Палеоландшафтная реконструкция последнего ледниково-межледникового цикла в ледниковых областях Русской равнины на основе изучения педоседиментационных архивов московского возрастаНИР

Paleolandscape reconstruction of the last Glacial/Interglacial cycle within Moscow glacial limits of the Russian Plain based on pedosedimentary archives

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 12 апреля 2017 г.-31 декабря 2017 г. этап 2017 года
Результаты этапа: I. Завершена обработка и выполнено обобщение данных по почвам на двучленных отложениях в Ярославской, Тверской и Московской и Архангельской областей сформированных на водоразделах в диапазоне высот от 140 до 170 м н.у.м. Исследование включало: a. Детальный анализ ансамбля твердофазных признаков различной генетической природы (седиментационных, почвенных, делювиальных, криогенных) на основе иерархического морфо-генетического исследования на различных уровнях: пространственных закономерностей почвенного покрова с помощью модели рельефа SRTM30 совмещенной с картами четвертичных отложений, полевой диагностики почвенных профилей, мезоморфологического изучения больших образцов ненарушенного строения с помощью бинокулярного микроскопа и фотоаппарата с высоким разрешением, микроморфологический анализ, просмотр крупных фракций под электронным микроскопом. b. Изучение контактов двучленных отложений со смежными породами московсуого возраста (отложения флювиогляциальных равнин, камов и т.д.). c. Детальная аналитическая характеристика почв, включающая определение валового содержания макро- и микроэлементов, параллельный гранулометрический анализ традиционным методом и с помощью лазерного анализатора и т.д. Обобщение материалов позволило выявить особенности состава и строения почв на двучленных отложениях московского криохрона. На основе использования модели рельефа SRTM30 совмещенной с картами четвертичных отложений построены 3D модели строения двучленных отложений в пределах плащей моренных отложений и в зонах их контактов со смежными породами (камовые и водноледниковые отложения московского времени). Анализ пространственных закономерностей строения двучленных толщ в пределах моренных водоразделов показал, что они часто не подвергались площадной эрозии, склоновому переотложению. Основные черты рельефа в области московской стадии оледенения были сформированы в конце среднего плейстоцена под воздействием процессов ледникового морфолитогенеза (Еременко, Панин, 2010). В дальнейшем (в поздне- послемосковское время) рельеф был частично преобразован деятельностью процессов флювиального, склонового и криогенного морфолитогенеза (Антонов и др., 2004). Однако в литературе отмечается высокая устойчивость моренных водоразделов к эрозионным процессам. Заложение долинной сети в общих чертах произошло в позднемосковское время. Подтверждено широкое распространение на водоразделах инсеквентных ложбин, не связанных с современным рельефом и унаследовавшие положение ледниковых путей стока (Еременко, Панин, 2010). Мощность покровного слоя возрастает в направлении инсеквентных ложбин. Моренная толща также меняется: при переходе к ложбинам возрастают признаки перемыва, расслоения материала и выклинивание моренного суглинка что подтверждает предположение о сингенетичности покровного слоя и отложений инсеквентных ложбин. О сингенетичности свидетельствуют и контакты покровного слоя с камовыми отложениями на контакте моренных массивов и камовых полей. Это позволяет предполагать, что в почвах на двучленных отложениях могут быть представлены признаки древнего педогенеза, возможно начиная с позднемосковского времени. a) Нижняя часть двучленной толщи представлена средне-тяжелосуглинистыми моренными суглинками, которые сверху перекрыты покровным слоем песчано-супесчаных флювиогляциальных отложений мощностью 40 – 70 см и более, как правило с эоловой примесью. Подтверждена исходная литологическая неоднородность почвообразующей породы и установлены особенности покровного слоя, связанные с его генетической природой (водноледниковые отложения с примесью эолового материала). Сделано предположение о сингенетичности покровного слоя и основной морены, что в дальнейшем подтверждено результатами ОСЛ датировок (см. ниже). Ранее подобные предположения были высказаны в работе Апарина и Рубилина (1975) в зоне валдайского (осташковского) оледенения. Проведенные исследования показывают, что покровный слой сформировался сразу же вслед за отложением основной морены. b) Почвы сочетают в профиле признаки различной генетической природы сформированные в различные интервалы временного отрезка поздний плейстоцен-голоцен. Материалы исследования позволили охарактеризовать следующие группы признаков: 1) доседиментационные признаки, включающие: a) Свойства исходных