Стратиграфия, хронология и палеогеография криогенных явлений Прикаспийской низменности в позднем плейстоцене

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье представлено обобщение результатов экспедиционных и аналитических исследований криогенных явлений в Нижнем Поволжье. Детально описаны разные виды псевдоморфоз и криотурбации, обоснован их криогенный генезис, выделены различные криогенные структуры в лёссово-почвенных сериях, аллювиальных и лиманно-морских отложениях. Морфология структур указывает на то, что развитие криогенеза в схожих условиях природной среды, но в разных генетических типах отложений приводит к формированию структур разного облика, напрямую зависящего от влажности грунтов и их механического состава. Решающее значение для формирования конечного облика грунтовых структур имеют процессы деградации льда и сопутствующие изменения их морфологии. Абсолютное датирование отложений, вмещающих криогенные структуры, позволило выделить временные интервалы их формирования. На основе учета особенностей строения и формирования криогенных структур, их стратиграфического положения, результатов лабораторных анализов в позднем плейстоцене выделено шесть этапов криогенеза. Этап I характеризовался распространением в регионе глубокого сезонного промерзания, зафиксированного в прибрежно-морских осадках МИС 5d. Для этапов II-III (МИС 5b, МИС 4, соответственно) существование криогенных форм зафиксировано в различных генетических типах осадков. Этап IV (МИС 3с – МИС 3b) отвечает существованию криолитозоны только для северной части района (разрезы Средняя Ахтуба, Райгород) и маломощной островной криолитозоны либо глубокого сезонного промерзания – для южной части долины реки Волги. Этапы V (МИС 3а) и VI (МИС 2) характеризуются распространением маломощной островной мерзлоты либо глубокого сезонного промерзания. Выделенные крупные этапы развития многолетнемерзлых пород в Прикаспийской низменности существенно уточняют имеющиеся данные о криогенных горизонтах Восточно-Европейской равнины. Новые свидетельства существования криогенеза позволяют сдвинуть южнее принятую границу максимального распространения многолетнемерзлых пород в холодные этапы позднего плейстоцена на юге Русской равнины.

Об авторах

Н. А. Таратунина

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт географии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: taratuninana@gmail.com
Россия, Москва; Москва

В. В. Рогов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: taratuninana@gmail.com
Россия, Москва

М. П. Лебедева

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Почвенный институт имени В.В. Докучаева РАН

Email: taratuninana@gmail.com
Россия, Москва; Москва

И. Д. Стрелецкая

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: taratuninana@gmail.com
Россия, Москва

Т. А. Янина

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: taratuninana@gmail.com
Россия, Москва

М. С. Лукьянычева

Институт географии РАН

Email: taratuninana@gmail.com
Россия, Москва

Ф. Хормали

Горганский университет сельскохозяйственных наук и природных ресурсов

Email: taratuninana@gmail.com
Иран, Горган

Р. Н. Курбанов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт географии РАН

