Палеопочвы и опыт реконструкции палеоландшафтов мезозоя Московского региона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.13, кандидат биологических наук Арешин, Александр Викторович

• Арешин, Александр Викторович
• кандидат биологических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Арешин, Александр Викторович

Введение.стр.

Глава 1. Материал и методика исследования.стр.

Глава 2. Процессы почвообразования в истории земли.стр.

Глава 3. Стратиграфическое положение мезозойских палеопочв

Подмосковья.стр.

Глава 4. Результаты аналитических исследований палеопочв и современных почв.стр.

Глава 5. Современные и мезозойские факторы почвообразования.

Сравнительный анализ.стр.

Глава 6. Тафономия почв.стр.

Глава 7. Мезозойские палеопочвы как часть геологических и почвенных памятников природы и их научно-методическое значение.стр.

Выводы.стр.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Палеопочвы и опыт реконструкции палеоландшафтов мезозоя Московского региона»

Актуальность темы: Геологическая летопись свидетельствует, что экологические кризисы различных масштабов в истории Земли случались неоднократно. Однако, ни один из них не привел к полному уничтожению биосферы в целом. Фактически, каждый раз, преодолевая эти кризисы, природа проводила свои создания «по лезвию бритвы». Выход из кризисной ситуации находили не все, но каждый раз- органический мир не просто восстанавливался, а становился всё более сложным и разнообразным. Наша нынешняя* задача состоит в том, что бы распознать этот спасительный путь на фоне стремительно приближающейся пропасти. И только, изучение палеопочв как хранителей информации о «предшествующих состояниях» ландшафтов^ биосферы в целом может осветить нам эту дорогу.

Мезозойская эра или мезозой представляет собой колоссальный по продолжительности этап геологической истории Земли — 180" млн. лет (240млн. лет - 65 млн. лет назад). Это одна из важнейших эпох в истории органического мира континентов, в течение которой происходило возникновение, развитие и широкое расселение цветковых растений, что привело к коренному изменению сухопутных ландшафтов* и процессов почвообразования.

Работа посвящена изучению мезозойских палеопочв Подмосковья, их анализу в систематическом, генетическом, литологическом, палеоэкологическом и палеоландшафтном аспектах.

Палеопочвы - это древние, ископаемые почвы, которые формировались в условиях отличных от современных [36]. Почвы в ископаемом состоянии сохраняются сравнительно редко и во всех случаях они имеют лишь фрагментарное распространение. Палеопочвы залегают ниже поверхностей несогласия среди различных типов пород в пределах осадочных серий, где они являются прямым доказательством существования субаэральной обстановки.

В* разрезах юрских и меловых горных пород Подмосковья встречаются образования, резко отличающиеся по своим структурно-текстурным признакам от окружающих морских и континентальных отложений. Они имеют более тяжелый гранулометрический состав, лишены слоистости, но имеют отчётливо выраженную полосчатость, напоминающую горизонты современных почв. Эти образования приурочены к выраженным стратиграфическим несогласиям и внутриформационным размывам, соответствующим длительным перерывам в осадконакоплении. Их мощность незначительна - от первых сантиметров до десятков сантиметров. Распространение - островное. Указанные выше признаки позволяют рассматривать описанные выше образования в качестве палеопочв.

Цель и задачи исследований. Цель исследований охарактеризовать ископаемые почвы мезозоя на территории^ Москвы, и Подмосковья, дать характеристику условий их формирования. По результатам исследования палеопочв восстановить континентальные ландшафты этого времени.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи исследования:

• Изучить разрезы мезозойских континентальных отложений, возможно, содержащих горизонты палеопочв;

• Идентифицировать палеопочвы в разрезах;

• Изучить возможность применения методик изучения современных и плейстоценовых почв к докайнозойским объектам:

• Охарактеризовать мезозойские палеопочвы, изучить наложенные изменения почв и восстановить условия их образования:

• Реконструировать мезозойские ландшафты Подмосковья, в которых происходило формирование исследуемых палеопочв;

• Дать оценку разрезов мезозойских палеопочв Подмосковья как геолого-почвенных памятников природы.

Научная новизна работы: В работе впервые дается характеристика мезозойских палеопочв Московского региона как индикаторов ландшафтных обстановок этого времени, рассмотрены закономерности перехода почв в ископаемое состояние - их тафономии и обоснована возможность использования классических почвенных методов исследования для объектов дочетвертичного возраста.

