Лëссово-почвенная последовательность и эоловый рельеф плейстоцена Западной Сибири: хронология и особенности их формирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В статье рассматривается современное состояние хроностратиграфии и палеогеографии лёссово-почвенной последовательности плейстоцена Западной Сибири, являющейся одной из наиболее полных в Северной Евразии. Показано, что генетически лёсс тесно связан с эоловыми образованиями, сформировавшимися в результате активизации эоловых процессов в более ранние аридные эпохи позднего кайнозоя в Северной Азии. Описан парагенетически связанный с образованием субаэральной толщи дефляционный и аккумулятивный эоловый рельеф, показывающий незначительный перенос материала, формирующего лëссовую толщу. Подтверждено, что формирование эолового рельефа и активизация эоловых процессов происходили в холодные (ледниковые) периоды плейстоцена во время лёссообразования при преобладании юго-западных ветров. Основой стратиграфического расчленения и корреляции разрезов лёссовой толщи являются ископаемые почвы, сформированные в строго определенных климатических условиях. Последовательное прослеживание лёссовых и почвенных горизонтов лёссовой толщи плейстоцена Западной Сибири с учетом радиоуглеродных и люминесцентных дат и применением климатостратиграфических корреляций показало, что ее строение и состав отчетливо отражают неповторимость каждой палеогеографической эпохи, связанной с изменением интенсивности атмосферной циркуляции в холодные (ледниковые) и теплые эпохи плейстоцена. Особенности каждой конкретной эпохи записаны в сочетании неповторимых индивидуальных признаков определенных горизонтов лёссово-почвенной последовательности. В чередующихся горизонтах лёссов и почв сохранилась запись глобальных и региональных изменений ландшафтов и климата, отражающих своеобразие, неповторимость палеогеографии каждой временной эпохи. Структура и состав лёссовой толщи отражают различную интенсивность атмосферной циркуляции в холодные (ледниковые) и теплые эпохи плейстоцена. Показано, что хронология лёссово-почвенной формации Западной Сибири на основании только OSL дат не всегда соответствует лёссово-почвенной стратиграфии, построенной на комплексе подходов с преимущественным использованием палеопедологического метода и установлением стратиграфических взаимоотношений горизонтов путем их непосредственного прослеживания, и поэтому нуждается в корректировке. Наилучшие корреляционные результаты достигаются комбинированием всех доступных методов датирования с привлечением биостратиграфических, седиментологических и геологических данных, на основе климатостратиграфического принципа.

Об авторах

В. С. Зыкина

Институт геологии и минералогии имени В. С. Соболева СО РАН; Институт географии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: zykina@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Москва

В. С. Зыкин

Институт геологии и минералогии имени В. С. Соболева СО РАН; Институт географии РАН; Новосибирский государственный университет

Email: zykina@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Москва; Новосибирск

