Стратиграфия, абсолютный возраст и история развития погребенного голоценового торфяника Восточного Таймыра

Введение. Пойменные и террасовые обнажения берегов рек Восточного Таймыра – Хатанги, Новой, Большой Балахни и др. сплошной полосой на протяжении 20 км и более сложены реликтовыми погребенными торфяниками мощностью от 1,3 до 2,5 м. Они содержат в себе важную информацию об изменениях климата, происходивших в голоцене, представляют основу для реконструкции динамики природной обстановки на протяжении 7–8 тыс. лет назад (л.н.). Кроме того, они являются важным источником полуископаемой древесины, так как пни и стволы деревьев, найденные в торфе, являются свидетелями теплой эпохи голоцена и могут служить доказательством тому, что болото- и торфообразование на Таймыре началось в бореальный и атлантический периоды голоцена одновременно с распространением здесь лесного покрова.

Как отмечал Н.И. Пьявченко [1], послеледниковая история севера Сибири характеризуется двумя фазами болотообразования и торфонакопления: 1) древней, более продолжительной и мощной, 2) современной, начавшейся сравнительно недавно и протекающей в менее благоприятных климатических условиях. Подтверждением этому служат описанные в литературе торфяники Восточного Таймыра, залегающие на надпойменных террасах рек Фомич, Новая, Большая Балахня и др. Установлено, что они образовались во время голоценовых потеплений – в бореальное (8500 л.н.) и атлантическое (5000 л.н.) время [2]. В суббореальный (4000– 2500 л.н.) и в субатлантический периоды (2500–0 л.н.), после наступления вечной мерзлоты, процесс торфо-образования здесь сильно замедлился или совсем прекратился, а в тундре в настоящее время доминируют большей частью минеральные осоково-гипновые болота с мощностью торфа не более 10–15 см.

О потеплении в голоцене также свидетельствуют находки полуископаемой древесины на надпойменных террасах рек Новая, Маймеча, Большая Балахня, Котуй и др., что может служить доказательством тому, что граница лиственничных лесов находилась намного северней относительно современной [3, 4].

Целью наших исследований являлось:

• 1)    проанализировать строение стратиграфии торфяной залежи погребенных торфяников, выявить основные растения-торфообразователи;

• 2)    определить абсолютный возраст торфа и рассчитать скорость его аккумуляции за период образования торфяника;

• 3)    реконструировать флуктуации регионального климата голоцена, которые влияли на процессы образования болот в восточной части Таймыра.

Объекты и методы исследований . Объектом исследований послужил погребенный торфяник, расположенный в береговом обнажении протоки Пионерской (р. Хатанга). На низкой песчаной пойме в полузатопленном состоянии и на ее поверхности в большом количестве находятся крупные и мелкие остатки полу-ископаемой древесины. Географические координаты исследований – 71^о59′ с.ш., 102^о14′ в.д., 8,5 км на запад от пос. Хатанга.

Во время ежегодного весеннего половодья вода в р. Хатанге, вследствие подпора ее ледяными заторами, поднимается на высоту 6–7 м и поверхность террасы полностью уходит под воду. Поэтому исследованный торфяник перекрыт слоем сильно заиленного легкого суглинка мощностью 0,5 м, с незначительной примесью растительных остатков. Морфологическое строение отложений террасы приводится в таблице 1.

Таблица 1

Характеристика отложений террасы высокой поймы протоки Пионерской (р. Хатанга) в стратиграфической последовательности

Номер горизонта	Морфологическое строение	Мощность, см
1	Дернина из гипновых мхов и болотных кустарничков	0–5
2	Суглинок с остатками зеленых мхов, осок, хвоща, карликовой березы, ивы	5–30
3	Суглинок, сильно заиленный с остатками зеленых мхов, осок, хвоща	30–50
4	Торф, темно-коричневый, однородно окрашен, плотный, без выделения стратиграфических слоев	50–210
5	Мощный жильный лед, уходящий под урез воды	210–220
6	Сильно оглеенный тяжелый суглинок с линзами рыжего торфа	220–280
7	Крупный аллювиальный песок желтого, палевого и буровато-желтого цвета	280–350

Отбор образцов производился следующим образом. Стенка естественного обнажения берега протоки Пионерской была зачищена лопатой и ножом и углублена внутрь на 50 см, чтобы исключить омоложение торфа в результате привноса и проникновения в торфяную залежь речных наносов (песка, ила и т. д.). Отбор образцов торфа на ботанический анализ производился сплошной колонкой с интервалом 10 см, на радиоуглеродный – с интервалом 25 см. Образцы взяты со следующих глубин: 55, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 210 см. Радиоуглеродное датирование торфа выполнено в Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН (г. Новосибирск). Основными методами исследований являлись ботанический и радиоуглеродный анализы торфа.

Результаты и обсуждение исследований. В результате анализа стратиграфии торфяной залежи выявлено, что она на всю глубину образована низинными торфами топяной подгруппы травяной, травяномоховой и моховой групп (табл. 2).

