Warming evidences recorded in loess deposits of the Last Glaciation and dynamics of loess accumulation in North-West Cis.pdf Введение В лёссово-почвенных отложениях зафиксированы региональные и глобальные климатические изменения четвертичного периода, которые также зарегистрированы в глобальных климатических записях - вариациях 518O в морских отложениях (морские изотопные стадии (МИС) изотопно-кислородной кривой [Lisiecki, Raymo, 2005]), записи полярных ледовых кернов (напр. NGRIP [Andersen et al., 2004]). Сходство в стратиграфии лёссово-почвенных последовательностей (ЛПП) разных регионов позволяет не только проводить их сопоставление в региональном и континентальном масштабе, но и отражает их сильную зависимость от глобальных и региональных климатических изменений, тем самым усиливая ожидания от сопоставлений отдельных ключевых разрезов с глобальными климатическими архивами ЛПП-NGRIP или ЛПП-МИС. Для Западной Сибири корреляция горизонтов ЛПП с морскими стадиями изотопной кислородной кривой [Bassinot et al., 1994], с записью озера Байкал [Кара-банов и др., 2001] и антарктическими ледниковыми кернами станции Восток [Petit et al., 1999] проведена В.С. Зыкиной и В.С. Зыкиным [Зыкина, Зыкин, 2012]. Сопоставление верхнеплейстоценовой части ЛПП с записью ледовых кернов NGRIP было проведено авторами на примере ключевого разреза Ложок [Вольвах и др., 2019]. Временной период МИС 2 - последний и наиболее представительный интервал глобального лёссо-накопления и активной атмосферной транспортировки пыли в Северном полушарии, во время которого объем мирового льда достигал максимума, так называемый LGM (Last Glacial Maximum, последний ледниковый максимум 26,5-19 тыс. л. н. [Clark et al., 2009]). Судя по характеру записи ледовых кернов Гренландии [Andersen et al., 2004; Svensson et al., 2005; Rasmussen et al., 2014] климат во время МИС 2 не был стабильным, внутри стадии отмечается ряд потеплений, количество и частота которых увеличивались к голоцену. Последние годы актуальной темой исследований является периодизация, хронология, строение, изучение литологических и химических свойств лессовых отложений данного возраста при исследованиях процессов транспортировки и осаждения пыли, а также палеогеографических условий перехода МИС 3/МИС 2. В рамках данной работы изучены лёссовые разрезы Присалаирья (рис. 1) в пределах Искитимского района Новосибирской области, представленные субаэральны-ми отложениями возраста начала МИС 1, МИС 2 и частично МИС 3, что в стратиграфической схеме ЛПП Западной Сибири соответствует горизонтам баганского и ельцовского лёссов, разделенных суминской па-леопочвой [Зыкина, Зыкин, 2012]. Однако кроме выделенных горизонтов, в интервале начало МИС 1 - МИС 2 в Северном полушарии [Andersen et al., 2004] выделяются более краткосрочные события, в том числе ин-терстадиалы аллерёд (интервалы GI-1a, GI-1b, CI-1c Гренландской кривой), бёллинг (GI-1e), наличие одно-возрастных аналогов которых ранее в лёссовых отложениях Западной Сибири не отмечалось. Предыдущие исследования ЛПП Северо-Западного При-салаирья в основном были сконцентрированы в районе Новосибирского Приобья в нижней части долины р. Бердь: разрезы Мраморный, Ложок, карьеры вблизи г. Искитима и п. Шипуново и др. [Волков, 1971; Зыкина и др., 1981; Зыкина, Зыкин, 2012; Matasova, Kazansky, 2004; Kravchinsky et al., 2008; Chlachula, Little, 2011; Zykin, Zykina, 2015]. В том числе ключевой разрез Ложок неоднократно изучался авторами [ Сизикова, Зыкина, 2014; © Вольвах А.О., Вольвах Н.Е., Овчинников И.Ю., Маликов Д.Г., Щеглова С.Н., 2020 DOI: 10.17223/25421379/16/10 Sizikova, Zykina, 2015; Вольвах и др., 2019; Вольвах и др., в печати]. Лёссовые отложения рассматриваемой в работе части Присалаирья изучены слабо. Отмечаются работы А.М. Малолетко [2015] по лёс-сам Салаира в общем, а также А.