пород, мобилизованных ледником (морены предшествующих оледенений, древние коры выветривания и пр., в совокупности определившие красно-бурый цвет и высокую выветрелость минеральной массы, являющихся характерными, диагностическими признаками московской морены; b) Свойства, определяемые характером ледникового транспорта (высокая плотность и низкая порозность осадка благодаря ледниковой нагрузке и гидроконсолидации; однородный состав мелкоземистой массы благодаря эффективному перемешиванию при транспортировке; высокое двупреломление плазмы; рассеянные каменистые включения как местных, так и эрратических пород различного состава - граниты, известняки, брекчия и др. c) Сложная архитектура моренной толщи - наличие песчаных линз, полостей и каналов за счет заполнения подледных пустот и каналов надледных потоков, гляциотектонические структуры деформации, складки, задиры, сдвиги и другие признаки смещения породной матрицы в подвижном осадке. 2) Синседиментационные признаки, включающие: a) Покровный слой, образование которого произошло сразу же вслед за седиментацией моренного материала. В отдельных разрезах по верхней кровле морены на границе с покровным слоем представлены каменные мостовые, свидетельствующие о том, что поверхность морены была подвержена перемыву и криогенному воздействию. Граница покровного слоя с подстилающей моренной толщей представляет собой четкий литологический репер, отличаясь по содержанию песчано-пылеватых частиц. Локальный эоловый привнос определяет наличие пылеватых прослоев, либо пылеватой примеси, преимущественно в верхней части покровного слоя. Распределение пылеватой примеси указывает на подмешивание эолового мелкозема к нестабилизированному водноледниковому осадку b) Первичная трещинная сеть, сформировавшаяся за счет диагенетического растрескивания при стабилизации моренной толщи, привела к формированию призматических отдельностей с островершинными гранями. Призмы прослеживаются на глубину более 5 м. 3) Постседиментационные признаки (криогенные и педогенные различного времени). a) Во время валдайского оледенения поверхности моренных водоразделов являлись частью перигляциальной зоны и испытывали воздействие мерзлотных процессов. Мерзлотные признаки представлены плитчатой структурой на глубину до 140 см, сетью мерзлотных трещин, клиньев и инволюций, криогенной сортировкой песчано-пылеватых (кольцевое распределение) зерен. b) Педогенные признаки проявляются в сложной структурной организации, наложенной на первичную трещинную сеть. В горизонтах Bt развиты магистральные трещины, отчасти наследующие первичную трещинную сеть, а отчасти секущие толщу горизонтов. Наложение структурных элементов различных этапов и генезиса (диагенетические, педогенные, криогенные) привело к формированию ореховатых педов. Поверхности педов покрыты многослойными кутанами и скелетанами, свидетельствующими о стадийности педогенеза. Педогенные признаки различных этапов педогенеза записаны в одном и том же почвенном теле (палимпсестовая почвенная память, Таргульян, Горячкин, 2008). Ранее в литературе высказывались сходные представления о стадийности педогенеза в аналогичных почвах на двучленных отложениях в Нидерландах (Jongsmans et al., 1989). Показано, как признаки стадийного педогенеза в почвах на двучленных отложениях корреспондируют с аналогичными признаками в почвах, сформированных в перигляциальных покровных слоях на Русской равнине (Kleber and Gusev, 1998; Kleber and Terhorst, 2013). По материалам исследования подготовлена статья в журнал Quaternary International (первый квартиль SCOPUS, второй WOS), опубликованная в конце 2017 года. II. Проведена обработка (сканирование и оцифровка) большого массива крупномасштабных почвенных карт (1:10000, 1:25000) территории Ярославского Поволжья, съемка 1980-90х гг. участника проекта А.В. Русакова. Привязка почвенных карт, сопоставление с картами четвертичных отложений и цифровых моделей рельефа позволила получить следующие результаты: a. Составлена карта двучленных отложений Ярославского Поволжья. b. На западном макросклоне Борисоглебской возвышенности (ключевой участок Будьково, Рис. 1, Приложение) выявлено наличие массивов двучленных отложений на московской морене для высоких гипсометрических уровней 190-210 м н.у.