Email: taratuninana@gmail.com
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Бадюкова Е.Н. (2021). Колебания уровня Каспийского моря в неоплейстоцене (была ли ательская регрессия?). Океанология. Т. 61. № 2. С. 320–329. https://doi.org/10.31857/S0030157421010020
  2. Бердников В.В. (1976). Палеокриогенный микрорельеф центра Русской равнины. М.: Наука. 126 с.
  3. Васильев Ю.М. (1961). Антропоген Южного Заволжья. М.: Изд-во АН СССР. 128 с.
  4. Величко А.А. (1965). Криогенный рельеф перигляциальной зоны (криолитозоны) Русской равнины. В сб.: Четвертичный период и его история. М.: Наука. С. 104–120.
  5. Величко А.А. (1973). Природный процесс в плейстоцене. М.: Наука. 256 с.
  6. Величко А.А. (2012). Эволюционная география: проблемы и решения. М.: ГЕОС. 564 с.
  7. Величко А.А., Борисова О.К., Кононов Ю.М. и др. (2017). Реконструкция событий позднего плейстоцена в перигляциальной зоне юга Восточно-Европейской равнины. Доклады Академии наук. Т. 475. № 4. С. 448–452. https://doi.org/10.7868/S0869565217220194
  8. Гельфан А.Н., Калугин А.С. (2021). Многолетняя мерзлота в бассейне Каспия как возможный триггер поздней Хвалынской трансгрессии: проверка гипотезы с помощью модели формирования речного стока. Водные ресурсы. Т. 48. № 6. С. 609–621. https://doi.org/10.31857/S0321059621060067
  9. Динамика ландшафтных компонентов и внутренних морских бассейнов Северной Евразии за последние 130 000 лет. (2002). Под ред. А.А. Величко. М.: ГЕОС. 296 с.
  10. Изменение климата и ландшафтов за последние 65 миллионов лет (кайнозой: от палеоцена до голоцена). (1999). Под ред. А.А. Величко. М.: ГЕОС. 260 с.
  11. Ковда И.В. (2022). Общие признаки в мерзлотных и слитых почвах на макро- и микроуровнях. Почвоведение. Вып. 55. № 10. С. 1201–1214. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100082
  12. Конищев В.Н. (1998). Взаимосвязь состава и температуры криогенных почв и грунтов. Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. № 3. С. 9–14.
  13. Курбанов Р.Н., Беляев В.Р., Свистунов М.И. и др. (2023). Новые данные о возрасте раннехвалынской трансгрессии каспийского моря. Известия РАН. Серия географическая. Т. 87. № 3. С. 403–419. https://doi.org/10.31857/S2587556623030081
  14. Макеев О.В. (2019). Криология почв. М.: Наука. 464 с.
  15. Москвитин А.И. (1962). Плейстоцен Нижнего Поволжья. М.: Изд-во АН СССР. 263 с.
  16. Наугольных С.В. (2018). Палеопочвы верхнего плейстоцена из окрестностей г. Раменское (Московская обл.), их строение и возможная интерпретация. Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода. № 76. С. 86–98.
  17. Рогов В.В., Стрелецкая И.Д., Таратунина Н.А. и др. (2020). Позднеплейстоценовый криогенез в Нижнем Поволжье. Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. № 6. С. 73–85.
  18. Розенбаум Г.Э. (1985). Покровный палеокриогенный комплекс на севере валдайской перигляциальной зоны. В сб: Развитие криолитозоны Евразии в верхнем кайнозое. М.: Наука. С. 4–15.
  19. Рябуха А.Г. (2015). Особенности морфологии и закономерности распространения позднеплейстоценовых эоловых форм рельефа Зауральско-Прикаспийского региона. Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. № 4. С. 1–18.
  20. Рябуха А.Г. (2019). Наследие плейстоценовой криолитозоны в ландшафтах Заволжско-Уральского региона. Успехи современного естествознания. № 10. С. 164–170.
  21. Свиточ А.А. (2014). Большой Каспий: строение и история развития. М.: Изд-во Моск. ун-та. 272 с.
  22. Сергеев Е.М., Минервин А.В. (1960). Сущность процесса облессования в подзолистой зоне. Вестник Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. № 3. С. 3–14.
  23. Серебряный Л.Р. (1960). Перигляциальные образования южной Скандинавии. В сб.: Перигляциальные явления на территории СССР. М.: Изд-во Моск. ун-та. С. 267–275.
  24. Сидорчук А.Ю., Панин А.В., Борисова О.К. (2008). Климатически обусловленные изменения речного стока на равнинах Северной Евразии в позднеледниковье и голоцене. Водные ресурсы. Т. 35. № 4. С. 406–416.
  25. Сидорчук А.Ю., Украинцев В.Ю., Панин А.В. (2021). Оценка годового стока Волги в позднеледниковье по данным о размерах палеорусел. Водные ресурсы. Т. 48. № 6. С. 643–655. https://doi.org/10.31857/S0321059621060171
