все геохронологические заключения авторов основывались по-прежнему преимущественно на геологопалеонтологических данных.
Стоит отметить также путеводитель экскурсий (Стратиграфия... 1990), подготовленный исследователями Иркутского госуниверситета к XIII Международному конгрессу INQUA «Хроностратиграфия палеолита Северной, Центральной, Восточной Азии и Америки». В нем нашло отражение состояние на тот момент палеонтологической, палеопедологической и археологической изученности четвертичных отложений юга Сибирской платформы, предложена детальная схема стратиграфии верхненеоплейстоценовых субаэральных отложений региона, основанная на данных, полученных при анализе археологических местонахождений палеолита Прибайкалья, прежде всего разреза Игетей. К сожалению, этот разрез, располагавшийся в береговой зоне Братского водо хранилища, практически полностью уничтожен абразионными процессами и в настоящее время недоступен для дальнейшего изучения. И снова отмечается небольшое количество в работе неоплейстоценовых датировок.
В последние годы изучение позднекайнозойских отложений тункинских рифтовых впадин, закономерностей морфолитогенеза в регионе активизировалось благодаря работам коллектива исследователей Института земной коры СО РАН. Главной особенностью стало широкое использование методов радио-термолюминесцентного и радиоуглеродного датирования отложений. Основные результаты данных работ, в последних из которых автор настоящей диссертации принимала непосредственное участие, были представлены в виде цикла публикаций (Уфимцев и др., 2002, 2003,2004, 2006, 2008,2009; Щетников, Уфимцев, 2004; Филинов, 2007; Щетников и др., 2009,2010, 2011,2013, 2015; Shchetnikov 2009, 2012; и др.). Проведенные исследования позволили пересмотреть действующую в течение более полувека схему хроностратиграфии неоплейстоцена Юго-Западного Прибайкалья и утвердили мнение о том, что в днище Тункинских впадин вскрываются четвертичные отложения поздненеоплейстоценового времени формирования, а более древние накопления плейстоцена погребены в центральных частях впадин и не обнажаются.
Иркутский амфитеатр Сибирской платформы
Проведение исследований по теме диссертации выполнялось с привлечением широкого спектра современных методов. Стратиграфическое расчленение и корреляция четвертичных толщ были проведены с помощью комплекса традиционных литолого-стратиграфического, минералогического, гранулометрического, геохимического методов, а также методов 14С AMS, OSL и 230 Th/U датирования.
Первоначально при детальном исследовании опорных разрезов для выяснения физико-географических обстановок седиментогенеза использовался литолого - стратиграфический метод. При анализе текстурных, структурных особенностей отложений, минерального состава, цвета, плотности, включений и типа цемента, генетических типов осадков были выявлены главные особенности литологического строения некоторых толщ и их горизонтов.
Также в ходе работ привлекались инструментальная база и методы геоархеологических исследований, поскольку большая часть изученных разрезов является одновременно и археологическими местонахождениями. Именно благодаря объемным промывкам грунта с использованием сит с ячейкой 0,5 мм на археологических местонахождениях (Славин Яр, Зактуй, Усть-Одинский) была собрана представительная коллекция остатков мелких млекопитающих.
Для палеонтологического обоснования разрезов и выполнения различных палеогеографических реконструкций был привлечен комплекс биостратиграфических методов. Проведено изучение систематического состава фауны млекопитающих позднего неоплейстоцена Прибайкалья, их стратиграфического распространения с выделением характерных териокомплексов. Для отдельных разрезов выполнен анализ споровопыльцевых спектров.