м., ранее не описанных в литературе. Выполненная работа позволила также выявить зоны латеральных контактов массивов моренных отложений и покровных суглинков (Рис. 2, Приложение). На основании серии прикопок и буровых скважин составлена принципиальная схема строения контактной зоны (Рис. 3, Приложение) и намечено положение траншеи для детального описания и отбора образцов. Диагностируемая в разрезах WP27, WP28, WP30 толща покровного суглинка содержит большое количество валунов и обломков дресвы, что связано с близким подстиланием мореной. Для уточнения этапности образования толщи требуются более детальные анализы и отбор образцов на определение гранулометрического состава и возраста отложений. Это позволит оценить разницу фациальных подтипов покровных суглинков в зависимости от степени их удаленности от кровли морены (сравнение толщи покровного суглинка в разрезе WP27 и WP30). Катена проходит через слабозаметную депрессионную форму рельефа- древнюю ложбину стока талых ледниковых вод, разгрузка которых и привела к формированию мощной песчаной толщи. Обращает на себя внимание отсутствие явных признаков криогенеза в исследованных профилях. Вероятно, это связано с недостаточным для активизации процессов криогенеза количеством влаги. Возможно это связано с быстрым обсыханием поверхности с таким высоким гипсометрическим уровнем. Изучение контактных зон имеет принципиальное значение для выявления времени и условий формирования покровных суглинков, возраст которых остается проблематичным и поможет установлению корреляции полигенетических и полихронных признаков, диагностируемых в почвах на двучленных отложениях и и на покровных суглинках. III. Дана характеристика пространственных закономерностей двучленных отложений на: а. западном макросклоне Борисоглебской возвышенности; б. Восточном берегу озера Неро. a) детальные исследования на ключевом участке Копнино (Рис. 1, Приложение) показали, что мощность покровного песчаного/песчано-пылеватого слоя в зоне контакта составляет около 50 см и выдержана в пределах всего массива лишь незначительно варьируя. На переходе к флювиогляциальным равнинам она увеличивается до 200 см и более (разрез «WP35 Kopnino 2», Рис. 4, Приложение). Зона контакта обычно представляет собой комплекс перестилания слоев различного гранулометрического состава. Основной разрез «WP35 Kopnino2» заложен в ареале дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях с пылеватым покровным слоем на морене, GPS: 56°53'15.6501"; N38°25'08.0816"E, 151 м.н.у.м. рис. 4, Приложение). Гранулометрический анализ (Табл. 1, Приложение) показывает наличие пылеватого покровного слоя над мореной. Содержание крупной пыли в покровном слое почти в три раза выше, чем в морене, а всей пыли – почти в два раза. Таким образом, в пределах данного ключевого участка распространены двучленные породы с песчаным и пылеватым покровным слоем. Дифференциальные кривые (Рис. 5, Приложение) на основе данных лазерной дифрактометрии показывают наличие трех четко различающихся слоев – верхнего песчаного с пылеватой примесью, среднего чисто пылеватого и нижнего – с двумя пиками в песке и тонкой пыли, типичными для суглинистой морены. b) В пределах ключевого участка «Лазарцево» (рис. 6а) изучена полого-наклонная слабоволнистая поверхность моренного плакора (130-135 м.н.у.м, рис. 7). По литературным данным эта поверхность была освобождена ото льда уже в условиях наличия хорошей сети ложбин стока талых ледниковых вод, что исключает возможность образования на ней подпертых озер. В пределах плакора проведены рекогносцировочные работы и заложены 2 опорных разреза. Особенностью объекта является наличие локальной (в пределах 100 м) смены почвообразующих пород: в разрезе WP0 диагностированы отложения покровных суглинков, характеризующиеся пиком в мелкой и средней пыли. На подобной глубине в WP1 залегают уже отложения морены, характеризующиеся наличием мелкой дресвы, и пиком в мелком песке (рис 8; табл. 2, Приложение). Проведенные рекогносцировочные работы не выявили закономерностей смены почвообразующих пород в пределах низкого плакора. Светлые горизонты (А2) могут быть как: 1) разнородны с подстилающей породой (WP0), и формировать таким образом двучленную толщу по гранулометрическому составу (причем различия обнаруживаются в количестве устойчивых к переносу частиц); 2) наследовать гранулометрический состав почвообразующей породы (WP1). Наличие таких неупорядоченных фациальных породных замещений говорит о сингенетичном образовании пород, предположительно в момент деградации ледового щита московского времени, когда наличие на поверхности морены глыб мертвого льда разного размера с одной стороны препятствовало отложению эоловых осадков и созданию единого плаща покровных суглинков, а с другой стороны талые воды, возникшие при деградации этих глыб льда, формировали потоки обогащенные песчаными зернами. c) На территории Ярославской области (ключевой участок «Щенниково», рис 9б) изучено обнажение стенки карьера, вскрывающее контакт отложений московского возраста (флювиокам) со смежными отложениями (московская морена, покровные суглинки) (Рис 9; табл. 3, 4, Приложение), расположенного в пределах холмисто-котловинной территории в краевой зоне московского оледенения (в 2 км к сс-в от д. Щенниково Ильинского Района, GPS: N56.8711283, E39.6327233, в.