В' ■ ходе работ был сделан ряд уникальных научных находок — в частности в районе ст. Пески было обнаружено уникальное местонахождение среднеюрской фауны и флоры, содержащее более 20 новых видов ископаемых животных и растений [1,4].

Защищаемые положения: 1. На территории Москвы, и её окрестностей мезозойские палеопочвы развиты по образованиям среднеюрского и раннемелового возраста.

2. Палеопочвы принадлежат к почвам гидроморфного ряда. Среднеюрские палеопочвы представлены так называемыми- «подугольными почвами» - «тонштейнами», которые представляют собой ископаемые аналоги полностью развитых, хотя> и маломощных пойменных почв. Эти почвы развиты по отложениям гжельско-кудиновской' свиты батского яруса средней юры.

3. Наложенные изменения палеопочв заключаются- в их диагенезе, многократном оглеении и криотурбации в. плейстоценовое время. Диагенетические изменения сопровождались окварцеванием; интенсивной пиритизацией, частичной минерализацией органических веществ.

4. Мезозойские палеопочвы Подмосковья являются, бесценными геолого-почвенными памятниками природы, хранящими информацию о различных этапах эволюции ландшафтов и биосферы в целом.

Практическая ценность работы состоит в том, что её материалы могут быть использованы при геологическом картографировании, в научных исследованиях по палеогеографии и реконструкции палеоландшафтов, а так же в учебном процессе при подготовке специалистов почвенных, географических и экологических специальностей.

Апробация работы: Результаты исследований неоднократно докладывались на научных конференциях в МГУ, РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева, РУДН и др.

Личный вклад автора. Проведены полевые и лабораторные исследования, сделан анализ реферативного и экспериментального материала.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 3 работы в реферируемом журнале по списку ВАК и 1 учебное пособие с грифом Минсельхоза.

Объём и структура диссертации: Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 7 глав, выводов и приложений. Содержит 8 таблиц в тексте, 8 рисунков. Список используемой литературы включает 86 источников, в том числе 9 иностранных авторов.

Заключение диссертации по теме «Почвоведение», Арешин, Александр Викторович

выводы

1. На территории Москвы и её окрестностей мезозойские палеопочвы развиты по образованиям среднеюрского и раннемелового возраста. Горизонты палеопочв обнаружены в разрезах отложений аптского яруса нижнего мела (Крылатское) и средней юры (карьер Гжельского кирпичного завода).

2. Во всех изученных разрезах палеопочвы принадлежат к почвам гидроморфного ряда. Для описываемых почв характерны слабая дифференциация почвенного профиля, малая мощность, низкое содержание гумуса и кислая реакция среды.

3. Установлено два типа палеопочв: ископаемые аналоги аллювиальных песчаных почв на аллювиальных песках (кварцевые ареносоли) и ископаемые аналоги пойменных почв на песчано-глинистом аллювии.

4. Среднеюрские (байос-раннекелловейские) палеопочвы приурочены к границе гжельско-кудиновской и москворецкой свит. Ископаемыми аналогами полностью развитых маломощных пойменных почв. В профиле описываемых почв выделены гумусовый и иллювиальный горизонты. Нижележащие горизонты сильно и многократно оглеены. Состав гумуса во всём профиле фульватный (Сгк/Сфк = 0,11 - 0,46). Реакция среды - кислая (рН кС1 = 1,8 - 2,3), возможно, что она связана с наложенной диагенетической пиритизацией после захоронения палеопочвы.

В целом среднеюрские палеопочвы Подмосковья близки к палеопочвам, описаннным в формации Мориссон (13) в США.

В верхней части иллювиального горизонта этих палеопочв наблюдается повышенное содержание тяжелых металлов, особенно Сг (>0,06%) и ТЬ (>0,006%). В то время как в пробах, отобранных из более молодых или более древних образований их содержание не превышает 0,03% и 0,002% соответственно.

5. Наблюдаемые отличия мезозойских палеопочв от их современных аналогов связаны с отличиями физико-географических обстановок и процессов почвообразования, а так же с наложенными диагенетическими и постдиагенетическими явлениями (минерализацией и рассеиванием органического вещества, интенсивной пиритизацией, многократным оглеением и промерзанием).

6. Переход почв в ископаемое состояние связан с их захоронением под более молодыми отложениями и длительной консервацией в анаэробных условиях.

Диагенетические и постдиагенетические изменения мезозойских палеопочв Подмосковья выражены в появлении характерных текстур неравномерного уплотнения — субгоризонтальных зеркал скольжения, морозобойных текстур, понижении концентрации органического вещества, проявлении пиритизации и лимонитизации, неоднократным (минимум двукратным) оглеением, вмывом органического вещества, карбонатов и глины из более молодых (четвертичных) отложений.