  26. Стрелецкая И.Д. (2٠1٧). Клиновидные структуры на южном берегу Финского залива. Криосфера Земли. Т. 21. № 1. С. 3–12. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2017-1(3-12)
  27. Сычева С.А. (2012). Палеомерзлотные события в перигляциальной области Русской равнины в конце среднего и в позднем плейстоцене. Криосфера Земли. Т. 16. № 4. С. 45–56.
  28. Таратунина Н.А. (2022). Позднеплейстоценовый криогенез в Нижнем Поволжье: условия и хронология этапов развития. Дис. … канд. геогр. наук. М.: МГУ. 169 с.
  29. Таратунина Н.А., Рогов В.В., Стрелецкая И.Д. и др. (2023). Хронология и условия развития криогенеза в лёссово-почвенных сериях Нижнего Поволжья. Геоморфология и палеогеография. Т. 54. № 3. С. 49–66. https://doi.org/10.31857/S2949178923030118
  30. Таратунина Н.А., Рогов В.В. Стрелецкая И.Д. и др. (2024). Новые данные о возрасте и условиях развития позднеплейстоценового криогенеза на юге Прикаспийской низменности. Геоморфология и палеогеография. Т. 55. № 2. С. 191–206. https://doi.org/10.31857/S2949178924020107
  31. Тимофеев Д.А., Втюрина Е.А. (1983). Терминология перигляциальной геоморфологии. М.: Наука. 233 с.
  32. Чепалыга А.Л. (2006). Эпоха экстремальных затоплений в аридной зоне Северной Евразии. В сб.: Позднекайнозойская геологическая история севера аридной зоны. Материалы международного симпозиума. Ростов-на-Дону/Азов. 26-29 сентября 2006 г. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН. С. 166–171.
  33. Шкатова В.К. (1975). Стратиграфия плейстоценовых отложений низовьев рек Волги и Урала и их корреляция. Автореф. дис. … канд. геогр. наук. Л.: ВСЕГЕИ. 25 с.
  34. Янина Т.А. (2012). Неоплейстоцен Понто-Каспия: биостратиграфия, палеогеография, корреляция. М.: Географический факультет МГУ. 264 с.
  35. Янина Т.А., Свиточ А.А., Курбанов Р.Н. и др. (2017). Опыт датирования плейстоценовых отложений Нижнего Поволжья методом оптически стимулированной. Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. № 1. С. 21–29.
  36. Astakhov V., Shkatova V., Zastrozhnov A., Chuyko M. (2016). Glaciomorphological Map of the Russian Federation. Quat. Int. V. 420. P. 4–14. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.09.024
  37. Butuzova E.A., Kurbanov R.N., Taratunina N.A. et al. (2022). Shedding light on the timing of the largest Late Quaternary transgression of the Caspian Sea. Quat. Geochronology. V. 73. P. 101378. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101378
  38. Buylaert J.P., Ghysels G., Murray A.S. et al. (2009). Optical dating of relict sand wedges and composite-wedge pseudomorphs in Flanders, Belgium. Boreas. V. 38. № 1. P. 160–175. https://doi.org/10.1111/j.1502-3885.2008.00037.x
  39. Buylaert J.P., Jain M., Murray A.S. et al. (2012). A robust feldspar luminescence dating method for Middle and Late Pleistocene sediments. Boreas. V. 41. Iss. 3. P. 435–451. https://doi.org/10.1111/j.1502-3885.2012.00248.x
  40. Ewertowski M. (2009). Ice-wedge Pseudomorphs and Frost-cracking Structures in Weichselian Sediments, Central-West Poland. Permafrost and Periglacial Processes. V. 20. Iss. 4. P. 316–330. https://doi.org/10.1002/ppp.657
  41. French H.M., Demitroff M., Forman S.L. (2003). Evidence for Late Pleistocene Permafrost in the New Jersey Pine Barrens (latitude 39° N), eastern USA. Permafrost and Periglacial Processes. V. 14. Iss. 3. P. 259–274. https://doi.org/10.1002/ppp.456
  42. Garankina E.V., Lobkov V. A., Shorkunov I.G., Belyaev V.R. (2022). Identifying relict periglacial features in watershed landscape and deposits of Borisoglebsk Upland, Central European Russia. J. Geol. Soc. V. 179. № 5. https://doi.org/10.1144/jgs2021-135
  43. Gelfan A., Panin A., Kalugin A. et al. (2024). Hydroclimatic processes as the primary drivers of the Early Khvalynian transgression of the Caspian Sea: new developments. Hydrology and Earth System Sciences. V. 28. P. 241–259.https://doi.org/10.5194/hess-28-241-2024
  44. Guhl A., Bertran P., Zielhofer C., Fitzsimmons K.E. (2012). Optically Stimulated Luminescence (OSL) dating of sand-filled wedge structures and their fine-grained host sediment from Jonzac, SW France. Boreas. V. 42. Iss. 2. P. 317–332. https://doi.org/10.1111/j.1502-3885.2012.00270.x