Л. Матвеевской [1956] по строению рыхлого покрова северозападного Присалаирья. Целью настоящего исследования являлось изучение лёссовидных отложений левого борта долины р. Елбаш, их расчленение, определение возраста и условий их формирования. Рис. 1. Положение разреза Усть-Чём: на a - карте-схеме юго-восточной части Западной Сибири, b - карте-схеме Присалаирья Fig. 1. Location of the Ust'-Chem section: on a - scheme-map of south-east part of West Siberia, b - scheme-map of Cis-Salair plain Материалы и методы Полевые исследования проводились на правом и левом берегах р. Елбаш, всего изучено 10 расчисток. Наиболее перспективными для восстановления палеогеографической истории в позднеледниковье оказались отложения, вскрытые в пределах небольшого карьера, расположенном в ~4 км западнее села Усть-Чём и заложенном на склоне левого борта долины р. Елбаш (рис. 2). В данном местонахождении отложения залегают непосредственно на элювии палеозойских пород Горловского Прогиба. Стратиграфия. В данной работе авторы придерживаются стратиграфической схемы лёссово-почвенной последовательности Западной Сибири [Зыкина, Зыкин, 2012]. Согласно схемы, ЛПП верхнего плейстоцена сверху вниз разделяется на современную почву, баганский и ельцовский лёссы (вместе они коррелируются с сартанским стадиалом и соответствуют МИС 2), искитимский педокомплекс (каргинский интерстадиал, МИС 3), тулинский лёсс (раннезырянский стадиал, МИС 4) и бердский педо-комплекс, нижняя почва которого соответствует ка-занцевскому межледниковью и МИС 5-е. Авторы придерживаются Международной стратиграфической шкалы (МСШ) четвертичной системы с делением плейстоцена на нижний, средний и верхний [Head et al., 2008]. Рис. 2. Общий вид северной стенки карьера Fig. 2. General view of the north wall of the quarry В работе использован комплексный подход к изучению разреза, включавший в себя помимо полевых наблюдений гранулометрический и петромаг-нитный (магнитная восприимчивость) анализы, морфоскопию песчаных кварцевых зерен и радиоуглеродное датирование. Измерение гранулометрического состава и магнитной восприимчивости проводилось для субаэральной части разреза. Морфология кварцевых зерен изучена для всех слоев разреза. Морфоскопия песчаных кварцевых зерен. Изучение кварцевых зерен (произвольная выборка 50 шт. для каждого образца) фракции тонкого и среднего песка проводилось под бинокулярным микроскопом Альтами СМ0870-Т. Изучение морфологии поверхности зерен изучалось на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM-6510LV во вторичных электронах (SEI) в ЦКП Многоэлементных и изотопных исследований СО РАН (Analytical Center for multi-elemental and isotope research SB RAS). Согласно используемой методике [Velichko, Timireva, 1995], окатанность зерен определялась по трафарету Л.Б. Рухина [1969] и пятибалльной шкале А.В. Хабакова [1946], где 0 - неокатанные, а IV -превосходно окатанные зерна. Матовость зерен определялась визуально: глянцевая, четвертьмато-вая, полуматовая и матовая. Изучение строения микрорельефа поверхности зерен проводилось при использовании многочисленных опубликованных диагностических особенностей зерен различного генезиса и обстановок осадконакопления [Velichko, Timireva, 1995; Krinsley, Doornkamp, 2011; Vos et al., 2014; Kalinska-Nartisa et al., 2017]. Гранулометрический анализ выполнялся для расчистки Усть-Чём-2, поскольку в нем слои были меньше подвержены склоновым процессам и поэтому больше отражают непосредственно сам процесс осадконакопления. Измерения проводились с интервалом 5 см на лазерном анализаторе размера частиц Fritsch Analysette A22 в интервале измерений от 0 до 2 000 мкм. В рамках данного исследования были использованы фракции глины ( 2 мкм) по слоям и разрезу в целом имеет более динамичный характер. Ее максимум отмечается в верхней части слоя 3, в гумусовом оглеенном горизонте палеопочвы (7,7-10 %), а минимум - в верхней части гумусового горизонта современной почвы (4,3-5,9 %). В слое 1 содержание глины меняется от 6,4 до 10 % с наибольшими значениями в основании (9,3-10 %). В слое 2 распределение глины неравномерно в интервале 6,8-9,5 %. В палеопочве 1 - 6,88,1 %, в палеопочве 2 - 7,8-8,6 %. В слое 3 отмечается тренд увеличения глины от основания (63,5 %) к кровле (81,9 %), характер распределения колебательный, максимальные значения - в горизонте гид-роморфной почвы (78,3-81,9 %). Содержание песчаной фракции (63-1 000 мкм), включающей тонкозернистый, мелкозернистый и среднезернистый песок, по разрезу снижается от основания разреза к его верхней части: максимальное значение фиксируется в подошве слоя 3 (31%), минимальное - в слое 1 (00,2 %) (рис. 9, d). Небольшое увеличение отмечается в верхней части современной почвы (11,1-14,0 %), ниже песок содержится в количестве 3,7-5,7 %. В иллювиальном горизонте - равномерное спокойное распределение в пределах 0-5,1 % с минимальными значениями в его основании (0-0,3 %). Такой же характер распределения имеет слой 2 с более низким процентом песка от 0 до 5 %. В слое 3 происходит резкое увеличение от кровли к подошве слоя: 9,220 % в верхней части, 20,7-24,3 % - в нижней. Рис. 8. СЭМ фото кварцевых