Погребенные почвы как объективный показатель изменчивости палеогеографической среды

ландшафтной оболочки Земли историко-генетические проблемы почвообразования, касающиеся возраста почв, процессов и событий почвообразования, их продолжительности и закономерностей смен, приобретают все большую актуальность.

Среднерусская ледниково-перигляциальная лёссовая область, занимающая северную часть Среднерусской возвышенности в пределах максимального среднеплейстоценового (днепровского) оледенения, относится к числу территорий, отложения которых обладают максимальной палеогеографической информацией для изучения климатообусловленных изменений в плейстоцене. На днепровских отложениях залегает позднеплейстоценовая толща: делювий (в понижениях – балочный аллювий), межледниковая сложная микулинская почва, валдайские лёссовые и почвенные горизонты. В настоящее время эта часть Восточно-Европейской равнины представляет собой вторичную ледниково-аккумулятивную равнину, в разной степени переработанную эрозионно-денудационными процессами.

Последний климатический макроцикл, охватывающий поздний плейстоцен и голоцен, начался с микулинского межледниковья 135-110 тыс. л. н. (что примерно соответствует морским изотопно-кислородным стадиям– MIS – 5e-5c, 130-95 тыс. л. н. по [9]). Валдайская ледниковая эпоха, следовавшая за микулинской межледниковой эпохой, была достаточно длительной и многостадийной. Обычно выделяют три крупных этапа в этой эпохе: ранне-, средне- и поздневалдайский. Ранневалдайское похолодание (оледенение, 110-60 тыс. л. н.) (MIS 5b-5a, 95-72 тыс. л. н.), по мнению большинства исследователей, сопровождалось формированием покровного оледенения.Отложения сложного средневалдайского потепления в период 60-24 тыс. л. н. (средневалдайского мегаинтерстадиала по [4, 6] или MIS 4-3, 72-25 тыс. л. н.), состоящего из чередования относительных потеплений и похолоданий, представлены в основном аллювиальными, озерными и озерно-болотными осадками, часто перекрытыми лессовидными суглинками с развитыми на них погребенными почвами. Из погребенных почв наиболее распространена почва последнего средневалдайского потепления – брянская. Соответствующее ей повышение уровня моря имело место в интервале около 26 тыс. лет, что свидетельствует об очередном улучшение климата в самом конце изотопной стадии 3 [1]. В самое значительное поздневалдайское похолодание (24-10,2 тыс. л. н.) [5, 7], MIS 2, 25-10 тыс. л. н.) покровное оледенение было относительно непродолжительным. Первый этап начался 24 тыс. лет назад, после формирования брянской ископаемой почвы, и завершился с началом деградации покровного оледенения около 17 тыс. лет назад. Внутри этого интервала (22-18 тыс. л. н.) скандинавский ледниковый щит достиг максимальных для позднего плейстоцена размеров.

В статье приводятся результаты изучения сложной погребенной почвы, сформированной в интерстадиалы средневалдайского мегаинтерстадиала (60-24 тыс.л.н.). Изучение средневалдайских погребенных почв, имеющих разные уровни сложности и сохранности своих профилей, имеет значительный научный интерес, поскольку эти почвы являются не только архивом изменчивости природных условий времени своего формирования, но, иногда входя в состав почвообразующих пород голоценовых почв, могут придавать современному почвенному покрову дополнительную сложность, трудно объяснимую без знания истории его формирования [3].

Исследованный разрез с погребенной почвой расположен в центре Восточно-Европейской равнины (на границе Московской и Тульской областей). Толща позднеплейстоценовых покровных лессовидных суглинков, включающих исследованную почву, залегает на крио-морфной слоистой перемытой днепровской морене и имеет заметную фациальную изменчивость. Главная особенность исследованного профиля погребенной почвы заключается в наличии мощного, сложного из-за наличия нескольких подгоризонтов, гумусового горизонта. Подгоризонты гумусового горизонта погребенной почвы сильно нарушены разновременными криогенными трещинными и солифлюкцион-ными деформациями. О гетерохронности палеокриогенных деформаций свидетельствуют разная степень плотности и интенсивности окраски заполняющего трещины гумусированного материала, а также формирование систем из разноразмерных трещин с разным заполнением, разные уровни формирования трещинных и со-лифлюкционных деформаций. Гетерохронность палеокриогенных деформаций разных подгоризонтов гумусового горизонта свидетельствует о последовательной разновременности процессов накопления материала этих подгоризонтов, завершающихся педогенной про-работки вновь отложенного материала. В результате многократного последовательного накопления суглинистого материала, его палеокриогенной и педо-генной проработки сформировалась сложная погребенная почва.

В погребенной почве выделены следующие генетические горизонты: переходящий в перекрывающую толщу верхний гумусовый горизонт [dA1 1 ] (260-297 см); второй гумусовый горизонт [A1 2 ] (297-314 см); самый темноокра-шенный третий гумусовый горизонт [A1 3 ] (314341 см); криоморфный четвертый гумусовый горизонт [A1 4 ] (341-395) см; иллювиальный ог-леенный горизонт [Bg] (395-440 см); переходный к почвообразующей породе тяжелосуглинистый опесчаненый горизонт [BD1] (440-462 см); подстилающий почву слоистый, пылеватый, несортированный тяжелый суглинок [D2] 462-480 см; красновато-бурая завалуненная и опесчаненая тяжелосуглинистая морена.