7. Мезозойские палеопочвы Подмосковья являются бесценными геолого-почвенными памятниками природы, хранящими информацию о различных этапах эволюции ландшафтов и биосферы в целом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Арешин, Александр Викторович, 2011 год

1. Агаджанян А.К., Алексеев A.C., Арешин A.B., Фокин П.А. Открытие уникального местонахождения среднеюрской фауны и флоры в Подмосковье. Доклады российской академии наук. 2001. т. 377, №3. — С. 359-362.

2. Александровский A.JL, Александровская Е.И. Эволюция почв и геологическая среда. М.: Наука, 2005. — 223с.

3. Александровский A.JL, Иванов И.В. Методы изучения возраста почв //Пространственно-временная организация и функционирование почв. Пущино: ОНТИ НЦБИ АНСССР, 1990. С. 44-57.

4. Алифанов В.Р., Сенников А.Г. Об открытии остатков динозавров в Подмосковье. // Доклады Академии наук. 2001. Т. 376. № 1. С. 73-75.

5. Апродов В.А., Апродова A.A. Движения земной коры и геологическое прошлое Подмосковья (Учебные геологические экскурсии в окрестностях Москвы). М.: Изд-во МГУ, 1963. 270с.

6. Арешин A.B. Памятники природы Подмосковья как объекты проведения геологических практик. В сб.: Науки о Земле и образование: задачи, проблемы, перспективы. Материалы международной конференции. С-Пб, 2002 г. С. 21-22.

7. Атлас Московской области. М.: ГУК СССР, 1976. 42с.

8. Атлас природных ресурсов Московской области. М.: Георесурс, 2008. -69с.

9. Ахтырцев Б.П. Деградация почвенных ресурсов и проблема их оптимизации. //Вестник Воронежского ун-та. Серия география, геоэкология. Изд-во ВГУ, 2000. №1.- С. 98-102.

10. Ю.Байков A.A., Седлецкий В.И. Литогенез (мобилизация, перенос, седиментация, диагенез осадков). Ростов-на-Дону: Издательство СКНЦ ВШ, 1997.-448с.

11. П.Барсков И.С. Палеонтологические аспекты биоминерализации. // Современная палеонтология., т. 1., М.: Недра, 1988. — С. 253—258.

12. Барсков И.С. Палеобиогеохимические и палеобиохимические исследования. //Современная палеонтология, т. 1., М.: Недра, 1988. С. 327-338.

13. Веклич М.Ф., Матвишина Ж.Н., Медведев В.В., Сиренко H.A., Федоров К.Н. Методика палеопедологических исследований. Киев. «Наукова Думка», 1979. —271 с.

14. Величко А. А. Природный процесс в плейстоцене. М.: Наука. 1973. -256с.

15. Вильямс В.Р. Почвоведение. Часть вторая. Влияние элементов склона на подзолообразовательный процесс. // Избранные произведения. Т.2. М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1949.-С. 117-138.

16. Волкова А.Н. Юрские континентальные отложения Подмосковья // Вестн. МГУ. 1952. № 3. С. 83 - 99.

17. Ганжара Н.Ф. Практикум по почвоведению /Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Байбеков Р.Ф., Арешин A.B. / Ред. Н.Ф. Ганжары. М.: Агроконсалт, 2002. - 280с.

18. Ганжара Н.Ф. Почвоведение. М.: Агроконсалт, 2001. 392с.

19. Геологическая история Подмосковья в коллекциях естественнонаучных музеев Российской академии наук. М.: Наука. 2008. 228 стр.

20. Геология СССР. Том IV. Геологическое описание, /ред. И.Н. Леоненко, соред. С.М. Шик). М, "Недра", 1971. 742с.

21. Герасимов И. П. Природа и сущность древних почв. //Генетические, географические и исторические проблемы современного почвоведения. М.: Наука. 1976. С. 259-269.

22. Герасимов И. П. Климаты прошлых геологических эпох. Метеорология и гидрология. №7. — С. 37—53.

23. Горденко H.B. Флора среднеюрского местонахождения Пески (Московская область): диссертация . кандидата геолого-минералогических наук : 25.00.02 Москва, 2005.- 245 с.

24. Горденко Н.В., Сенников А.Г. Среднеюрские низины и их обитатели. //Геологическая история Подмосковья в коллекциях естественнонаучных музеев Российской академии наук. 2008. М.: Наука.-С. 91-105.