Таблица 2

Глубина, см	Ботанический состав торфа	Вид торфа
55–60	Гипновые мхи – Polytrichum strictum, P. commune, P. gracile, Hypnum lind-bergii, Fontinalis antipyretica, Drepanocladus revolvens – 70%, осоки – Carex rariflora, C. rotundata, C. arctisibirica, C. concolor – 10%, хвощ – Еquisetum fluviatile – 10%, пушица – Eriophorum brachyantherum – 10%	Гипновый
60–65	Гипновые мхи – 50, осоки те же – 40%, хвощ – 10%, пушица – ед.	Осоково-гипновый
65–70	Осоки – Carex vesicaria, C. rostrata, C. rariflora, C. arctisibirica, C. Midden-dorffii – 60%, гипновые мхи – Meesia triquetra, Aulacomnium palustre, Di-cranum elongatum – 30%, хвощ – 10%, пушица – ед.	Осоковый
70–75	Осоки те же – 60%, гипновые мхи те же – 30%, хвощ – 10%, вейник – ед., роголистник – ед.	Осоковый
75–80	Гипновые мхи – Meesia triquetra, Aulacomnium palustre, Dicranum elonga-tum – 60%, осоки те же – 20%, пушица – 10%, хвощ – ед., кора ивы – 10%	Гипновый
80–85	Гипновые мхи те же – 60%, осоки – 20%, хвощ – 10%, пушица – 20%, кора ивы – ед.	Гипновый
85–90	Гипновые мхи – 20%, осока – 20%, хвощ – 20%, пушица – 30%, кора ивы – 5%, неопределенные остатки – 5%	Травяной
90–95	Осоки – 60%, хвощ топяной – 15%, гипновые мхи – 20%, древесина ольхи – 5%, пушица – единично	Осоковый
95–100	Осоки – Carex rostrata, C. wiluica – 60%, хвощ топяной – 15%, гипновые мхи – 20%, кора и древесина ольхи – 5%, пушица – ед.	Осоковый
100–110	Гипновые мхи – Drepanocladus revolvens, Calliergon giganteum, Hylocomi-um splendens, Tomenthypnum nitens – 45%, осоки – 35%, хвощ – 15%, пушица – 5%	Разнотравно-гипновый
110–120	Осоки – 60%, гипновые мхи – 20%, хвощ – 10%, роголистник – 5%, вейник – 5%	Осоковый
120–130	Осоки – C. vesicaria, C. capitata, C. diandra, C. wiluica, C. aquatilis – 20%, хвощ – 30%, голубика – 5%, гипновые мхи – Drepanocladus revolvens, Calliergon giganteum – 10%, роголистник – 10%, пушица – Eriophorum brachyantherum – 20%	Травяной
130–140	Гипновые мхи – 30%, осоки – 20%, пушица – 20%, хвощ – Еquisetum palustre – 20%, неопределенные остатки – 10%	Травяной
140–150	Гипновые мхи – 30%, осоки – 15%, пушица – 40%, хвощ – 15%	Травяной
150–160	Осоки – 50%, зеленые мхи – Calliergon giganteum, Meesia triquetra, Hypnum lindbergii, Hylocomium splendens, Tomenthypnum nitens – 20%, хвощ – 20%, неопределенные остатки – 10%	Травяной
160–170	Осоки – 60%, гипновые мхи – 20%, хвощ – 15%, пушица – 5%	Травяной
170–180	Гипновые мхи – 60%, хвощ – 30%, осоки – Carex wiluica, C. rariflora – 10%	Травяно-гипновый
180–190	Гипновые мхи – 60%, хвощ – 20%, осоки – 10%, пушица – 5%, вейник – 5%	Травяно-гипновый
190–200	Гипновые мхи – 60%, хвощ – 20%, пушица – 20%, вейник – ед.	Травяно-гипновый
200–210	Хвощ – 50%, пушица – Eriophorum polystachion – 40%, гипновые мхи – 10%	Травяной

Ботанический состав и виды торфа, слагающие залежь

Среди видов торфа преобладают травяной и осоковый. Древесный торф в торфяной залежи не выявлен, хотя, как отмечалось ранее, на берегу протоки было обнаружено значительное количество полуископа-емой древесины. Залежь от момента начала заболачивания и до его полного прекращения формировалась, вероятно, в близких экологических условиях, так как слагающие ее торфа отличаются не столько видовым составом растений, сколько их процентным соотношением. Ботанический анализ торфа погребенного торфяника свидетельствует о том, что доминирующими растениями-торфообразователями в течение всего периода его образования были осоки и зеленые мхи. Содоминантами являлись хвощ, пушица, полярные ивы, карликовая и приземистая березы, а также подбел, черника, голубика.