Аналитическая характеристика погребенной почвы (рис. 1). По распределению песчаных фракций гранулометрического состава, а именно по довольно резкому увеличению их содержания, суглинок, слагающий разрез, делится на три толщи. Верхняя толща отчетливо отделяется границей между горизонтами голоценовой серой лесной почвы и погребенной почвой, вторая толща располагается между погребенной почвой и подстилающими её горизонтами флювиогляциальных отложений, а третьей толщей являются сами флювиогляциальные и гляциальные отложения. Содержание органического вещества в погребенной почве невелико, относительно повышено содержание гумуса лишь в наиболее темноокрашенном подгоризонте А12. Значения рНводн находятся в пределах нейтральных значений, однако рНсолевой характеризуется сильнокислыми значениями. Этот факт можно объяснить вторичным окарбоначиванием погребенной почвы, потому что для этой части суглинистой толщи характерны слабовыраженный «висячий» карбонатный горизонт, совпадающего с погребенной почвой, и повышенные содержания поглощенных и Са2+ и Mg2+, но не значения рНсо- левого. Резкие пики содержания растворимого Р2О5, приходящиеся примерно на границы раздела погребенной почвы, делит всю суглинистую толщу на три части: верхнюю и нижнюю, относительно обогащенные растворимым Р2О5, и среднюю (погребенную почву), относительно обедненную им.

Распределение по толще погребенной почвы магнитной восприимчивости таково: первый максимум совпадает с верхней границей почвы, второй – с границей, разделяющей гори-зонты А13 и А14 погребенной почвы. Минимальные значения магнитной восприимчивости приходятся на границу между гор.dA11 и А11, а также между гор. А13 и А14. Результаты изучения распределения изотопного состава органогенного (почвенного) углерода (δ13С) в исследуемом разрезе мы интерпретируем следующим образом. Известно, что величина δ13С в умеренных широтах Европы равна в среднем примерно -27‰. [8], поэтому полученная нами цифра для поверхностной части современного гумусового горизонта, совпадающая с литературными данными, косвенно подтверждает верифицирован-ность полученных данных. Известно также, что современные растения, произрастающие при высокой влажности или на почве с большим содержанием воды, могут иметь значения изотопных отношений δ13C на 4-5‰ более отрицательные, чем растения, растущие в сухом климате [8]. В исследуемом разрезе распределение содержания δ13C несколько отличается от известного: минимальные значения δ13C отмечены в гумусовом горизонте современной почвы (27‰), в иллювиальном горизонте содержание δ13C не убывает, а достаточно заметно возрастает (-25‰) и далее по профилю вниз показатель δ13C колеблется около значения -25‰. Этот факт показывает предположить, что гидроклиматиче-ские условия внутри накапливающейся поздневалдайской толщи покровных лессовидных суглинков и внутри погребенной ими почвы не могут характеризоваться как традиционные ульт-раконтинентальные, во всяком случае, не в отношении гидрологических условий. Изучение вариаций изотопного состава углерода почв для целей палеогеографических реконструкций только начинается. Такое изучение может иметь особую ценность для восстановления палеокли-матической и палеоэкологической истории почвообразования в позднем плейстоцене и голоцене.

Рис. 1. Аналитическая характеристика погребенной почвы (выделена цветом)

Выводы: по полученным данным суглинистая толща, включающая исследуемую погребенную почву, делится на несколько самостоятельных литогенных слоев. Основными тремя, отличающимися по генезису частями разреза, традиционно выделяемыми по изменению распределения песчаных фракций гранулометрического состава, являются: верхняя толща голоценовой серой лесной почвы, средняя толща погребенной почвы, а третьей толщей являются флювиогляциальные и гляциальные отложения. По изменению распределения других аналитических показателей внутри погребенной почвы достаточно отчетливо выявляются следующие самостоятельные литологические единицы: гор. dA11, гор. А12, А13, А14, то есть каждый из подгоризонтов гумусового горизонта сложной погребенной почвы формировался на самостоятельном литологическом наносе. Это означает, что почвообразующий материал для сложной погребенной почвы накапливался в течение нескольких последовательно сменяющихся относительно коротких циклах литогенеза, а вновь отложенный материал последовательно же прорабатывался процессами педогенеза, сменяющимися процессами палеокриогенеза. Следовательно, цикл морфологического формирования всей сложной погребенной почвы состоял из последовательных циклов литопедокриогенеза, каждому из которых соответствовали индивидуальные условия среды. Так в результате анализа морфологических и аналитических характеристик сложной погребенной почвы была выявлена полихронная цикличность природных процессов во время ее формирования. К числу наиболее общих циклов формирования сложной погребенной почвы можно отнести морфолито-педогенный цикл.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты №№ 11-04-00354, 11-04-01083)