н.у.м. 142м). Нижняя основная часть кама сложена песчано-гравийными отложениями с неровной волнистой границей, перекрытой отложениями абляционной морены нескольких генераций (4-5 слои, табл. 3; рис 9а, приложение). Для краевых частей тела ледника характерна высокая насыщенность внутренней мореной, таким образом можно предположить, что: 5ый слой морены формировался в средней части ледяного массива, а 4ый на поверхности и фактически является покровным суглинком сильно видоизмененным (насыщенным обломками дресвы) из-за близкого подстилания мореной. Суглинистые слои перекрыты слоями алевритовых отложений выдержанной толщины: песчано-пылеватых (слой 3, табл. 3, 4) и пылеватых (слой 2, табл. 3, 4; рис. 9а, б). Характер границ между слоями и вскрытый в зачистке SH-2 обширный криогенный клин (рис. 9в) позволяют оценить возраст каждого из описанных слоев. Отметим, что криогенный клин, по своему строению (нерегулярная структура – отсутствие полигональных трещин, большая мощность) был отнесен нами к этапу смоленского криогенеза и «пробивает» все слои исследованной толщи, начиная с слоя 2. Таким образом можно заключить, что слой гравийных отложений был сформирован в теле ледника, слой суглинистых отложений был сформирован на поверхности ледника, во время его деградации, слой алевритовых пылеватых отложений (слой 3, табл. 3, 4) сформировался в результате близкого переноса частиц пылеватой размерности вскоре поле отхода ледника, а пылеватый слой (слой 2, табл. 3, 4) сформировался позже, в валдайское время. Криогенные процессы так же проявились и в формировании пост-шлировой слоистой структуры в слоях 2,3 и слое 4 зачистки SH-2 (Рис. 9г), в языковатости границы алевритовой и суглинистой толщи. IV) На ключевом участке Новоселки (высота над у.м. 180-195 м) отобраны образцы для OSL датирования покровного слоя двучленных отложений. Чаще всего покровный слой двухчленных отложений на морене представлен маломощным (40-70 см) плащом. Таким образом, материал покровного слоя может быть засвечен вследствие неглубокого залегания, педотурбаций и, особенно, активной ветровальной деятельности. Все это затрудняет отбор качественных образцов для ОСЛ-датирования. В ходе полевых работ в частности удалось отобрать образцы из зоны контакта покровного слоя морены с камовыми песками московского времени (Рис. 10, Приложение). В зоне такого контакта мощность покровного слоя увеличена, что позволяет избежать влияния ветровалов, космической радиации и других факторов на омоложение датируемых отложений. В настоящий момент в Северной лаборатории Люминесцентного датирования Орхусского Университета (Nordic Laboratory for Luminescence Dating, Aarhus University, Denmark) под руководством мирового лидера по ОСЛ датированию проф. Э.С Мюррея выполнены датировки по полевому шпату 276500+26810 лет для верхнего слоя камового песка (лаб. № 17-08-95, глубина отбора 128 см) и 214940+20210 для нижней части покровного слоя (лабораторный № 17-08-93, глубина отбора 78 см). Обе даты подтвердили древность всей толщи двучленных отложений и сингенетичность покровного слоя позднемосковским осадкам. Подтверждено отсутствие площадного омоложения поверхности, что позволяет считать, что двучленные отложения находились под воздействием педогенеза начиная с позднемосковского времени. Кроме того, датировки камовых отложений впервые позволяют инструментально обосновать московский возраст группы ледниковых и водноледниковых отложений в центре Борисоглебской возвышенности. V) Отобраны образцы 15 разрезов для детального морфологического и аналитического изучения. В частности, впервые для почв на двучленных отложениях на Русской равнине отобраны образцы ненарушенного строения на томографические исследования горизонтов Bt и С сформированных в толще основной морены. Исследования помогут выявить признаки, связанные с транспортировкой моренного материала и условиями его седиментации, и оценить их устойчивость в процессе пост-седиментационного преобразования базального слоя морены совокупностью криогенных и почвенных процессов. VI) Выполнено сопоставление почвенных архивов с палимпсестовой и книгоподобной почвенной памятью. Ранее было установлено, что в склоновых отложениях (борт балочной террасы) обнажения “Черемошник ” (57.16632° с.ш., 39.2886° в.