Е. Л. Маликова

Институт геологии и минералогии имени В. С. Соболева СО РАН

Email: zykina@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Архипов С. А., Зыкина В. С., Круковер А. А. и др. (1997). Стратиграфия и палеомагнетизм ледниковых и лёссово-почвенных отложений Западно-Сибирской равнины. Геология и геофизика. Т. 38. № 6. С. 1027—1048.
  2. Вангенгейм Э. А., Вислобокова И. А., Година А. Я. и др. (1993). О возрасте фауны млекопитающих из карабулакской свиты на р. Калмакпай (Зайсанская впадина, Восточный Казахстан). Стратиграфия. Геологическая корреляция. Т. 1. № 2. С. 37—44.
  3. Величко А. А., Тимирева С. Н. (2005). Западная Сибирь — великая позднеледниковая пустыня. Природа. № 5. С. 54—62.
  4. Волков И. А. (1971). Позднечетвертичная субаэральная формация. М.: Наука. 253 с.
  5. Волков И. А. (1976). Роль эолового фактора в эволюции рельефа. В сб.: Проблемы экзогенного рельефообразования. Под ред. Д. А. Тимофеева. М.: Наука. Кн. 1. С. 264—269.
  6. Волков И. А. (1980). Цикличность формирования четвертичных субаэральных осадков умеренного пояса и колебания климата. В сб.: Цикличность формирования субаэральных пород. Новосибирск: Наука. С. 25—33.
  7. Волков И. А., Зыкина В. С., Семенов В. В. (1984). Нижняя граница четвертичной системы в субаэральной толще Западной Сибири. В сб.: Стратиграфия пограничных отложений неогена и антропогена Сибири. Новосибирск: Изд-во ИГиГ СО РАН. С. 72—84.
  8. Вольвах Н. Е. (2022). Люминесцентная геохронология лёссово-почвенной последовательности неоплейстоцена юго-востока Западно-Сибирской равнины. Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: ИГИМ СО РАН. 23 с.
  9. Вольвах Н. Е., Курбанов Р. Н., Вольвах А. О. и др. (2021). Первые результаты люминесцентного датирования лёссово-почвенный серий юга Западной Сибири (опорный разрез Ложок). Известия РАН. Серия географическая. Т. 85. № 2. С. 284—301. https://doi.org/10.31857/S2587556621020151
  10. Добрецов Н. Л., Зыкин В. С., Зыкина В. С. (2003). Структура лёссово-почвенной последовательности плейстоцена Западной Сибири и ее сопоставление с Байкальской и глобальными летописями изменения климата. Доклады Академии наук. Т. 391. № 6. С. 821—824.
  11. Додонов А. Е. (2002). Четвертичный период Средней Азии: Стратиграфия, корреляция, палеогеография. М.: ГЕОС. 250 с.
  12. Дроздов Н. И., Чеха И. П., Хазартс П. (2005). Геоморфология и четвертичные отложения Куртакского геоархеологического района (Северо-Минусинская впадина). Красноярск: Изд-во ИПК КГПУ. 109 с.
  13. Зажигин В. С. (1980). Грызуны позднего плиоцена и антропогена юга Западной Сибири. М.: Наука. 156 с.
  14. Зыкин В. С. (1982). Новые данные о разрезе неогеновых отложений у г. Павлодара. В сб.: Проблемы стратиграфии и палеогеографии плейстоцена Сибири. Новосибирск: Наука. С. 66—72.
  15. Зыкин В. С. (2012). Стратиграфия и эволюция природной среды и климата в позднем кайнозое юга Западной Сибири. Новосибирск: ГЕО. 487 с.
  16. Зыкин В. С., Зажигин В. С., Зыкина В. С. (1995). Изменение природной cреды и климата в раннем плиоцене юга Западно-Сибирской равнины. Геология и геофизика. Т. 36. № 8. С. 40—50.
  17. Зыкин В. С., Зыкина В. С., Орлова Л. А. (2003). Реконструкция изменений природной среды и климата позднего плейстоцена на юге Западной Сибири по отложениям котловины озера Аксор. Археология, этнография и антропология Евразии. № 4. С. 2—16.
  18. Зыкин В. С., Зыкина В. С., Орлова Л. А. и др. (2009). О развитии озера Чаны в позднеплейстоцен–голоценовое время. В сб.: География — теория и практика: современные проблемы и перспективы. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та. С. 95—98.
  19. Зыкин В. С., Зыкина В. С., Смолянинова Л. Г. и др. (2017). Новые данные по стратиграфии четвертичных отложений предгорий Горного Алтая (долина р. Песчаная). Археология, этнография и антропология Евразии. № 3. С. 3—16. https://doi.org/10.17746/1563-0102.2017.45.3.003-016
  20. Зыкина В. С. (1986). Ископаемые почвы — основа расчленения четвертичных субаэральных отложений Западной Сибири. В сб.: Биостратиграфия и палеоклиматы плейстоцена Сибири. Новосибирск: Наука. С. 115—121.
  21. Зыкина В. С., Волков И. А., Дергачева М. И. (1981). Верхнечетвертичные отложения и ископаемые почвы Новосибирского Приобья. М.: Наука. 203 с.
  22. Зыкина В. С., Волков И. А., Семенов В. В. (2000). Реконструкция климата неоплейстоцена Западной Сибири по данным изучения опорного разреза Белово. В сб.: Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена Сибири. Вып. 2. Новосибирск: Изд-во ИАЭТ СО РАН. С. 229—249.
