Помощь студентам в учебе
ПРИЗНАКИ ПЕДОГЕНЕЗА В СРЕДНЕПЛЕЙСТОЦЕНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ЮЖНОГО УРАЛА И РЕКОНСТРУКЦИЯ БИОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ИХ ОСНОВЕ
|
Общая характеристика работы
Актуальность темы исследования 2
Степень разработанности темы исследования 3
Положения, выносимые на защиту 5
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 7
Заключение 21
Список литературы 23
Актуальность темы исследования 2
Степень разработанности темы исследования 3
Положения, выносимые на защиту 5
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 7
Заключение 21
Список литературы 23
Актуальность исследования. Для обоснования прогнозов поведения природной среды в условиях антропогенного потепления климата важно знать ход и циклы ее изменения в ретроспективе, которые отражают как можно более длительный период палеогеографической истории Земли, поскольку это дает возможность вычленить антропогенную составляющую на фоне естественной эволюции. Данная проблема требует привлечения региональных материалов, обобщение которых в конечном итоге будет способствовать более точному прогнозированию природной среды в меняющихся условиях. При решении этой проблемы могут использоваться палеопочвы, поскольку они являются продуктом взаимодействия факторов- почвообразователей: биоты, климата, породы, рельефа и времени, и отражают эти взаимодействия в своем морфологическом облике и свойствах.
Одним из регионов, представляющих интерес для выявления особенностей природной среды в разные отрезки палеогеографической истории плейстоценового периода, является Урал, имеющий меридиональное расположение, обусловливающее его роль как климатораздела. Данные о биоклиматических условиях плейстоцена на Южном Урале пока малочисленны. Это затрудняет воссоздание непрерывного хода ландшафтно-климатических изменений в плейстоцене и получение качественных и количественных характеристик климата прошлого. В то же время палеопочвы в силу своего статуса как естественно-исторического тела представляют собой архив сведений об изменении условий за период своего формирования (Палеопочвы..., 2012) и поэтому в конечном итоге дают возможность восстанавливать ход эволюции природной среды в ретроспективе. Учитывая, что в отложениях Миасского карьера на Южном Урале вскрывается серия хорошо сохранившихся и четко прослеживаемых сарыкульских (миасских) палеопочв, маркируемых, согласно В.В. Стефановскому (1997), границей Брюнес-Матуяма, и соотносимых со средним плейстоценом (stratigraphy.org), а также перекрывающий его тыньинский стратиграфический горизонт и расположенные выше последнего батуринские палеопочвы, представляется, что отложения этого карьера могут иметь большое значение для диагностики палеопочв и реконструкции условий среднего плейстоцена на Южном Урале.
Новые материалы и выводы о развитии природной среды среднего плейстоцена на территории Южного Урала будут способствовать решению сложной и актуальной проблемы современности - установлению общих и частных закономерностей эволюции ландшафтно-климатических условий в плейстоценовую эпоху.
Степень разработанности темы исследования подробно рассмотрена в главе 1.
Цель исследования: диагностировать по признакам педогенеза среднеплейстоценовые почвы Южного Урала с целью реконструкции на их основе биоклиматических условий этого периода и встраивания их в систему разновозрастных палеопочв Урала.
Задачи исследования: 1. Изучить морфологические, физико-химические свойства, состав гумуса и основные характеристики гуминовых кислот среднеплейстоценовых палеопочв, вскрытых в обнажении отложений Миасского карьера на Южном Урале, выявить их специфику как диагностирующих признаков палеопедогенеза и выделить на их основе палеопочвы.
2. Обобщить литературные и оригинальные материалы по составу гумуса и гуминовых кислот современных почв Южного Урала и прилегающих территорий с целью составления рецентной (современной) основы для диагностики палеопочв и реконструкции природной среды их формирования педогумусовым методом.
3. Используя разработанную рецентную основу, определить соответствие сохраняющихся во времени признаков педогенеза палеопочв таковым современных почв Южного Урала и прилегающих территорий.
4. На основе комплекса признаков педогенеза в палеопочвах среднего плейстоцена на Южном Урале, имеющих значимость для диагностики пале- оприродной среды, реконструировать биоклиматические условия их формирования.