зерен из слоя 2 и слоя 3 Слой 2, палеопочва 2: a, b - матовое зерно с микроямчатой поверхностью и растворением кремнезема по углублениям; c, d -матовое зерно с микроямчатой поверхностью. Слой 3: e - полуматовое зерно с микроямчатостью на выступающих частях зерна, бороздами и раковистыми сколами; f - микроямчатость на зерне «е»; g - полуматовое зерно с микроямчатостью, бороздами и единичными V-образными углублениями; h - микроямчатость на зерне «g»; i, j - матовое зерно с микроямчатой поверхностью. Слой 3, палеопочва: к - матовое зерно с микроямчатостью и следами растворения кремнезема по поверхности зерна; l, m - матовое зерно с микроямчатостью, травлением кремнезема на поверхности зерна и по углублениям, следами V-образных углублений и мелкоямчатости; n - матовое зерно с микроямчатостью и следами V-образных углублений. Fig. 8. SEM photos of quartz grains from layer 2 and layer 3 Layer 2, paleosol-2: a, b - matte grain with micropitted surface and silica dissolution in depressions; c, d - matte grain with micro-pitted surface. Layer 3: e - half-matted grain with micropitted texture on protruding parts of the grain, with grooves and conchoidal fractures; f - micro pits on the grain "e"; g - half-matted grain with micropitted surface, grooves and V-shaped percussion cracks; h - micro-pits on the grain "g"; i, j - matte grain with micropitted surface. Layer 3, paleosol: к - matte grain with micro-pits texture and traces of silica dissolution on grain surface; l, m - matte grain with micropitted surface and traces of silica etching in depressions, and with outline of V-shaped percussions and fine-pits; n - matte grain with micro-pits and traces of V-forms Изменение коэффициента U-ratio по разрезу имеет весьма колебательный характер (рис. 9, e). Максимальное значение - в верхней части слоя 2 (3,02) и близкое к максимальному в гумусовом горизонте современной почвы (2,98), минимальное - в слое 3 (1,5). В слое 1 U-ratio колеблется от 1,62 до 2,98 на пиках и от 2,02 до 2,6 в основной части слоя. В слое 2 данный показатель варьируется от 1,72 до 3,02 на пиках и 1,72-2,16 в остальной части. В палеопочве 1: 2,02-2,11, в палеопочве 2: 1,98-2,16. В слое 3 наблюдаются более спокойные и в среднем более низкие значения в пределах от 1,5 до 2,2. Это может свидетельствовать о менее активном участии атмосферного осаждения пыли во время накопления слоя 3, чем слоев 2 и 1. Поскольку из коэффициента исключены песчаные фракции, предположим следующее: такое распределение U-ratio в слое 3 может быть обусловлено тем, что формирование слоя происходило как при участии взвешенного переноса, так и при большой роли влекомого местного переноса. В целом в распределении пылеватой фракции отмечается отчетливое увеличение ее количества от основания разреза к его верхней части. В этом же направлении наблюдается уменьшение содержания песка: постепенное активное снижение от основания слоя 3 к слою 2, далее более спокойное снижение к слою 1, после чего идет относительно равномерное распределение с небольшим увеличением к гумусовому горизонту современной почвы. Повышенное содержание песка и пониженное количество пыли вместе с характером распределения U-ratio позволяют предположить, что образование слоя 3 происходило при активном участии местного эолового переноса. В основании иллювиального горизонта современной почвы слоя 1 выделяется уровень с пониженным количеством глины и повышенным содержанием пыли, в том числе крупной пыли. В этом же месте U-ratio реагирует повышенным значением. Отложения иллювиального горизонта накапливались в период баганской эпохи лёссонакопления, влияние процессов педогенеза на них может выражаться в вариации количества глинистой фракции. Наличие колебания в пылеватой фракции и U-ratio позволяет предположить кратковременное резкое изменение условий осадконакопления. Аналогичные события отмечаются и ниже в слое 2 - над прослоем па-леопочвы 1 и под ней. Поскольку U-ratio исключает глинистые частицы, в том числе вторичнообразованные, то данный параметр позволяет наиболее адекватно судить об активности атмосферной среды во время осадконакопле-ния. Незначительно пониженные значения U-ratio в палеопочвах слоя 2 позволяют предположить, что почвообразование происходило при достаточно активной атмосферной среде, ненамного слабее, чем в периоды, в которые накопились лёссовые отложения. Петромагнитный анализ. Магнитная восприимчивость (xLF) субаэральной части разреза Ус

Скачать электронную версию публикации