Палеопочвы госы

ПАЛЕОПОЧВЫ

Определение палеопочв. Палеопочвоведение - Наука, изучающая ископаемые почвы прошлых геологических эпох, их свойств, условий формирования и распространения с целью получения информации об эволюции природной среды; изучение реликтовых признаков в современных почвах и эволюции почвообразования.

Палеопочвы - почвы, сформировавшиеся под воздействием былых природных обстановок в геологическом прошлом.

Палеопочвы – это древние, ископаемые почвы, которые формировались в условиях отличных от современных.

Палеопочвы залегают ниже поверхностей несогласия среди различных типов пород в пределах осадочных серий, где они являются прямым доказательством существования субаэральной обстановки.

Виды палеопочв:

Погребенные - погребены более молодыми отложениями, достаточно мощными, чтобы современные процессы почвообразования не затрагивали ее по всей мощности профиля

Поверхностные – почвы поверх горизонтов современного происхождения

Ре-экспонированные – почвы, которые вышли на поверхность в результате эрозии вышележащих толщ

Объекты археологического почвоведения - почвы местообитаний человека от древнейших времен до исторического времени включительно (под местообитанием понимается территория расположения любых следов пребывания человека).

Палеопочва как стратиграфическая единица.

Стратиграфическое подразделение (стратиграфическая единица или стратон) - геологическое тело, совокупность горных пород (например, слой или группа смежных слоёв), занимающая определённое положение в последовательности геологических тел, слагающих земную кору, и характеризующаяся каким либо признаком или комплексом признаков.

Несмотря на обширные и детальные сведения о минеральном составе и структурно-текстурных особенностях современных почв, в стратиграфической летописи из-за диагенетических изменений и уплотнения, которым почвы подвергаются при захоронении, сохраняются лишь некоторые из этих особенностей. В четвертичных и третичных отложениях, где установление наличия почв и их интерпретация имеют решающее значение для стратиграфии, многие первичные особенности сохраняются, и поэтому вполне возможна их интерпретация во всех тонкостях.

В процессе отмирания почвы ее органическая часть сохраняется только в случае катастрофического погребения древней дневной поверхности. В ситуациях, когда биологические и физико-химические процессы, способствовавшие к погребению, прекращаются без катастрофических погребений, вся органическая часть, лишенная возобновления выгорает и выветривается, а на месте остается только ее минеральная часть. Наиболее характерной особенностью таких почв, лишенных органической части, является наличие новообразований и различается только по характеру минеральной части ископаемой почвы. Причем максимальное количество новообразованных минералов располагается вверху почвенного разреза и наблюдается постепенный переход к нижней подстилающей толщи. Желваковые минеральные новообразования наблюдаются преимущественно в низах почвенного разреза.

Сравнение современных почв с древними погребёнными показывает, что последние по мере увеличения их возраста становятся более структурными, глинистыми и приобретают буроватую окраску; в подстилающих их суглинках появляются карбонатные конкреции, размеры которых увеличиваются по мере увеличения возраста слоя; меняются с возрастом и формы их конкреций. Все эти признаки позволяют различать древние погребённые почвы одни от другой по возрасту в вертикальном профиле.

Палеогеографический и палеопедологические анализы для целей изучения хроностратиграфических аспектов истории развития природной среды основывается на «прочтении» информации, запечатленной в свойствах ископаемых почв, возраст и палеогеография которых достоверно известны.

Изменение свойств почв по вертикали (и в пространстве) и смена их непочвенными образованиями свидетельствуют о наличии определенных ритмов развития природных процессов, причины которых до конца не выяснена. Однако имеются убедительные доказательства того, что эти ритмы обусловлены денудационно-аккумулятивными процессами, периодически повторяющими в связи со сменами фаз тектонического покоя и тектонической активизации, а также колебаниями климата.

Отличия Погребенные почвенные горизонты, формировавшиеся на толще лёссовых породах различного генезиса и возраста от толщи лёссовых пород различного генезиса и возраста

Цвет Коричневые, красновато-коричневые, темно-серые

Гранулометрический состав Содержание глинистой фракции значительно больше (до 40-50%), а содержание пылеватой фракции сравнительно меньше (до 45-50 %), чем в лёссовых толщах.

Минераль-ный состав В минералогическом составе элювиальных горизонтов резко сокращается содержание кальцита (в 5-15 раз), в пылеватой фракции появляется геотит, в глинистой фракции в 3-5 раз сокращается содержание монтмориллонит – гидрослюдистого состава.

Легкорастворимые соли Содержание анионов (HCO₃ и SO₄² ) и катионов (Ca²⁺ и Mg²⁺) и СаО и СаО₂ значительно снижаются до 4-6% за счет выноса карбонатов в иллювиальный горизонт, поэтому содержание карбонатов значительно увеличивается до 27-30% и более.