Объектом исследований соискателя были также вымершие мелкие млекопитающие, поиску и изучению костных остатков которых придавалось особое значение, а анализ видового состава и экологической приуроченности видов достаточно успешно применялся для реконструкции палеосреды и климата наряду с другими методами. Мелкие млекопитающие обладают высокими темпами видообразования и расселения, и достаточно быстрыми приспособительными реакциями на изменения окружающей среды, что делает их незаменимым материалом и в биостратиграфических исследованиях. У мелких млекопитающих присутствует ряд морфологических признаков, коррелятивно связанных со средой обитания и изменяющихся вместе с ней, в связи с чем стенобионтные виды мелких млекопитающих признаны чуткими индикаторами определенных ландшафтов и климата, а также надежными реперами прошлых эпох во всем мире (Агаджанян, 2009; Бородин, 2009; Ербаева и др., 2011; Зажигин, 1980; Маркова и др., 2008; Смирнов и др., 2009; Тесаков, 2004; Фадеева, Смирнов, 2008;; Chaline, 1972; Erbaeva, 2011; Kolfshoten, 1995; Kowalski, 1995; Nadachowski, 1982; Markova et al, 1995).
Методика сбора остатков мелких млекопитающих После детального описания местонахождения автором проводилось послойное опробование разреза для поиска костных остатков по стандартной методологии. Сначала промывалось небольшое по объему количество породы (30 - 45 л). Особое внимание уделялось костеносным линзам, в которых были найдены остатки крупных млекопитающих, палеопочвенным слоям с видимыми глинистыми окатышами и слоям, имеющим кротовины. При положительных результатах промывке подвергались большие объемы породы. Промывка проводилась ручным способом, в открытых водоемах, ситами с диаметром ячейки 0,5-1,0 мм.
Для интенсификации промывки использовались самодельные сита большого размера (0,7x0,9м.). В дальнейшем весь просушенный плотик перебирался и сортировался на просмотровых столах. В лабораторных условиях костные остатки тщательно очищались и пропитывались сутки в спиртовом растворе клея «БФ -6». После окончательной просушки моляры выставлялись на предметные стекла, помещались и определялись до вида. Материал был определен, измерен автором и отснят при помощи бинолупы МБС-1 и камеры Levenhuk С130. Коллекция образцов хранится в лаборатории кайнозоя Института земной коры СО РАН. Геохронометрические исследования четвертичных отложений проводились посредством радиоуглеродного метода, как жидкостно-сцинтилляционного, так и с применением ускорительной масс-спектрометрии (AMS), в лабораториях Оксфордского университета (Великобритания), Познаньского университета (Польша), Университета Торонто (Канада), Института географии РАН (Москва), Санкт-Петербургского университета, Института геологии и минералогии СО РАН (Новосибирск). OSL - датирование осуществлялось в лаборатории геохронологии квартера Института геологии Таллиннского технологического университета (Эстония), 230Th/U датирование выполнялось в Санкт-Петербургском университете. Всего в результате проведенных работ было получено более 25 новых 14С датировок, в т.ч. 11 методом AMS ультрафильтрации, 5 - OSL методом. 230Th/U датирование наземных отложений в Восточной Сибири было применено впервые.
Минералогические исследования были выполнены на базе Института земной коры СО РАН. Легкая и тяжелая фракции размерности 0,25-0,05 исследовались иммерсионным методом с предварительным разделением анализируемого материала в тяжелой жидкости с удельным весом 2,8 (аналитик Т.Н. Храмцова), термический анализ глинистой фракции осуществлялся Н.В. Нартовой с использованием дериватографа Q-1500Д. Исследования состава, микроструктуры и свойств дисперсных грунтов осуществлялись в аналитическом центре Института земной коры СО РАН под руководством Т.Г. Рященко (аналитики - Т.Ф. Данилова, М.В. Данилова, Н.Н. Володина). Данные исследования включали выполнение следующих операций: определение гранулометрического состава (пипеточный метод); определение типов микроструктуры и структурной модели грунта; расчет общего (реального) содержания различных фракций и их коэффициентов свободы; выполнение химического анализа водных и солянокислых вытяжек грунта; определение состава и общего содержания карбонатов, подвижных форм оксида алюминия (по данным щелочной вытяжки) и гумуса, измерение емкости катионного обмена грунта (ЕКЮ) и его тонкоглинистой ( 0,001 мм) фракции (ЕКО) с применением красителя метиленового голубого; определение некоторых физических и физико-химических свойств грунтов.