Научная новизна: впервые выявлены специфические признаки педогенеза в среднеплейстоценовых отложениях Миасского карьера на Южном Урале и на их основе выделена серия палеопочв в пределах сарыкульского (миасского), тыньин- ского и батуринского стратиграфических горизонтов;
показано, что основные изученные характеристики физико-химического состава, а также состава, свойств гуминовых кислот и соотношения их с другими компонентами гумуса палеопочв, выделенных в разных стратиграфических подразделениях, имеют специфичные поля распределений их величин, которые совпадают с таковыми типовых особенностей аналогов современных почв степных - тундровых биоклиматических условий, свидетельствуя, согласно принципу актуализма, об аналогичных природных условиях их формирования;
впервые определено, что условия педогенеза в начале среднего плейстоцена на территории восточного склона Южного Урала соответствовали лесостепным обстановкам с периодом биологической активности более 150 дней, а распространенные там палеопочвы были аналогами современных черноземов, формирующихся в условиях лесостепи;
впервые выявлено, что отложения тыньинского стратиграфического горизонта характеризуются уменьшением интенсивности педогенной переработанности осадков от их подошвы к кровле и изменением природной обстановки до условий лесотундры - тундры..
Одним из регионов, представляющих интерес для выявления особенностей природной среды в разные отрезки палеогеографической истории плейстоценового периода, является Урал, имеющий меридиональное расположение, обусловливающее его роль как климатораздела. Данные о биоклиматических условиях плейстоцена на Южном Урале пока малочисленны. Это затрудняет воссоздание непрерывного хода ландшафтно-климатических изменений в плейстоцене и получение качественных и количественных характеристик климата прошлого. В то же время палеопочвы в силу своего статуса как естественно-исторического тела представляют собой архив сведений об изменении условий за период своего формирования (Палеопочвы..., 2012) и поэтому в конечном итоге дают возможность восстанавливать ход эволюции природной среды в ретроспективе. Учитывая, что в отложениях Миасского карьера на Южном Урале вскрывается серия хорошо сохранившихся и четко прослеживаемых сарыкульских (миасских) палеопочв, маркируемых, согласно В.В. Стефановскому (1997), границей Брюнес-Матуяма, и соотносимых со средним плейстоценом (stratigraphy.org), а также перекрывающий его тыньинский стратиграфический горизонт и расположенные выше последнего батуринские палеопочвы, представляется, что отложения этого карьера могут иметь большое значение для диагностики палеопочв и реконструкции условий среднего плейстоцена на Южном Урале.
Новые материалы и выводы о развитии природной среды среднего плейстоцена на территории Южного Урала будут способствовать решению сложной и актуальной проблемы современности - установлению общих и частных закономерностей эволюции ландшафтно-климатических условий в плейстоценовую эпоху.
Степень разработанности темы исследования подробно рассмотрена в главе 1.
Цель исследования: диагностировать по признакам педогенеза среднеплейстоценовые почвы Южного Урала с целью реконструкции на их основе биоклиматических условий этого периода и встраивания их в систему разновозрастных палеопочв Урала.
Задачи исследования: 1. Изучить морфологические, физико-химические свойства, состав гумуса и основные характеристики гуминовых кислот среднеплейстоценовых палеопочв, вскрытых в обнажении отложений Миасского карьера на Южном Урале, выявить их специфику как диагностирующих признаков палеопедогенеза и выделить на их основе палеопочвы.
2. Обобщить литературные и оригинальные материалы по составу гумуса и гуминовых кислот современных почв Южного Урала и прилегающих территорий с целью составления рецентной (современной) основы для диагностики палеопочв и реконструкции природной среды их формирования педогумусовым методом.
3. Используя разработанную рецентную основу, определить соответствие сохраняющихся во времени признаков педогенеза палеопочв таковым современных почв Южного Урала и прилегающих территорий.
4. На основе комплекса признаков педогенеза в палеопочвах среднего плейстоцена на Южном Урале, имеющих значимость для диагностики пале- оприродной среды, реконструировать биоклиматические условия их формирования.
Научная новизна: впервые выявлены специфические признаки педогенеза в среднеплейстоценовых отложениях Миасского карьера на Южном Урале и на их основе выделена серия палеопочв в пределах сарыкульского (миасского), тыньин- ского и батуринского стратиграфических горизонтов;
показано, что основные изученные характеристики физико-химического состава, а также состава, свойств гуминовых кислот и соотношения их с другими компонентами гумуса палеопочв, выделенных в разных стратиграфических подразделениях, имеют специфичные поля распределений их величин, которые совпадают с таковыми типовых особенностей аналогов современных почв степных - тундровых биоклиматических условий, свидетельствуя, согласно принципу актуализма, об аналогичных природных условиях их формирования;
впервые определено, что условия педогенеза в начале среднего плейстоцена на территории восточного склона Южного Урала соответствовали лесостепным обстановкам с периодом биологической активности более 150 дней, а распространенные там палеопочвы были аналогами современных черноземов, формирующихся в условиях лесостепи;
впервые выявлено, что отложения тыньинского стратиграфического горизонта характеризуются уменьшением интенсивности педогенной переработанности осадков от их подошвы к кровле и изменением природной обстановки до условий лесотундры - тундры..