Геосоль.

Это одного из фундаментальных понятий палеопочвоведения. Геосоль характеризуется выдержанной стратиграфической приуроченностью и протяженностью в пространстве (Paleopedology Glossary, 1997). В настоящее время геосоли широко используются для межрегиональных корреляций горизонтов плейстоценовых лѐссово-почвенных серий. Геосоль – это не просто почва, а почвенный ландшафт.

Согласно определению международной палеопочвенной комиссии, понятие геосоль это не только определенная почва, а почвенный ландшафт (soilscape), отражающий закономерные пространственные вариации факторов почвообразования (фации геосоли, Paleopedology Glossary, 1997).

Геосоль может быть моногенетической, полигенетической или соединения. Составные геосоли (иногда называют педокомплексы) состоят из двух или более почв, которые разделены на большие площади тонкими неизмененными отложениями и перелеплены.

основная единица в педостратиграфии, состоящая из прослеживаемого, картографируемого трехмерного тела почвенного материала, состоящего из одного или нескольких дифференцированных педологических горизонтов; она имеет последовательное стратиграфическое положение, и определяется в типе местности, где горизонты похоронены, являются более молодыми отложениями, но могут быть прослежены по местам, где он возвышается на нынешней поверхности земли.

Теоретическая и практическая значимость изучения палеопочв.

Палеопочвы играют ключевую роль в расширении биологической составляющей геологического круговорота

-Дает непрерывную биогеохимическую запись эволюции природной среды даже при отсутствии собственно палеопочв

-В тоже время растет и число находок профилей древнейших палеопочв

-Материалы по отдельным профилям палеопочв вкладываются в биогеохимическую запись как ячейки в периодическую систему

Ландшафтная интерпретация палеопочв.

Почвенная память - способность записывать и сохранять записи о природной обстановке.

Ландшафтная интерпретация палеопочв (pedosignatures) Близка к задачам обычного почвоведа. Но - ландшафт отсутствует

Факторы → процессы → свойства

Разнообразие палеопочвенных записей при одном типе климата:

-литоразнообразие – разные почвы(на уровне типов и подтипов) формируются на контрастных по составу и свойствам почвообразующих породах рыхлых или плотных

-топоразнообразие – существенно разные почвы развиваются в хорошо исследованных катенах практически во всех климатическх зонах мира, так же на водоразделах с разными условиями внешнего и внутреннего дренажа.

-хроноразнообразие – разные типы почв и даже разные типы кор выветривания развиваются на геоморфологических поверностях и в материнских породах разного абсолютного возраста, то есть при разной деятельности выветривания и почвообразования.

Генетический анализ почв:

Строение профиля

– наличие диагностических горизонтов • Карбонатных, глеевых и пр.

Почвенная структура • Зернистая, ореховатая

Кротовины • степные условия •

Конкреции • Тип (карбонатные, железистые…) • количество • состав конкреций, например, соотношение Fe/Mn

Кутаны, особенно сложные

– глинистые, гумусово-глинистые, карбонатные

• аржиланы – наиболее информативны для гумидных условий

• кальканы – для аридных

Индикаторами являются:

• Мощность, содержание Сорг, тип плотность кротовин, изотопный состав углерода (вместе с геоморфологическими данными позволяет реконструировать температурный режим, гидрологический режим, тип растительности и др.)

• Следы корней: • Дают представление об условиях дренажа: – Латеральные системы – для переувлажненных ланшафтов – Глубокопроникающие корни – для хорошо дренированных почв • Сочетание корней древесных и травянистых растений – для лесостепных местообитаний • В прериях – глубокие корни (до 2 м)

Коэволюция жизни и почв как новая парадигма естествознания.

Именно эволюцию экосистем Заварзин (1995) назвал новой парадигмой современного естествознания.

Яркими примерами коэволюции «Жизни и Почв», по Retallack (2007) являются: завоевание суши высшими растениями, определившее глубокое проникновение корневой системы и формирование гумусовых горизонтов; формирование травянистых биомов как экосистем нового типа, с дерновыми почвами, уникальным углеродным пулом, водным балансом и др.

Коэволюция включает в себя как воздействие биоты на окружающую среду, так и воздействие ландшафтных условий на биоту.

Представление о роли коэволюции почв и биоты заметно расширяется и в несколько вольном стиле описывается ряд событий, в которых проявлялась ключевая роль палеопочв: «признаки участия биоты в коэволюционном взаимодействии педосферы и биосферы, обнаруживаются в формировании на Земле невоспламеняемой атмосферы, жидкой воды, сфероидного выветривания, гранитных пород, выпуклых склонов, карбонатных и глинистых горизонтов почв, черноземных профилей и цивилизаций».