Для изучения химического состава пород изучаемых нами разрезов в аналитическом центре Института земной коры СО РАН был произведен стандартный силикатный анализ на содержание основных петрогенных окислов - Si02, Ті02, А1203, Fe203, FeO, MnO, CaO, MgO, K20, Na20, P205, C02 на 100%. В эту же сумму входит потеря при прокаливании (ППП) при 1000 С.
При интерпретации результатов силикатного анализа для более детальной корреляции были подсчитаны геохимические модули (Юдович, 2011) и индексы, позволяющие также производить палеоклиматические реконструкции на момент седиментации.
Гидролизатный модуль (ГМ). Рассчитывался по формуле (А1203+ТЮ2+ +Fe203+FeO) / Si02. Использование этого модуля позволяет оценить степень переработки обломочного материала исходных пород палеоводосборов. Основным фактором, влияющим на переработку пород является климат.
В сравнительно влажном и теплом климате разрушение пород будет протекать интенсивнее с образованием достаточно большого количества глинистого материала, вплоть до процессов почвообразования. Напротив, аридизация климата увеличит количество обломков песчаной и крупнозернистой размерностей.
Алюмокремниевый модуль (AM). Рассчитывался по формуле А1203/ Si02. Этот модуль является менее универсальным в классификации терригенных пород. Однако, имея дисгармоничную, отрицательную корреляцию с предыдущим модулем (ГМ) дает информацию о присутствии среди источников поступления обломочного материала пород, богатых железом. Диапазон значений этого модуля выше 0,22 единиц свидетельствует о пребладании в осадках глинистых минералов и/или гидролизатов, а также характерен для палеопочв.
Фемический модуль (ФМ). Рассчитывался по формуле (Fe203+FeO+MgO) / Si02. Данный модуль имеет важное значение при распознавании пирокласти-ческих и вулканогенных пород андезитобазальтового состава.
Фауна млекопитающих
В основании разреза, с глубины 26 м отмечается понижение показателей всех модулей, кроме щелочного ЩМ и нормативной щелочности ЩКМ, которые испытывают противоположную динамику, что указывает на похолодание климата во время осадконакопления и преобладании физического выветривания над химическим (рис. 9). Высокие значения железистого и титанового модулей обусловлены преобладание слабовыветрелых обломков базальтов при минимальном количестве глинистого материала. Так же изменение климата можно пороследить по индексу химического выветривания, который характеризует низкую степень выветрелости материала палеосбора и с глубины 26 до 19 м испытывает уменьшение значения с 73 до 60.
На горизонте около 19 м можно выделить отрицательный пик, который прослеживается по всем графикам геохимических модулей, кроме щелочного ЩМ и нормативной щелочности ЩКМ, и отмечается на графиках индексов выветривания. Песчаная фракция на данной глубине привалирует (80%), наблюдается резкое увеличение количества кварца (см. табл. 4), что подтвердждает предположение о низкой степени химических преобразовании пород и протекании процесса выветривания в холодном аридном климате.
С глубины 18-20 м значения всех геохимических модулей: алюмокрем-ниевого, гидролизатного, железистого, фемического, кроме щелочного ЩМ и нормативной щелочности ЩКМ, начинают возрастать, что говорит о потеплении и гумидизации климата, и как следствие, повышении степени химического преобразования пород. ICV индекс зрелости пород на этих глубинах показывает значения 1,1-1,2 и отражает достаточно зрелые глинистые породы. Доля алев-ритистой фракции в этом промежутке так же возрастает. На данном интервале можно выделить два пика значений на глубинах примерно 12 и 8 м, где можно предположить образование почв. На этих глубинах отмечаются находки фауны. Данный фрагмент графика хорошо соотносится с пиками геохимических модулей в отложениях Усть-Одинского разреза на глубинах 4 и 9 м (см. рис. 26). гм
Выше по разрезу с глубины 7 до 5 м наблюдается уменьшение значений всех модулей, кроме щелочного ЩМ и нормативной щелочности ЩКМ, что свидетельствует о пике максимальной аридизации климата в момент накопления осадков на глубине около 5 м и дальнейшем потеплении климата в верхних слоях разреза. Индексы палеоклимата CIA и химического выветривания CIW при этом, почти не испытывают динамики значений. При этом индекс зрелости пород ICV указывает на увеличение доли тонкой алюмосиликакластики, что хорошо согласуется с данными гранулометрического анализа (см. табл. 6).