Абсолютные датировки нижнего и верхнего горизонтов торфа (210 см, возраст 1915 ± 75 л.н. и 55 см, возраст 455 ± 80 л.н.) свидетельствуют о том, что болотообразование и накопление торфа в долине р. Хатанги началось в субатлантическом периоде и закончилось примерно 500 л.н. Используя данные послойного радиоуглеродного датирования, нами была подсчитана скорость аккумуляции торфа, результаты которой оказались неожиданными (табл. 3).

Возраст болота и скорость торфонакопления в долине р. Хатанги

Таблица 3

Глубина отбора торфа, см Номер лабораторного образца Абсолютный возраст торфа по 14С, л. н. Количество лет между датировками Скорость аккумуляции торфа, мм/год 55 СОАН-6412 455 ± 80 - 160 1,6 75 СОАН-6413      \ 615 ± 75 355 0,7 100 СОАН-6414 970 ± 75 195 1,3 125 СОАН-6415 1165 ± 40 95 2,6 150 СОАН-6416 1260 ± 70 65 3,8 175 СОАН-6417 1325 ± 60 135 1,8 200 СОАН-6418 1460 ± 55 455 1,3 210 СОАН-6419 1915 ± 75 кальный максимум прироста торфа в лесотундре и тундре Таймыра – 1,5–1,6 мм/год отмечен в климатический оптимум голоцена, т.е. в атлантический период [2, 7].

По нашему мнению, образование болот и интенсивное торфообразование в среднем течении р. Хатанги происходило не в холодный субатлантический период, а в климатический оптимум голоцена – атлантический период, который характеризуется максимальной фазой потепления. Так, по данным [3], «отклонение июльской изотермы от современных значений на Таймыре составляло ... не менее 8–10^оС» ( с. 617 ), по другим данным [8–10], оно равнялось 3–4^оС. Для болот этого времени характерен активный рост торфяных залежей, сложенных преимущественно сфагновыми и гипновыми торфами малой степени разложения, а для суходолов – широкое развитие лесов из ели, березы и лиственницы [11].

Для доказательства атлантического возраста исследованного торфяника мы проанализировали скорость аккумуляции торфа другого торфяника [12], расположенного относительно недалеко от нашего (р. Фомич, географические координаты 71^о42′ с.ш., 108^о03′ в.д.). Его мощность составляет 2,62 м, а абсолютный возраст нижнего слоя торфа равен 10 500 ± 140 л.н. Процесс торфонакопления, как и в нашем случае, прекратился 500 ± 60 л.н. и торфяник был засыпан слоем песка. Рассчитав среднюю скорость аккумуляции торфа в долине р. Фомич, получили, что она равна 0,24 мм/год. Используя эту расчетную скорость, подсчитали, что абсолютный возраст нашего торфяника должен быть не менее 6412 л.н., что свидетельствует о том, что болото- и торфообразование в среднем течении р. Хатанги началось не позднее середины атлантического периода. Косвенным подтверждением этому могут служить также погребенные стволы и пни полуископаемой древесины ( Larix gmelinii (Rupr.). Rupr.), большое количество которых, как отмечалось выше, залегает в основании торфяников и в аллювиальных отложениях протоки Пионерской. По М.М. Наурзбаеву [4, 10], абсолютный возраст этой древесины варьирует от 5250 ± 30 до 5150 ± 40 л. н., что свидетельствует о том, что в оптимум голоцена большая часть Восточного Таймыра была покрыта лиственничными лесами.

Заключение. Проведенные комплексные исследования погребенного реликтового торфяника в долине р. Хатанги, дополненные данными абсолютного возраста полуископаемой древесины из этого же района, подтверждают сделанный ранее [4] вывод о том, что аномально высокие летние температуры раннего и среднего голоцена в сочетании с избыточным увлажнением благоприятствовали развитию на Таймыре лесных и болотных ландшафтов.

А на искажение и омоложение абсолютного возраста исследованного торфяника, и, соответственно, расчета скорости аккумуляции торфа, по нашему мнению, могли повлиять следующее факторы: 1) в речных обнажениях торфяников, находящихся в краевых частях болотных массивов, происходит естественный дренаж и последующая усадка торфа, которая значительно нивелирует истинные величины скорости аккумуляции торфа; 2) на омоложение возраста погребенного торфяника могло повлиять его неоднократное затопление во время половодий на р. Хатанге. Следы этих затоплений в виде прослоек песка отчетливо видны на поверхности незачищенной стенки торфяника. Как отмечал ранее Л.В. Сулержицкий [13], несмотря на то, что радиоуглеродный метод является достаточно хорошим инструментом для решения палеоэкологических задач, получаемые даты иногда противоречат друг другу. В частности, опасность омоложения возраста торфяников Крайнего Севера, по данным автора, возможна при соприкосновении его с активной биосферой после отступления вечной мерзлоты. Поэтому для получения дальнейших доказательств атлантического возраста погребенных реликтовых торфяников Восточного Таймыра необходимо продолжить изучение их генезиса и эволюции.