Избирательное накопление тонкодисперсного вещества в педолитосфере определяется его большей эрозионной устойчивостью по сравнению с грубодисперсными фракциями. В этом избирательном накоплении сказывается роль почвенной биоты, под воздействием которой мелкозем организован в структурные элементы (биогенная структура).

Формирование мощных профилей почв, скрепленных глубокопроникающей корневой системой, и обогащенных глинистым веществом изменило характер эрозионных процессов и архитектуру речных долин в девоне. Эти изменения были вызваны появлением высших растений на суше.

Формирование педосферы современного типа в среднем палеозое определило изменение атмосферного гидрологического цикла.

Итак, коэволюция включает и взаимное влияние наземной биоты, почв и геоморфологических процессов. Таким образом, почвы являются совокупным выражением воздействия биосферы на геосферу. Применение теории коэволюции позволяет проводить комплексный палеоэкосистемный анализ на основе биологических, экологических и седиментационных характеристик, отражающий одновременно эволюцию биосферы и педосферы и ландшафтной оболочки в целом.

Основные этапы эволюции педосферы.

В процессе эволюции биосферногеосферной системы растет многообразие типов климата, связанное со становлением современной суши, горообразованием и др. При этом увеличивается биологическая составляющая геологического круговорота и растет разнообразие форм жизни. Эволюция почв также связана с глобальной эволюцией географической оболочки, в процессе которой растет разнообразие типов почвообразования.

 Формирование педосферы связано с наиболее древними признаками наземной жизни в раннем докембрии;

 Революционные изменения в характере биохимического выветривания и почвообразования связаны с кислородной катастрофой в палеопротерозое;

 Появление большого разнообразия почвенных типов связано с прокариотной биосферой докембрия;

 Следующий этап революционных изменений в эволюции педосферы связан с появлением растений с развитой корневой системой в девоне. С этим этапом связано появление развитой формы почвообразовательного процесса, сопровождавшейся глубоким проникновением корневой системы, вовлечением подземных вод в атмосферный гидрологический цикл, усилением биохимического выветривания, формированием гумусовых горизонтов на основе органо-минеральных взаимодействий и др.;

 Не менее принципиальные изменения в характере почвообразования в кайнозое связаны с появлением травянистой растительности.

Археологическое почвоведение - реконструкция природной среды и развития общества на основе палеопочвенных данных.

Эволюция природной среды в плейстоцене и голоцене на основе изучения палеопочв.

Разрушение экваториальной циркуляции, возникновение «антарктического холодильника» на Южном полюсе и замыкание северного полярного бассейна – все это приводит тому, что в четвертичном периоде (в плейстоцене) на материках Северного полушария развиваются грандиозные покровные оледенения (см. главу 14).

В плейстоцене менялось географическое распространение экосистем (широколиственные леса временно отступали к югу, а на севере изменялось соотношение площадей, занятых сообществами гидро– и ксеросериального ряда) и отдельных видов (в перигляциальных сообществах Европы появлялись жуки, ограниченные ныне степями Якутии и Тибетом).

Влияние плейстоценовых оледенений на климат планеты отнюдь не ограничивалось высокими ее широтами. Разрастание ледниковых щитов близ полюса тут же аукалось на экваторе невиданным иссушением тропического пояса.

Есть серьезные основания полагать, что пустыни наиболее распространенного ныне на Земле средиземноморского типа[82] возникли лишь в плейстоцене.

Представления о главных этапах развития природы голоцена существуют благодаря палеогеографическим и палеопочвенным исследованиям в разные годы.

Предбореальный период голоцена (РВ2) характеризуется господством лесотундровых ландшафтов. В бореальный период климат был теплым, континентальным и сухим. Господствовали березовые леса. Конец атлантического периода выделяется как "ксеротермический отрезок". Другой ксеротермический отрезок" учеые определяют в суббореальном периоде голоцена.

 В голоцене были значительные климатические "пульсации и перестройка ландшафтных ситуаций", что основывается на анализе палеоботанических, палеогеографических и палеопочвенных данных. В послеледниковое время началось потепление, смягчение континентальности климата и определения границ основных растительных зон. В предбореальном периоде и затем в бореальном зона лесов расширяется.

 Атлантический период характеризуется как более теплый период по сравнению с современным. В дерново-подзолистых почвах этому периоду голоцена соответствует остаточный гумусовый горизонт.

Суббореальный и субатлантический периоды характеризуется заметным повышение атмосферных осадков и активиза -цией торфонакопления. Тенденция климата к похолоданию и усилению континентальности приводит к деградации еловых и широколиственых лесов. Похолодание вызвало смещение границы распространения мерзлых пород к югу.