Таким образом, изучение вариаций геохимических характеристик терри-генных отложений разреза Славин Яр указывают на вариации палеоклимата во время их седиментации. В нижней части разреза осадки накапливались в преиод похоладания. Далее наблюдается гумидизация климата, вплоть до образования палеопочв, которая вновь сменяется похолоданием климата и его аридизацией.
Петрографический состав конгломератов разреза представлен во всех фракциях практически целиком неогеновыми базальтами с их минеральными производными (более 80%). Псаммитовая и пелитовая части пород представлены продуктами разрушения основных пород - преимущественно монтмориллонитом и смектитом. Агрегаты цемента сосредоточены в отложениях в виде разнообразных стяжений, натеков, корок и отдельных зерен. Характер вещественного и механического состава осадков, строение горизонта свидетельствуют о малой дальности, но высокой интенсивности сноса материала к месту его сравнительно быстрого захоронения.
Минеральный состав залегающих выше валунных галечников, в сравнении с подстилающими отложениями, резко меняется. В крупнообломочной фракции это уже преимущественно гнейсы, кристаллические сланцы, мраморы и гранитоиды, представляющие петрографическую основу и современного аллювия р. Зун-Мурин в районе расположения разреза. В таблицах 4 и 5 представлены тяжелые и легкие минералы песчаной фракции пород. В пелитовой фракции преобладают гидрослюды и карбонаты. Таблица 4. Минералогический состав легкой фракции отложений разреза Славин Яр, %
По минеральному составу песчаная толща близока к заполнителю галечных валунников. В пелитовой фракции песчаной толщи, так же как у подстилающего горизонта, присутствуют преимущественно гидрослюды с примесью карбоната. В целом стоит отметить, что эти два горизонта близки между собой по вещественному составу и контактируют друг с другом без углового несогласия.
Гранулометрический состав отложений разреза Славин Яр практически не меняется. Крупнообломочная фракция лишь в незначительном количестве присутствует в нижней части разреза (табл. 6). Отмечается уменьшение размерности обломков вверх по разрезу от песчаной до алевритовой фракции. Глинистая составляющая отложений невелика и выдержана по разрезу. 4.1.2.3. Фауна млекопитающих
На глубине 8 и 11 м (слои 4 и 9, MIS 3) в погребенных почвах нами были найдены кости Mammuthusprimigenius, Coelodonta antiquitatis, Cervus elaphus, Capreolus sp. На глубине 12 м (слой 10) обнаружен роговой стержень Ргосарга gutturosa. С глубины 19-20 м (слой 14) были подняты кости Ursus sp. и Equus sp (см. табл. 24). Фауна мелких млекопитающих в разрезе представлена единичными находками, что не позволяет вовлекать ее в палеонтологический анализ (см. табл. 23).
Геохимия и минералогический состав отложений
Анализируя результаты геохимического анализа отложений разреза Грановщина, можно отметить преобладание К20 над Na20, а также высокие содержания Si02 при низких Ті02 и Feo6 (рис. 22). Это является следствием того, что основным источником сноса для этих отложений являлись породы гранитного состава и метаморфические образования фундамента Сибирской платформы, в то время, как для разрезов рифтовой зоны питающими провинциями служат осадочно-вулканогеные породы складчатого обрамления.
Ввиду того, что в настоящий момент отсутствуют данные геохронологического датирования возникают трудности в определении местоположения данных отложений в общем разрезе неоплейстоцена юга Сибири. На основе изучения литохимических модулей можно предположить возможный вариант их расположения.