  23. Зыкина В. С., Зыкин В. С. (2012). Лёссово-почвенная последовательность и эволюция природной среды и климата Западной Сибири в плейстоцене. Новосибирск: ГЕО. 477 с.
  24. Зыкина В. С., Зыкин В. С., Вольвах А. О. и др. (2019). Лёссово-почвенная последовательность низкогорий северо-восточной части Горного Алтая в разрезе Красногорское. Археология, этнография и антропология Евразии. Т. 47. № 1. С. 3—14. https://doi.org/10.17746/1563-0102.2019.47.1.003-014
  25. Зыкина В. С., Зыкин В. С., Вольвах Н. Е. и др. (2021). Новые данные о хроностратиграфии верхнеплейстоценовой лёссово-почвенной серии юга Западной Сибири. Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. Т. 500. № 2. С. 193—199. https://doi.org/10.31857/S2686739721100200
  26. Зыкина В. С., Круковер А. А. (1988). Новые данные по расчленению и корреляции четвертичных отложений Предалтайской равнины. В сб.: Перспективы развития минерально-сырьевой базы Алтая. Ч. 1. Барнаул: Полиграфист. С. 47—49.
  27. Зыкина В. С., Орлова Л. А., Чеха В. П. (2000). Реконструкция природной среды и климата субаэральной толщи разреза Куртак. В сб.: Палеогеография каменного века. Корреляция природных событий и археологических культур палеолита Северной Азии и сопредельных территорий. Материалы Международной конференции. Красноярск: Изд-во Красноярск. педагогич. ун-та. С. 62—64.
  28. Карабанов Е. Б., Прокопенко А. А., Кузьмин М. И. и др. (2001). Оледенения и межледниковья Сибири — палеоклиматическая запись из озера Байкал и его корреляция с Западно-Сибирской стратиграфией (эпоха прямой полярности Брюнес). Геология и геофизика. Т. 42. № 1—2. С. 48—63.
  29. Кесь А. С., Федорович Б. А. (1975). Проблема зональности и возраста эолово-почвенных мелкоземов (лёссов и их аналогов). В сб.: Проблемы региональной и общей палеогеографии лёссовых и перигляциальных областей. М.: Наука. С. 90—101.
  30. Корнутова Е. И. (1984). Стратиграфия палеогеновых и неогеновых отложений Шилка-Ононской области Забайкалья. В сб.: Среда и жизнь на рубежах эпох кайнозоя в Сибири и на Дальнем Востоке. Новосибирск: Наука. C. 128—132.
  31. Круковер А. А. (1992). Четвертичные микротериофауны приледниковой и внеледниковой зон Западной Сибири. Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: ИГИМ СО РАН. 19 с.
  32. Курбанов Р. Н., Таратунина Н. А., Вольвах Н. Е. (2020). Опыт применения ОСЛ-датирования в изучении лёссово-почвенных серий Северной Евразии. В сб.: Актуальные проблемы палеогеографии плейстоцена. Научные достижения Школы академика К. К. Маркова. М.: Географический факультет МГУ. С. 595—613.
  33. Малолетко А. М. (1976). Лощинно-увалистый рельеф Степного Приобья и Кулунды и его происхождение. В сб.: Вопросы географии Сибири. Вып. 9. Томск: Изд-во Томского университета. С. 124—141.
  34. Пинхасов Б. И. (1984). Неоген-четвертичные отложения и новейшая тектоника Южного Приаралья и Западных Кызылкумов. Ташкент: ФАН. 150 с.
  35. Поспелова Г. А., Гнибиденко З. Н. (1982). Магнитостратиграфические разрезы неогеновых и четвертичных отложений Северной Азии и юго-восточной Европы и проблемы их корреляции. В сб.: Геофизические методы в региональной геологии. Новосибирск: Наука. С. 76—94.
  36. Смолянинова Л. Г., Зыкина В. С., Чиркин К. А. (2011). Новые магнитостратиграфические данные и положение границы Матуяма—Брюнес в опорном Разрезе Белово (Приобское степное плато). В сб.: Палеомагнетизм и магнетизм горных пород. Материалы всероссийской школы-семинара. Борок: ГО “Борок” ИФЗ РАН. С. 89—92.
  37. Чиркин К. А., Смолянинова Л. Г., Зыкин В. С. и др. (2009). О положении границы Брюнес—Матуяма в субаэральных отложениях юго-восточной части Западной Сибири. В сб.: Фундаментальные проблемы квартера: итоги изучения и основные направления дальнейших исследований. Новосибирск: Изд-во СО РАН. С. 622—624.
  38. Bábek O., Chlachula J., Grygar T. M. (2011). Non-magnetic indicators of pedogenesis related to loess magnetic enhancement and depletion: Examples from the Czech Republic and southern Siberia. Quat. Sci. Rev. V. 30 (7—8). P. 967—979. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2011.01.009
  39. Broecker W. S. (2000). Abrupt climate change: causal constraints provided by the paleoclimate record. Earth-Sci. Rev. V. 51. P. 137—154.
  40. Chlachula J., Little E. (2011). A high-resolution Late Quaternary climatostratigraphic record from Iskitim, Priobie Loess Plateau, SW Siberia. Quat. Int. V. 240. № 1—2. P. 139—149. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2011.01.045
  41. Daxner-Höck G., Höck V., Badamgarav D. et al. (1997). Cenozoic Stratigraphy based on a sediment-basalt association in Central Mongolia as Requirement for Correlation across Central Asia. In: Mémoires et Travaux de l’Institut de Montpellier, E.P.H.E. V. 21. P. 163—176.