д.) представлены почвы последнего межледниково-ледникового цикла. Принципиальной задачей проекта является попытка сопоставления почвенных архивов с палимпсестовой и книгоподобной памятью. Разрез «Черемошник» является важнейшим опорным разрезом четвертичных отложений в центральной части европейской России. Он расположен в восточной части Борисоглебской возвышенности в непосредственном катенарном соподчинении с водораздельными почвами на двучленных отложениях. На основе детального изучения полнорасчищенного обнажения в правом отвершке основного оврага Черемошник, а также соседних разрезов с использованием комплекса новых методов получены принципиально новые данные для периодизации этапов позднеплейстоценового педогенеза. Основное изученное обнажение имеет глубину расчистки до ≈7, ширину вверху 6.5, по днищу до 3 м. Выделено 5 литологически различающихся слоев с шестью педостратиграфическими комплексами. Основное внимание в соответствии с основными задачами проекта уделено вниманию нижней части почвенно-осадочной толщи. В основании разреза у плоского днища балки глубже 6.3 м от борта оврага вскрывается валунный суглинок (морена московского оледенения, МИС6). В составе обломочного материала, гальки, обломков обнаружено 70% – осадочные породы (преобладают известняки), 23% – изверженные (в основном габбро, гранит), до 7% – метаморфические (доминирует кварцит). На моренном суглинке на протяжении всей расчистки и выше по дну оврага сформирована слаборазвитая торфяно(перегнойно)-темногумусовая глеевая почва, перекрытая пачкой прогумусированных, с прослойками оторфованного материала ленточноподобных глин толщиной 5–10 см. Для определения возраста торфяно(перегнойно)-темногумусовой глеевой почвы было применено две аналитических методики выделения изотопов U, Th из образцов этой слаборазвитой почвы – выщелачивания (L/L) и полного растворения проб (TSD) (Максимов, Кузнецов, 2010). Полученная датировка с использованием 230Th/U метода – 130+/-11/9 тыс. л. (L/L) 117+/-8/7 тыс. л. (TSD) указывает на стадию МИС5е (раннемикулинское межледниковье). Таким образом, впервые для центра Русской равнины инструментально диагностирован начальный этап межледникового педогенеза. Этот этап позднее резко прерванного накоплением субаквальных озерных осадков раннемикулинского времени. Спорово-пыльцевой анализ свидетельствует о формировании их в условиях господства лесной и лесотундровой растительности с элементами перигляциальной флоры. Затем в разрезе отражены кратковременный этап существования темнохвойной тайги (фаза еловых лесов начала микулинского межледниковья), заболачивание и развитие мелководного водоема. На основе вновь оригинальных материалов сдана в печать статья (прошла полный круг рецензирования) в журнал Quaternary International (первый квартиль WOS), основные оригинальные выводы представлены ниже: 1 Анализ фактического материала подтверждает статус вновь изученного разреза “Черемошник” как опорного для перигляциальной зоны Русской равнины. Разрез теперь полно охарактеризован в отношении хроностратиграфии и истории эволюции ландшафтов, записанной в почвенно-осадочной толще (МИС5–МИС1). 2 Впервые в опорном разрезе позднего неоплейстоцена “Черемошник” изучены, охарактеризованы, классифицированы и датированы серии палеопочв (МИС5–МИС2), включающие раннемикулинскую, брянскую (3 этапа педогенеза) и трубчевскую палеопочвы. Ансамбль палеопочв, сформированных и сохранившихся в гетерохронной, сложно организованной толще разреза, представляет самый северный ареал распространения позднеплейстоценовых почв в Европе. Ведущими элементарными почвообразовательными процессами в подчпиненных позициях рельефа были оглеение, криогенная агрегация, гумусо- и торфообразование. 3 По многим признакам верхние суглинки с минимальным содержанием обломочного материала регионального распространения соотнесены с континентальными и бассейновыми, но не ледниковыми отложениями периода максимума последнего оледенения. Перекрывающая их локальная серия обломочных слоев (принимавшихся нередко за мореноподобные и/или солифлюкционные накопления) уверенно идентифицируется с действием временных потоков в местной ложбине в период 15–12 тыс. л. н. кал. 4 По данным радиохимического и биостратиграфического изучения погребенного торфа из опорного разреза позднего неоплейстоцена “Черемошник” впервые установлен его физический возраст и подтверждена принадлежность к микулинскому межледниковью. Полученные с помощью U–Th-метода изохронные даты для торфяного горизонта позволяют надежно относить время его формирования к стадии МИС5е. 5 Впервые для центра Русской равнины диагностирован с помощью U–Th-метода начальный период педогенеза (около 124 тыс. л.), записанный в почвенно-осадочной толще опорного разреза. Почва диагностирована как маломощная торфяно(перегнойно)-темногумусовая глеевая почва на моренном суглинке. 6 Самые разные признаки, включая литологические характеристики датированных слоев и их климатические показатели, однозначно определяют участок “Черемошник” и Борисоглебскую возвышенность как внеледниковую (приледниковую) зону во время стадий МИС3–МИС2. 7 В задачи дальнейшего изучения входит сопоставление этапов педогенеза в архивах и палимпсестовой и книгоподобной почвенной памятью.