Полученные характеристики вещественного состава и гумусовой составляющей отложений, вскрытых в бортах Миасского карьера на Южном Урале, лежащих выше границы Брюнес-Матуяма и охватывающих, согласно В.В. Сте- фановскому (2006), три стратиграфических подразделения (сарыкульский, тыньинский и батуринский горизонты), позволили выявить в них разной сохранности признаки педогенеза (от полного почвенного профиля до отдельных горизонтов или их совокупности, а также свойств почвенной массы в целом или отдельных их компонентов), провести сравнение характеристик палеопочв с современными почвами разных условий формирования, выявить аналоги между ними и определить биоклиматические условия их формирования. Тренд изменения природной среды в этот временной отрезок соответствовал смене природной обстановки от аналогов условий южной лесостепи через северную лесостепь до тундровых условий и затем через северную лесостепь к условиям ум е- ренно-засушливой степи.
На основе элементного состава и спектральных свойств одного из основных компонентов органо-минеральных взаимодействий в палеопочвах - гуминовых кислот, их долевого участия в составе гумусовых веществ и соотношении с другими компонентами гумуса (в частности, Сгк:Сфк) проведена диагностика отложений среднего плейстоцена не только теплых периодов, фиксируемых по внешне выраженному присутствию палеопочв или их горизонтов, но и отложений холодных стадий, педогенное преобразование которых не фиксируется морфологически. Анализ параметров соотношения основных структурообразующих элементов в гуминовых кислотах позволил впервые определить диапазон периода биологической активности для временного отрезка 800-600 тыс. лет назад.
Проведенные исследования позволили сделать ряд выводов, логично вытекающих из полученных материалов и их интерпретации:
1. Выявленные специфические разноуровневые признаки педогенеза в среднеплейстоценовых отложениях Миасского карьера на Южном Урале, относящихся к сарыкульскому (миасскому), тыньинскому и батуринскому горизонтам, позволили выделить в них четыре палеопочвы, расчленить их на горизонты и провести диагностику биоклиматических условий их формирования.
2. Составленная на основе оригинальных и литературных материалов ре- центная основа по составу гумуса, а также составу и свойствам гуминовых кислот основных типов почв разных ландшафтных условий Южного Урала и прилегающих территорий, позволила выявить аналоги между палеопочвами и современными почвами с целью диагностики палеопочв и реконструкции природной среды их формирования.
3. Ряд показателей физико-химического состава палеопочв разного возраста, а также долевого участия гуминовых кислот в составе гумуса, их состава, свойств и соотношения с другими компонентами гумусовых веществ находятся в соответствии друг с другом и свидетельствуют о преобладании лесостепных - степных условий в период формирования гумусовых горизонтов палеопочв и очень холодных и влажных (аналогичных лесотундровым или тундровым) - при формировании отложений тыньинского горизонта.
4. Состав гумуса и свойства почв, а также соотношения элементов в гуминовых кислотах палеопочв сарыкульского и батуринского стратиграфических горизонтов позволили установить, что преобладающим типом почвообразования в период их формирования было черноземообразование в лесостепных и степных условиях, причем нижние зг' палеопочвы формировались в условиях, характерных для южной части лесостепи, верхние зг" и нижние ЬР палеопочвы - для более северных ее районов, а верхние батуринские ЬР' палеопочвы - в условиях умеренно-засушливой степи; период биологической активности этих палеопочв не переходит границ, лежащих в диапазоне 55-165 дней.
5. Признаки педогенеза в отложениях тыньинского горизонта, перекрывающего сарыкульский, соответствуют условиям холодного и влажного климата с периодом биологической активности не более 60 дней и показывают постепенное изменение условий их формирования от подошвы отложений к их кровле в сторону похолодания.