На графиках распределения геохимических модулей для отложений разреза Грановщина четко прослеживаются два пика в нижней и верхней частях (см. рис. 23), указывающих на максимальные периоды потепления при гуми-дизации климата. При этом значительных вариаций значений этих модулей по разрезу не отмечено. Учитывая это, и минимальный разброс значений индексов палеоклимата и степени химического выветривания, можно утверждать, что накопление отложений Грановщины происходило преимущественно в течении единого термохрона. Общее содержание водорастворимых солей в отложениях небольшое, по разрезу почти не меняется (0,17-0,23 %); тип засоления сульфатно-карбонатный, в нижней части разреза - карбонатно - сульфатный, реакция среды щелочная (рН = 7,6-7,8) (табл. 15).
Среди карбонатных солей первое место занимает СаС03, далее следует FeC03, практически отсутствует MgC03 (обнаружен только в верхней части разреза). Максимальное количество карбонатов зафиксировано на глубине 1,5 м (20,43 %), небольшой пик отмечается на 3,5 м, ниже их содержание постепенно снижается. Карбонатизация - характерный признак грунтов разреза.
Интересно отметить общие признаки состава верхней погребенной почвы и ее субстрата (связных песков): содержание СаС03 (5,98 %), FeC03 (1,6-1,5 %), А1203 (0,55-0,65 %). Однако четко намечается разделение по содержанию гумуса (0,8 и 0,0 %) и, соответственно, величине емкости катионного обмена грунта (12,6-3,1 мг-экв) (табл. 15).
Все исследованные фракции полиминеральны (обязательно присутствует хлорит); преобладание смектита зафиксировано в лессовом грунте и верхней погребенной почве; обнаружены следы смешаннослойных минералов. Легкая фракция песчаной размерности отложений (табл.17) практически полностью сложена кварцем и полевыми шпатами, в тяжелой фракции преобладают эпи-дот, сфен, гранат и ильменит (табл.18). Обращает на себя внимание высокое содержание (до 31,6%) сфена. Обычно в четвертичных отложениях Прибайкалья его содержание не превышает первых процентов. Близкие содержания сфена нами были зафиксированы лишь в покровных лессовидных супесях разреза Большой Зангисан, расположенного в западной части Тункинского рифта. При этом генетическое единство отложений этих разрезов при значительной географической удаленности друг от друга выглядит не случайным, наталкивая на мысль о возможной связи причин обогащения сфеном отложений с эоловым типом литогенеза.
Характерным элементом петрографического состава галечных отложений, подстилающих покровные лессовидные накопления, являются яшмоиды и порфировые эффузивы вишневого цвета, свидетельствующие о размыве р. Кудой в поздненеоплейстоценовое время реликтов манзурского аллювия. Гранулометрический анализ фракций обломочной части отложений указывает на уменьшение вверх по разрезу песчаной фракции и увеличение доли глинистой при постоянно невысоких содержаниях алевритовой составляющей, (см. табл. 19).
При составлении стратиграфической схемы верхнечетвертичных отложений Юго-Западного Прибайкалья и Предбайкалья нами использовалась общая стратиграфическая шкала квартера. Ступени последней, согласно (Состояние... 2008), соотнесены со стадиями кислородно-изотопной шкалы (Bassinot et al., 1994), которая на настоящий момент наиболее полно обеспечена геохронологическими данными и является общепризнанной в качестве глобального стандарта климатических изменений в позднем кайнозое (табл. 20, 21). Биостратиграфические построения опирались, прежде всего, на данные анализа видового состава и соотношения видов различной экологической приуроченности фаун мелких млекопитающих. Корреляция основных горизонтов опорных разрезов выполнялась с привлечением, как традиционных методов, так и результатов геохимических исследований. Основой геохронологической характеристики стратиграфических последовательностей служили, прежде всего, результаты радиоуглеродного датирования отложений, в том числе непосредственно палеонтологического материала.
Современные отложения голоценового горизонта в настоящей работе не рассматриваются. Отметим лишь преобладание среди них аллювиальных фаций, слагающих пойменные террасовые уровни и молодых склоновых отложений. Более скромную и даже ограниченную роль играют эоловые песчаные накопления, локализованные на низких террасах и порой содержащие горизонты погребенной почвы с включением археологического материала неолитического облика, а также озерные и солифлюкционные отложения (Логачев и др., 1964).