2 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. этап 2018 года
Результаты этапа: I. Завершена обработка и выполнено обобщение данных по почвам на двучленных отложениях в Ярославской, Тверской и Московской и Архангельской областей сформированных на водоразделах в диапазоне высот от 140 до 170 м н.у.м. Исследование включало: a. Детальный анализ ансамбля твердофазных признаков различной генетической природы (седиментационных, почвенных, делювиальных, криогенных) на основе иерархического морфо-генетического исследования на различных уровнях: пространственных закономерностей почвенного покрова с помощью модели рельефа SRTM30 совмещенной с картами четвертичных отложений, полевой диагностики почвенных профилей, мезоморфологического изучения больших образцов ненарушенного строения с помощью бинокулярного микроскопа и фотоаппарата с высоким разрешением, микроморфологический анализ, просмотр крупных фракций под электронным микроскопом. b. Изучение контактов двучленных отложений со смежными породами московсуого возраста (отложения флювиогляциальных равнин, камов и т.д.). c. Детальная аналитическая характеристика почв, включающая определение валового содержания макро- и микроэлементов, параллельный гранулометрический анализ традиционным методом и с помощью лазерного анализатора и т.д. Обобщение материалов позволило выявить особенности состава и строения почв на двучленных отложениях московского криохрона. На основе использования модели рельефа SRTM30 совмещенной с картами четвертичных отложений построены 3D модели строения двучленных отложений в пределах плащей моренных отложений и в зонах их контактов со смежными породами (камовые и водноледниковые отложения московского времени). Анализ пространственных закономерностей строения двучленных толщ в пределах моренных водоразделов показал, что они часто не подвергались площадной эрозии, склоновому переотложению. Основные черты рельефа в области московской стадии оледенения были сформированы в конце среднего плейстоцена под воздействием процессов ледникового морфолитогенеза (Еременко, Панин, 2010). В дальнейшем (в поздне- послемосковское время) рельеф был частично преобразован деятельностью процессов флювиального, склонового и криогенного морфолитогенеза (Антонов и др., 2004). Однако в литературе отмечается высокая устойчивость моренных водоразделов к эрозионным процессам. Заложение долинной сети в общих чертах произошло в позднемосковское время. Подтверждено широкое распространение на водоразделах инсеквентных ложбин, не связанных с современным рельефом и унаследовавшие положение ледниковых путей стока (Еременко, Панин, 2010). Мощность покровного слоя возрастает в направлении инсеквентных ложбин. Моренная толща также меняется: при переходе к ложбинам возрастают признаки перемыва, расслоения материала и выклинивание моренного суглинка что подтверждает предположение о сингенетичности покровного слоя и отложений инсеквентных ложбин. О сингенетичности свидетельствуют и контакты покровного слоя с камовыми отложениями на контакте моренных массивов и камовых полей. Это позволяет предполагать, что в почвах на двучленных отложениях могут быть представлены признаки древнего педогенеза, возможно начиная с позднемосковского времени. a) Нижняя часть двучленной толщи представлена средне-тяжелосуглинистыми моренными суглинками, которые сверху перекрыты покровным слоем песчано-супесчаных флювиогляциальных отложений мощностью 40 – 70 см и более, как правило с эоловой примесью. Подтверждена исходная литологическая неоднородность почвообразующей породы и установлены особенности покровного слоя, связанные с его генетической природой (водноледниковые отложения с примесью эолового материала). Сделано предположение о сингенетичности покровного слоя и основной морены, что в дальнейшем подтверждено результатами ОСЛ датировок (см. ниже). Ранее подобные предположения были высказаны в работе Апарина и Рубилина (1975) в зоне валдайского (осташковского) оледенения. Проведенные исследования показывают, что покровный слой сформировался сразу же вслед за отложением основной морены. b) Почвы сочетают в профиле признаки различной генетической природы сформированные в различные интервалы временного отрезка поздний плейстоцен-голоцен. Материалы исследования позволили охарактеризовать следующие группы признаков: 1) доседиментационные признаки, включающие: a) Свойства исходных пород, мобилизованных ледником (морены предшествующих оледенений, древние коры выветривания и пр., в совокупности определившие красно-бурый цвет и высокую выветрелость минеральной массы, являющихся характерными, диагностическими признаками московской морены; b) Свойства, определяемые характером ледникового транспорта (высокая плотность и низкая порозность осадка благодаря ледниковой нагрузке и гидроконсолидации; однородный состав мелкоземистой массы благодаря эффективному перемешиванию при транспортировке; высокое двупреломление плазмы; рассеянные каменистые включения как местных, так и эрратических пород различного состава - граниты, известняки, брекчия и др. c) Сложная архитектура моренной толщи - наличие песчаных линз, полостей и каналов за счет заполнения подледных пустот и каналов надледных потоков, гляциотектонические структуры деформации, складки, задиры, сдвиги и другие признаки смещения породной матрицы в подвижном осадке. 