  45. Költringer C., Stevens T., Bradák B. et al. (2020). Enviromagnetic study of Late Quaternary environmental evolution in Lower Volga loess sequences, Russia. Quat. Res. V. 103. P. 49–73. https://doi.org/10.1017/qua.2020.73
  46. Költringer C., Bradák B., Stevens T. et al. (2021). Palaeoenvironmental implications from Lower Volga loess – Joint magnetic fabric and multi-proxy analyses. Quat. Sci. Rev. V. 267. 107057. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.107057
  47. Költringer C., Stevens T., Linder M. et al. (2022). Quaternary sediment sources and loess transport pathways in the Black Sea – Caspian Sea region identified by detrital zircon U-Pb geochronology. Global and Planetary Change. V. 209. № 2. 103736. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2022.103736
  48. Kurbanov R., Murray A., Thompson W. et al. (2021). First reliable chronology for the early Khvalynian Caspian Sea transgression in the Lower Volga River valley. Boreas. V. 50. № 1. P. 134–146. https://doi.org/10.1111/bor.12478
  49. Kurbanov R.N., Buylaert J.-P., Stevens T. et al. (2022). A detailed luminescence chronology of the Lower Volga loess-palaeosol sequence at Leninsk. Quat. Geochronology. V. 73. 101376. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101376.
  50. Leszczynski S., Nemec W. (2020). Sedimentation in a synclinal shallow‐marine embayment: Coniacian of the North Sudetic Synclinorium, SW Poland. The Depositional Reccord. № 6. Iss. 1. P. 44–171. https://doi.org/10.1002/dep2.92
  51. Makeev A., Lebedeva M., Kaganova A. et al. (2021). Pedosedimentary environments in the Caspian Lowland during MIS 5 (Srednaya Akhtuba reference section, Russia). Quat. Int. V. 590. P. 164–180.
  52. Murray A.S., Marten R., Johnston A., Martin P. (1987). Analysis for naturally occurring radionuclides at environmental concentrations by gamma spectrometry. J. Radioanal. Nucl. Chem. V. 115. № 2. P. 263–288.
  53. Railsback L.B., Gibbard P.L., Head M.J. et al. (2015). An optimized scheme of lettered marine isotope substages for the last 1.0 million years, and the climatostratigraphic nature of isotope stages and substages. Quat. Sci. Rev. V. 111. P. 94–106. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2015.01.012
  54. Sidorchuk A., Panin A., Borisova O. (2024). Hydrological Regime of Rivers in the Periglacial Zone of the East European Plain in the Late MIS 2. Quaternary. 7. 32. https://doi.org/10.3390/quat7030032
  55. Starkel L. (1988). Paleogeography of the periglacial zone in Poland during the maximum advance of the Vistulian ice sheet. Geogr. Pol. V. 55. P. 151–163.
  56. Taratunina N., Rogov V., Streletskaya I. et al. (2021). Late Pleistocene cryogenesis features of a loess-paleosol sequence in the Srednyaya Akhtuba reference section, Lower Volga River valley, Russia. Quat. Int. V. 590. P. 56–72. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2020.12.015
  57. Taratunina N.A., Buylaert J.-P., Kurbanov R.N. et al. (2022). Late Quaternary evolution of lower reaches of the Volga River (Raygorod section) based on luminescence dating. Quat. Geochronology. V. 72. 101369. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101369
  58. Vandenberghe J., French H.M., Gorbunov A. et al. (2014). The Last Permafrost Maximum (LPM) map of the Northern Hemisphere: permafrost extent and mean annual air temperatures, 25-17 ka BP. Boreas. V. 43. № 3. P. 652–666. https://doi.org/10.1111/bor.12070
  59. Vandenberghe J., Pissart A. (1993). Permafrost changes in Europe during the last glacial. Permafrost and Periglacial Processes. № 4. Iss. 2. P. 121–135. https://doi.org/10.1002/ppp.3430040205
  60. Yanina T. (2020). Environmental variability of the Ponto-Caspian and Mediterranean basins during the last climatic macrocycle. Geography, Environment, Sustainability. V. 13. № 4. P. 6–23. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2020-120
  61. Zaretskaya N., Panin A., Utkina A., Baranov D. (2024). Aeolian sedimentation in the Vychegda River valley, north-eastern Europe, during MIS 2–1. Quat. Int. V. 686–687. P. 83–98. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2023.05.022