  42. Ding Z. L., Sun J. M., Liu T. S. et al. (1998). Wind-blown origin of the Pliocene red clay formation in the central Loess Plateau, China. In: Earth and Planetary Science Letters. V. 161. P. 135—143.
  43. Frechen M., Zander A., Zykina V. et al. (2005). The loess record from the section at Kurtak in Middle Siberia. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. V. 228. P. 228—244. https://doi.org/10.1016/j.paleo.2005.06.004
  44. Goudie A., Kent P., Viles H. (2016). Pan morphology, Distribution and formation in Kazakhstan and Neighbouring areas of the Russian federation. Desert. V. 21. № 1. P. 1—13. https://doi.org/10.22059/JDESERT.2016.58313
  45. Guo Z. T., Ruddiman W. F., Hao Q. Z. et al. (2002). Onset of Asian desertification by 22 Myr ago inferred from loess deposits in China. Nature. V. 416. P. 159—163. https://doi.org/10.1038/416159a
  46. Haesaerts, P., Chekha, V.P., Damblon, F. et al. (2005). The loess-palaeosol succession of Kurtak (Yenisei basin, Siberia): a reference record of the Karga stage (MIS3). Quatenaire. V. 18. № 1. P. 3—24. https://doi.org/10.4000/quaternaire.171
  47. Höck V., Daxner-Höck G., Schmid H. P. et al. (1999). Oligocene-Miocene sediments, fossils and basalts from the Valley of Lakes (Central Mongolia) — An integrated study. In: Mitt. Österr. Geol. Ges. Bd. 90. P. 83—125.
  48. Krukover A. (2007). Quaternary arvicolid faunas of the southern West Sibirian Plain. In: CFS Cour Forschungsinstitut Senckenb. V. 259. P. 93—98.
  49. Kukla G. J., An Z. S., Melice J. L. et al. (1990). Magnetic susceptibility record of Chinese loess. In: Trans Royal Society Edinburgh: Earth Sci. V. 81. P. 263—288. https://doi.org/10.1017/S0263593300020794
  50. Lisiecki L. E., Raymo M. E. (2005). A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records. Paleoceanography. V. 20. PA. 1003. https://doi.org/10.1029/2004PA001071
  51. Manabe S., Broccoli A. J. (1990). Mountains and Arid Climates of Middle Latitudes. Science. V. 247. P. 192—195.
  52. Meshcheryakova O. A., Volvakh N. E., Kurbanov R. N. et al. (2022). The Upper Pleistocene loess-palaeosol sequence at Solonovka on the Cis-Altai plain, West Siberia — First luminescence dating results. Quat. Geochronology. V. 73. P. 101384. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101384
  53. Muhs D. R. (2013). Loess Deposits: Origins and Properties. Encyclopedia of Quat. Sci. P. 573—584. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53643-3.00145-X
  54. Muhs D. R., Bettis A. E. (2003). Quaternary loess-paleosol sequences as examples of climate-driven sedimentary extremes. In: Extreme depositional environments: Mega and members in geological time. Geological Society of America. Special Publication. V. 370. P. 53—74. https://doi.org/10.1130/0-8137-2370-1.53
  55. Petit J. R., Jouzel J., Raynaud D. et al. (1999). Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica. Nature. V. 399. P. 429—436. https://doi.org/10.1038/20859
  56. Petit J. R., Mounier L., Jouzel J. et al. (1990). Paleoclimatological and chronological implications of the Vostok core dust record. Nature. V. 343. № 6253. P. 56—58. https://doi.org/10.1038/343056a0
  57. Pötter S., Lehmkuhl F., Weise J. et al. (2023). Spatiotemporal model for the evolution of a mega-yardang system in the foreland of the Russian Altai. Aeolian Res. V. 62. P. 100866. https://doi.org/10.1016/j.aeolia.2023.100866
  58. Prokopenko A. A., Karabanov E. B., Williams D. F. et al. (2001). Biogenic Silica Record of the Lake Baikal Response to Climatic Forcing during the Brunhes. Quat. Res. V. 55. P. 123—132. https://doi.org/10.1006/qres.2000.2212
  59. Volvakh N. E., Kurbanov R. N., Zykina V. S. et al. (2022). First high-resolution luminescence dating of loess in Western Siberia. Quat. Geochronology. V. 73. P. 101377. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101377
  60. Zander A., Frechen M., Zykina V. et al. (2003). Luminescence chronology of the Upper Pleistocene loess record at Kurtak in Middle Siberia. Quat. Sci. Rev. V. 22. P. 999—1010. https://doi.org/10.1016/S0277-379(03)00034-9
  61. Zykina V. S., Zykin V. S. (2003). Pleistocene warming stages in Southern West Siberia: soils, environment, and climate evolution. Quat. Int. V. 106—107. P. 233—243. https://doi.org/10.1016/S1040-6182(02)00175-1
  62. Zykina V. S., Zykin V. S. (2008). The loess-soil sequence of the Brunhes chron from West Siberia and its correlation to global climate records. Quat. Int. V. 179. P. 171—175. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2007.10.010