2) Синседиментационные признаки, включающие: a) Покровный слой, образование которого произошло сразу же вслед за седиментацией моренного материала. В отдельных разрезах по верхней кровле морены на границе с покровным слоем представлены каменные мостовые, свидетельствующие о том, что поверхность морены была подвержена перемыву и криогенному воздействию. Граница покровного слоя с подстилающей моренной толщей представляет собой четкий литологический репер, отличаясь по содержанию песчано-пылеватых частиц. Локальный эоловый привнос определяет наличие пылеватых прослоев, либо пылеватой примеси, преимущественно в верхней части покровного слоя. Распределение пылеватой примеси указывает на подмешивание эолового мелкозема к нестабилизированному водноледниковому осадку b) Первичная трещинная сеть, сформировавшаяся за счет диагенетического растрескивания при стабилизации моренной толщи, привела к формированию призматических отдельностей с островершинными гранями. Призмы прослеживаются на глубину более 5 м. 3) Постседиментационные признаки (криогенные и педогенные различного времени). a) Во время валдайского оледенения поверхности моренных водоразделов являлись частью перигляциальной зоны и испытывали воздействие мерзлотных процессов. Мерзлотные признаки представлены плитчатой структурой на глубину до 140 см, сетью мерзлотных трещин, клиньев и инволюций, криогенной сортировкой песчано-пылеватых (кольцевое распределение) зерен. b) Педогенные признаки проявляются в сложной структурной организации, наложенной на первичную трещинную сеть. В горизонтах Bt развиты магистральные трещины, отчасти наследующие первичную трещинную сеть, а отчасти секущие толщу горизонтов. Наложение структурных элементов различных этапов и генезиса (диагенетические, педогенные, криогенные) привело к формированию ореховатых педов. Поверхности педов покрыты многослойными кутанами и скелетанами, свидетельствующими о стадийности педогенеза. Педогенные признаки различных этапов педогенеза записаны в одном и том же почвенном теле (палимпсестовая почвенная память, Таргульян, Горячкин, 2008). Ранее в литературе высказывались сходные представления о стадийности педогенеза в аналогичных почвах на двучленных отложениях в Нидерландах (Jongsmans et al., 1989). Показано, как признаки стадийного педогенеза в почвах на двучленных отложениях корреспондируют с аналогичными признаками в почвах, сформированных в перигляциальных покровных слоях на Русской равнине (Kleber and Gusev, 1998; Kleber and Terhorst, 2013). По материалам исследования подготовлена статья в журнал Quaternary International (первый квартиль SCOPUS, второй WOS), опубликованная в конце 2017 года. II. Проведена обработка (сканирование и оцифровка) большого массива крупномасштабных почвенных карт (1:10000, 1:25000) территории Ярославского Поволжья, съемка 1980-90х гг. участника проекта А.В. Русакова. Привязка почвенных карт, сопоставление с картами четвертичных отложений и цифровых моделей рельефа позволила получить следующие результаты: a. Составлена карта двучленных отложений Ярославского Поволжья. b. На западном макросклоне Борисоглебской возвышенности (ключевой участок Будьково, Рис. 1, Приложение) выявлено наличие массивов двучленных отложений на московской морене для высоких гипсометрических уровней 190-210 м н.у.м., ранее не описанных в литературе. Выполненная работа позволила также выявить зоны латеральных контактов массивов моренных отложений и покровных суглинков (Рис. 2, Приложение). На основании серии прикопок и буровых скважин составлена принципиальная схема строения контактной зоны (Рис. 3, Приложение) и намечено положение траншеи для детального описания и отбора образцов. Диагностируемая в разрезах WP27, WP28, WP30 толща покровного суглинка содержит большое количество валунов и обломков дресвы, что связано с близким подстиланием мореной. Для уточнения этапности образования толщи требуются более детальные анализы и отбор образцов на определение гранулометрического состава и возраста отложений. Это позволит оценить разницу фациальных подтипов покровных суглинков в зависимости от степени их удаленности от кровли морены (сравнение толщи покровного суглинка в разрезе WP27 и WP30). Катена проходит через слабозаметную депрессионную форму рельефа- древнюю ложбину стока талых ледниковых вод, разгрузка которых и привела к формированию мощной песчаной толщи. Обращает на себя внимание отсутствие явных признаков криогенеза в исследованных профилях. Вероятно, это связано с недостаточным для активизации процессов криогенеза количеством влаги. Возможно это связано с быстрым обсыханием поверхности с таким высоким гипсометрическим уровнем. Изучение контактных зон имеет принципиальное значение для выявления времени и условий формирования покровных суглинков, возраст которых остается проблематичным и поможет установлению корреляции полигенетических и полихронных признаков, диагностируемых в почвах на двучленных отложениях и и на покровных суглинках. III. Дана характеристика пространственных закономерностей двучленных отложений на: а. западном макросклоне Борисоглебской возвышенности; б. Восточном берегу озера Неро. a) детальные исследования на ключевом участке Копнино (Рис. 1, Приложение) показали, что мощность покровного песчаного/песчано-пылеватого слоя в зоне контакта составляет около 50 см и выдержана в пределах всего массива лишь незначительно варьируя. На переходе к флювиогляциальным равнинам она увеличивается до 200 см и более (разрез «WP35 Kopnino 2», Рис. 4, Приложение). Зона контакта обычно представляет собой комплекс перестилания слоев различного гранулометрического состава. Основной разрез «WP35 Kopnino2» заложен в ареале дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях с пылеватым покровным слоем на морене, GPS: 56°53'15.6501"; N38°25'08.0816"E, 151 м.