6. Изменение условий природной среды в период 800-600 тыс. лет назад имело направленность от аналогов условий южной лесостепи на границе Брюнес-Матуяма через северную лесостепь до тундровых условий в период пе- догенного преобразования отложений тыньинского горизонта и затем через северную лесостепь к условиям умеренно-засушливой степи в палеопочве, приуроченной к кровле изученных отложений.
Дальнейшие исследования будут дополнены данными по составу гумуса и гуминовых кислот современных почв северных территорий Урала для уточнения условий формирования холодного тыньинского стратиграфического горизонта на Южном Урале. Планируется провести аналогичное исследование палеопочв и отложений более древних и более молодых плейстоценовых геологических горизонтов Южного Урала.
На основе элементного состава и спектральных свойств одного из основных компонентов органо-минеральных взаимодействий в палеопочвах - гуминовых кислот, их долевого участия в составе гумусовых веществ и соотношении с другими компонентами гумуса (в частности, Сгк:Сфк) проведена диагностика отложений среднего плейстоцена не только теплых периодов, фиксируемых по внешне выраженному присутствию палеопочв или их горизонтов, но и отложений холодных стадий, педогенное преобразование которых не фиксируется морфологически. Анализ параметров соотношения основных структурообразующих элементов в гуминовых кислотах позволил впервые определить диапазон периода биологической активности для временного отрезка 800-600 тыс. лет назад.
Проведенные исследования позволили сделать ряд выводов, логично вытекающих из полученных материалов и их интерпретации:
1. Выявленные специфические разноуровневые признаки педогенеза в среднеплейстоценовых отложениях Миасского карьера на Южном Урале, относящихся к сарыкульскому (миасскому), тыньинскому и батуринскому горизонтам, позволили выделить в них четыре палеопочвы, расчленить их на горизонты и провести диагностику биоклиматических условий их формирования.
2. Составленная на основе оригинальных и литературных материалов ре- центная основа по составу гумуса, а также составу и свойствам гуминовых кислот основных типов почв разных ландшафтных условий Южного Урала и прилегающих территорий, позволила выявить аналоги между палеопочвами и современными почвами с целью диагностики палеопочв и реконструкции природной среды их формирования.
3. Ряд показателей физико-химического состава палеопочв разного возраста, а также долевого участия гуминовых кислот в составе гумуса, их состава, свойств и соотношения с другими компонентами гумусовых веществ находятся в соответствии друг с другом и свидетельствуют о преобладании лесостепных - степных условий в период формирования гумусовых горизонтов палеопочв и очень холодных и влажных (аналогичных лесотундровым или тундровым) - при формировании отложений тыньинского горизонта.
4. Состав гумуса и свойства почв, а также соотношения элементов в гуминовых кислотах палеопочв сарыкульского и батуринского стратиграфических горизонтов позволили установить, что преобладающим типом почвообразования в период их формирования было черноземообразование в лесостепных и степных условиях, причем нижние зг' палеопочвы формировались в условиях, характерных для южной части лесостепи, верхние зг" и нижние ЬР палеопочвы - для более северных ее районов, а верхние батуринские ЬР' палеопочвы - в условиях умеренно-засушливой степи; период биологической активности этих палеопочв не переходит границ, лежащих в диапазоне 55-165 дней.
5. Признаки педогенеза в отложениях тыньинского горизонта, перекрывающего сарыкульский, соответствуют условиям холодного и влажного климата с периодом биологической активности не более 60 дней и показывают постепенное изменение условий их формирования от подошвы отложений к их кровле в сторону похолодания.
6. Изменение условий природной среды в период 800-600 тыс. лет назад имело направленность от аналогов условий южной лесостепи на границе Брюнес-Матуяма через северную лесостепь до тундровых условий в период пе- догенного преобразования отложений тыньинского горизонта и затем через северную лесостепь к условиям умеренно-засушливой степи в палеопочве, приуроченной к кровле изученных отложений.
Дальнейшие исследования будут дополнены данными по составу гумуса и гуминовых кислот современных почв северных территорий Урала для уточнения условий формирования холодного тыньинского стратиграфического горизонта на Южном Урале. Планируется провести аналогичное исследование палеопочв и отложений более древних и более молодых плейстоценовых геологических горизонтов Южного Урала.
ПРИЗНАКИ ПЕДОГЕНЕЗА В СРЕДНЕПЛЕЙСТОЦЕНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ЮЖНОГО УРАЛА И РЕКОНСТРУКЦИЯ БИОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ИХ ОСНОВЕ