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Стратиграфическая схема лёссово-почвенной последовательности плейстоцена Сибири (Зыкина, Зыкин, 2012, с уточнениями). Горизонты почв: 1 — гумусовые, 2 — иллювиальные; 3 — криогенные образования; 4 — лёссы; 5 — стадии потепления; 6 — холоднее и короче, чем голоцен; интервалы: 7 — имеющие 14С-даты, 8 — имеющие люминесцентные даты; ПК — педокомплекс; Л — лёсс.

Скачать (771KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дефляционный рельеф времени последнего оледенения в западной части Кулундинской равнины с большим количеством выдутых ветром мелких округлых котловин, заполненных в настоящее время водой (источник: ArcGIS Earth).

Скачать (686KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Серповидные, поперечные господствующим ветрам эоловые гряды (гривы) времени последнего оледенения на подветренных берегах озерных котловин, сложенные материалом, вынесенным из них, и продольная грива на юго-восточном берегу оз. Саргуль.

Скачать (209KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Гривный рельеф Чановской котловины времени последнего оледенения, сложенный продольными юго-западным ветрам низкими гребнями (гривами).

Скачать (528KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Геологический разрез юго-восточного борта котловины оз. Чаны. 1 — суглинок; 2 — солифлюксий; 3 — песок; 4 — алеврит; 5 — мерзлотные клинья; 6 — погребенная почва; 7 — эоловые отложения; 8 — озерные отложения.

Скачать (267KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Гипсометрическая карта увалов Приобского лёссового плато. Увалы (оконтурены красной линией) представляют собой крупные гряды, вытянутые прямолинейно с юго-запада на северо-восток, почти параллельно друг другу. Протяженность увалов достигает 120—350 км, а ширина от 15 до 70 км. Они разделены широкими прямолинейными ложбинами шириной от 8 до 20 км; относительная высота увалов над ложбинами составляет от 5 до 100 м. Гипсометрическая карта выполнена на основе SRTM c разрешением 30 м (источник: https://opentopography.org/). Оформление выполнено в ArcGIS Pro.

Скачать (473KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Геологическое строение разреза Белово (Зыкина, Зыкин, 2012). 1 — суглинок; 2 — алеврит; 3 — супесь; 4 — песок; 5 — песок неясно слоистый; 6 — ископаемая почва; 7 — местоположения разрезов; педокомплексы: 8 — шадринский, 9 — чарышский, 10 — володарский, 11 — беловский, 12 — евсинский, 13 — искитимский, 14 — койнихинский, 15 — бердский.

Скачать (489KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Строение нижней почвы бердского педокомплекса (МИС 5 е): (а) — карьер Тогучин, (б) — карьер Ложок. Суглинок: 1 — сильно гумусированный, 2 — средне гумусированный, 3 — слабо гумусированный, 4 — лёссовидный; норы землероев: 5 — заполненные лёссовидным суглинком, 6 — заполненные гумусированным суглинком; 7 — трещины усыхания; 8 — псевдомицелий и пятна белоглазки; 9 — вертикальная трещиноватость; 10 — щебень.

Скачать (520KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Корреляция разрезов лёссово-почвенной последовательности плейстоцена Новосибирского региона. Горизонт почв: 1 — гумусовый, 2 — иллювиальный; 3 — алеврит; 4 — алеврит опесчаненный; 5 — Mn-крап; 6 — карбонаты (а) и карбонатные конкреции (б); 7 — новообразования Fe; 8 — оглеение; 9 — трещины усыхания (а) и гумусированные затеки (б); 10 — Fe–Mn-конкреции; 11 — мелкий щебень и пластинки сланцев; 12 — гравий;13 — норы землероев; 14 — кора выветривания; 15 — известняк.

Скачать (575KB)
Метаданные
11. Рис. 10 Строение нижней почвы искитимского педокомплекса (МИС 3) в карьере Ложок. Усл. обозначения см. рис. 8.

Скачать (492KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024