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Криогенные структуры Нижнего Поволжья (по данным литературных источников): (а) – мерзлотный котел в разрезе у с. Копановка (Васильев, 1961); (б) – псевдоморфозы ледяных клиньев у г. Волжского; заполнение ахтубинскими песками (Москвитин, 1962); (в) – преобразованные в котлы ледяные клинья на контакте ахтубинских песков и хазарских илов, с. Нижнее Займище (Москвитин, 1962); (г) – щельники в разрезе у с. Черный Яр (Шкатова, 1975)

Скачать (326KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изученные разрезы северной части Прикаспийской низменности: (а) – схема расположения разрезов; (б) – Черный Яр; (в) – Ленинск; (г) – обнажение Косика; (д) – нижняя часть разреза Средняя Ахтуба; (е) – обнажение Райгород; (ж) – общий вид разреза Батаевка

Скачать (889KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схемы изученных разрезов Нижнего Поволжья (цвет отложений отражает естественный цвет осадка). 1 – глина; 2 – суглинок; 3 – супесь; 4 – песок; 5 – лёсс; 6 – палеопочвы; 7 – малакофауна; 8 – карбонаты (конкреции и примазки); 9 – гипсовые розы; 10 – кротовины; 11 – эрозионные границы; 12 – структуры по типу криогенных; 13 – криогенные горизонты; 14 – криогенные этапы и их возраст; 15 – OSL возраст, тыс. л. (по кварцу); 16 – OSL возраст, тыс. л. (по ПШ). Цифрами слева от колонок обозначены литологические слои

Скачать (273KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Структуры в разрезах Нижнего Поволжья: (а) – криотурбации в аллювиальных отложениях (СА-2); (б) – структура СА-1 с горизонтальными отростками; (в) – клиновидная структура горизонта КОС-1; (г) – мешкообразная структура КОС-2; (д) – структура КОС-3 с горизонтальными отростками; (е) – клиновидная структура горизонта СА-4; (ж) – мешкообразная структура РГ-2

Скачать (613KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Микростроение и морфология кварцевых зерен в отложениях Нижнего Поволжья: (а) – серповидные борозды на поверхности кварцевых частиц (СА-2); (б) – поры с плотными стенками (РГ-2); (в) – кальцитовая шуба на поверхности зерна (РГ-2); (г–з) – морфология зерен разреза Черный Яр (КГ ЧЯ-1): (г) – агрегат, сложенный кальцитом (вмещающие отложения, слой 7); (д) – угловатое зерно с раковистыми сколами; (е) – угловатое зерно со сглаженными углами и параллельными бороздами (белые стрелки); (ж) – изометричное зерно с поверхностью, покрытой мелкими ямками; (з) – вытянутое зерно со сглаженными углами, ямками на поверхности; (и) – окатанное зерно из материала псевдоморфозы КГ КОС-4; (к) – трубчатая пора в микростроении лёссов, разрез Средняя Ахтуба; (л) – кальцит (CaCO3), разрез Средняя Ахтуба; (м) – изометричное зерно с неравномерно распределенными углублениями на поверхности (белые стрелки) (заполнитель хвостовой части псевдоморфозы, ЛН-2); (н) – углубления и ямки на поверхности зерна (горизонт ЛН-2); (о) – угловатое зерно с многочисленными сколами на поверхности (КГ ЛН-2); (п) – зерно со свежими раковистыми изломами (1) и поверхностью, сохранившей изначальную окатанность (2) (КГ ЛН-2)

Скачать (445KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Микростроение отложений в шлифах: (а–б) – микростроение поверхностных горизонтов палеопочв МИС 5с, сформированных на пойменных отложениях: трещины, заполненные пылеватым ательским материалом среди гумусово-глинистого материала (СА-5, глубина 15.57–15.62 м); (в) – ооид-округлый агрегат с кольцевой глинистой пленкой на поверхности, трещиноватый кварц (СА-1, глубина 6.20 м отн.); (г) – “луковые” агрегаты в магистральной поре, палеопочва МИС 5а (ЛН-2, глубина 13.73–13.78 м отн.); (д) – заполнение трещины разным по составу материалом: в нижней части – слоистый глинисто-пылеватый (водный генезис), сверху – мелкопесчаная засыпка (ЛН-1, глубина 7.28–7.38 м отн.); (е) – сочетание разных агрегатов: угловатые с острыми носами, комковатые, эллипсоидные с карбонатными нодулями (СА-5, глубина 15.58–15.63 м отн.)

Скачать (2MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Корреляция криогенных событий Восточно-Европейской равнины и Нижнего Поволжья с глобальными и каспийскими событиями

Скачать (214KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024