25. Гринсмит Дж. Петрология осадочных пород. М.: Мир, 1981. 256 с.

26. Гугалинская Л.А., Алифанов В.М., Фоминых Л.А. Концепция формирования профиля почв гумидной области Русской равнины // Пространственно-временная организация и функционирование почв: Сб. науч. тр. Пущино, ОНТИ НЦБИ, 1990, с. 83 92.

27. Данынин Б.М. Геологическое строение и полезные ископаемые Москвы и её окрестностей. М.: МОИП, 1947. 314 с.

28. Данынин Б.М. Геологическое строение Московской области. // Труды Всес. научн. исслед. ин-та Минерального сырья и Моск. геол. треста вып. 105/18, ОНТИ, М.-Л., 1937. 305 с.

29. Демкин В. А. Палеопочвоведение и археология. Пущино. ПНЦ РАН. -213с.

30. Демкин В.А., Борисов A.B., Алексеев А.О., Демкина Т.С., Алексеева Т.В., Хомутова Т.Э. Археологическое почвоведение: новые подходы в изучении истории природы и общества. // Почвоведение: История. Социология. Методология. М.: Наука. 2005. С. 324 330.

31. Демкин В.А., Гугалинская Л.А., Алексеев А.О. и др. Палеопочвы как индикаторы эволюции биосферы / Ред. В.н. Кудеяров. М.: НИА. Природа, фонд «инфосфера». 2007. 282с.

32. Джерралд А.Дж. Почвы и формы рельефа. Комплексное геоморфолого-почвенное исследование. Л. Недра, 1984. 208с.

33. Добровольский B.B. География почв с основами почвоведения. М.: Владос, 2001. 384 с.

34. Захаров A.B., Мейн C.B. Очев В.Г., Янин Б.Т. Тафономические исследования. //Современная палеонтология. Т.1. Недра, 1988. С. 416-434.

35. Зубов В.И. и др. Геохимические особенности осадочного чехла. //Очерки экологии Подмосковья. М.: Изд-во М-МПУ. 1998. С. 20 -29.

36. Историческая геология. /Немков Г.И., Левицкий И.А., Гречишникова И.А., Густомесов В.А. Муратов М.В., Цейслер M.B. М.: Недра, 1986. -352с.

37. Караулов В.Б., Никитина М.И. Геология. Основные понятия и термины: справочное пособие. М.: Книжный дом «Либроком», 2009-152с.

38. Красилов В. А. Происхождение и ранняя эволюция цветковых растений. М.: Наука, 1999. 264с.

39. Красилов В.А. Палеоэкология наземных растений (основные принципы и методы). Владивосток, 1972. 304 с.

40. Ковда В.А. Основы учения о почве. М.: Наука, 1973. Кн. 2. С. 199229.

41. Ковда В.А., Якушевская И.В., Тюрканов А.Н. Микроэлементы в почвах Советского Союза. М. Изд-во МГУ. 1959. — 214 с.

42. Колесников С.И. Почвоведение с основами геологии: Учеб. пособие. -М.: Изд-во РОИОР, 2005. 150 с.

43. Лейфман И.Е., Гусева А.Н., Макридин В.П. Молекулярная палеонтология. // Современная палеонтология., т. 1., М.: Недра, 1988. -С. 338-368.

44. Михайлов Е. В. Зона бокситопроявлений на южной окраине Подмосковного бассейна //Мат-лы по геол. и полез, ископ. центр, р-нов европ. части СССР. М., 1958. Вып. 2. С. 215-227.

45. Москва: геология и город. К 850-летию Москвы. /Осипов В.И., Медведев О.П., Адилов В.Б. и др. РАН, Институт геоэкологии, Мосгоргеотрест. М., Моск. учеб. и картография, 1997 г. 399 с.

46. Наумов В.Д. Почвы тропиков и субтропиков и их хозяйственное использование. — М.: Колос, 2007. 320с.

47. Неуструев С. С. Почвы и циклы эрозии. //Географический вестник, т. 1. вып. 2-3. Петроград. 1922. С. 1—12.

48. Очерки экологии Подмосковья /Волгин A.B., Добродеев A.B., Зубов В.И., Иноземцев A.A., Матвеев Н.П. и др.) М.: Изд-во М-МПУ. 1998. -240 с.

49. Палеопочвы и индикаторы континентального выветривания в истории биосферы. Серия «Гео-биологические системы в прошлом». М.: ПИН РАН, 2010. С. 76-94.

50. Память почв: Почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий. 2008 /Отв. ред. В.О. Таргульян, C.B. Горячкин. М.: изд-во ЛКИ. 692с.

51. Перельман А.И. Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М., Астрея-2000. 3 изд. 768с.

52. Петров В. П. Основы учения о древних корах выветривания. М.: Недра. 1967.-343с.

53. Петрология ископаемых углей. Сост. Русанова О.Д., Аронский В.П., Кошевая JI.A. М.: Недра, 1987. 182 с.

54. Пономаренко А.Г. Основные события в эволюции биосферы. //Проблемы доантропогенной эволюции биосферы. Москва: "Наука", 1993.-С. 15-25.

55. Почвы Московской области и их использование. Т. 1, Т. 2 / Почв, ин-тим. В.В.Докучаева, НИИСХ центр, р-нов Нечернозем, зоны; Отв. ред. Войтович Н.В., Шишов Л.Л. М., 2002.

56. Роде А. А. Почвообразовательный процесс и эволюция почв. М.: Изд-во АН СССР. 1947. 200 с.

57. Методика количественного химического анализа. Определение примесных элементов в почвах, донных осадках и горных породах рентгенофлуоресцентным методом. Отраслевая методика III категории точности (редакция 2010г.). М.: 2010. 86 с.

58. Новиков И. А. Батские коры выветривания московской области. — М.: Реал Тайм, 2011. — 56с.

59. Седаева K.M., Чика Е.И., Николаев С.Ю. Фосфориты Подмосковья (факторы формирования и локализации) // Бюллетень МОИП. Отд. геологии. Т. 69. 1994. Вып. 3. С. 46-58.

60. Синицын В. М. Введение в палеоклиматологию. 2-е издание, перераб. и доп. Л.: Недра. 1980. 248 с.

61. Фролов В.Т. Литология. Кн. 2: учебное пособие. М.: Изд-во МГУ, 1993.-432 с.

62. Хайн Норманн Дж. Геология, разведка, бурение и добыча нефти. М.: ЗАОР «Олимп-Бизнес», 2010. - 752 с. ISBN 978-5-9693-0135-1

63. Хомяков Д.М., Хомяков П.М. Основы системного анализа. М.: Изд-во механико-математического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова, 1996- 108с.

64. Холодов В.Н. Геохимия осадочного процесса. М.: ГЕОС, 2006. 608с.

65. Чалышев В. И. Методика изучения ископаемых почв. М.: Недра, 1978.-72с.

66. Чернов A.B. Геоморфология пойм равнинных рек. М.: Изд-во МГУ, 1983.-198с.

67. Янин Б.Т. Основы тафономии. М.: Недра, 1983. 184 с.

68. Kabanov P., Alekseeva Т., Alekseev A., Alekseeva V., Gubin S. 2010. Paleosols in Late Moscovian (Carboniferous) marine carbonates of East European Craton revealing «Great Calcimagnesian Plain» paleolandscapes // J. Sedimentary Res. V. 80. P. 195-215.

69. Retallack G.J. Soils of the Past: an Introduction to Paleopedology. 2 ed., Black-well, Oxford. 2001. 600p.

70. Retallack GJ. Paleozoic paleosols. Weathering, soils & paleosols, edited by LP. Martini and W. Chesworth, Elsevier, Amsterdam-London-New York-Tokyo, 1992, P. 543-567.

71. Retallack G.J. Soils of the past. London. Unwin Hyman. 1990.

72. Wright V.P. 1994. Paleosols in shallow marine carbonate sequences. Earth-Sci. Rev. V. 35. P. 367-395.

73. Sedimentary environments and facies, edited by Y.G. Reiding. V.l. Oxford, 1989.- 350 p.

74. Sheldon N. D., Retallack G. J and Tanaka S. Geochemical climofunctions from North American soils and application to paleosols across the Eocene-Oligocene boundary in Oregon // Journal of Geology. 2002 V. 110. P. 687-696.

75. Красная книга почв в контексте экологических проблем. /Ист.: http://dssac.ru/knigi/contentyi0/860.html от 20.01.2011

76. Музей геологии Центральной Сибири. Памятники природы. /Ист.: http://www.mgcs.ru/7geo monum&PHPSESSID=37afb655b5cb5daldl4df6 9d4886ffa2

77. Наугольных C.B. Растения далёкого прошлого. Шаг Шестой. Исследование палеопочв, восстановление ландшафта. // Проблемы эволюции. Палеоботаническая страничка. /Ист.: http://macroevolution.narod.ru/naug/step6.htm