н.у.м. рис. 4, Приложение). Гранулометрический анализ (Табл. 1, Приложение) показывает наличие пылеватого покровного слоя над мореной. Содержание крупной пыли в покровном слое почти в три раза выше, чем в морене, а всей пыли – почти в два раза. Таким образом, в пределах данного ключевого участка распространены двучленные породы с песчаным и пылеватым покровным слоем. Дифференциальные кривые (Рис. 5, Приложение) на основе данных лазерной дифрактометрии показывают наличие трех четко различающихся слоев – верхнего песчаного с пылеватой примесью, среднего чисто пылеватого и нижнего – с двумя пиками в песке и тонкой пыли, типичными для суглинистой морены. b) В пределах ключевого участка «Лазарцево» (рис. 6а) изучена полого-наклонная слабоволнистая поверхность моренного плакора (130-135 м.н.у.м, рис. 7). По литературным данным эта поверхность была освобождена ото льда уже в условиях наличия хорошей сети ложбин стока талых ледниковых вод, что исключает возможность образования на ней подпертых озер. В пределах плакора проведены рекогносцировочные работы и заложены 2 опорных разреза. Особенностью объекта является наличие локальной (в пределах 100 м) смены почвообразующих пород: в разрезе WP0 диагностированы отложения покровных суглинков, характеризующиеся пиком в мелкой и средней пыли. На подобной глубине в WP1 залегают уже отложения морены, характеризующиеся наличием мелкой дресвы, и пиком в мелком песке (рис 8; табл. 2, Приложение). Проведенные рекогносцировочные работы не выявили закономерностей смены почвообразующих пород в пределах низкого плакора. Светлые горизонты (А2) могут быть как: 1) разнородны с подстилающей породой (WP0), и формировать таким образом двучленную толщу по гранулометрическому составу (причем различия обнаруживаются в количестве устойчивых к переносу частиц); 2) наследовать гранулометрический состав почвообразующей породы (WP1). Наличие таких неупорядоченных фациальных породных замещений говорит о сингенетичном образовании пород, предположительно в момент деградации ледового щита московского времени, когда наличие на поверхности морены глыб мертвого льда разного размера с одной стороны препятствовало отложению эоловых осадков и созданию единого плаща покровных суглинков, а с другой стороны талые воды, возникшие при деградации этих глыб льда, формировали потоки обогащенные песчаными зернами. c) На территории Ярославской области (ключевой участок «Щенниково», рис 9б) изучено обнажение стенки карьера, вскрывающее контакт отложений московского возраста (флювиокам) со смежными отложениями (московская морена, покровные суглинки) (Рис 9; табл. 3, 4, Приложение), расположенного в пределах холмисто-котловинной территории в краевой зоне московского оледенения (в 2 км к сс-в от д. Щенниково Ильинского Района, GPS: N56.8711283, E39.6327233, в.н.у.м. 142м). Нижняя основная часть кама сложена песчано-гравийными отложениями с неровной волнистой границей, перекрытой отложениями абляционной морены нескольких генераций (4-5 слои, табл. 3; рис 9а, приложение). Для краевых частей тела ледника характерна высокая насыщенность внутренней мореной, таким образом можно предположить, что: 5ый слой морены формировался в средней части ледяного массива, а 4ый на поверхности и фактически является покровным суглинком сильно видоизмененным (насыщенным обломками дресвы) из-за близкого подстилания мореной. Суглинистые слои перекрыты слоями алевритовых отложений выдержанной толщины: песчано-пылеватых (слой 3, табл. 3, 4) и пылеватых (слой 2, табл. 3, 4; рис. 9а, б). Характер границ между слоями и вскрытый в зачистке SH-2 обширный криогенный клин (рис. 9в) позволяют оценить возраст каждого из описанных слоев. Отметим, что криогенный клин, по своему строению (нерегулярная структура – отсутствие полигональных трещин, большая мощность) был отнесен нами к этапу смоленского криогенеза и «пробивает» все слои исследованной толщи, начиная с слоя 2. Таким образом можно заключить, что слой гравийных отложений был сформирован в теле ледника, слой суглинистых отложений был сформирован на поверхности ледника, во время его деградации, слой алевритовых пылеватых отложений (слой 3, табл. 3, 4) сформировался в результате близкого переноса частиц пылеватой размерности вскоре поле отхода ледника, а пылеватый слой (слой 2, табл. 3, 4) сформировался позже, в валдайское время. Криогенные процессы так же проявились и в формировании пост-шлировой слоистой структуры в слоях 2,3 и слое 4 зачистки SH-2 (Рис. 9г), в языковатости границы алевритовой и суглинистой толщи. IV) На ключевом участке Новоселки (высота над у.м. 180-195 м) отобраны образцы для OSL датирования покровного слоя двучленных отложений. Чаще всего покровный слой двухчленных отложений на морене представлен маломощным (40-70 см) плащом. Таким образом, материал покровного слоя может быть засвечен вследствие неглубокого залегания, педотурбаций и, особенно, активной ветровальной деятельности. Все это затрудняет отбор качественных образцов для ОСЛ-датирования. В ходе полевых работ в частности удалось отобрать образцы из зоны контакта покровного слоя морены с камовыми песками московского времени (Рис. 10, Приложение). В зоне такого контакта мощность покровного слоя увеличена, что позволяет избежать влияния ветровалов, космической радиации и других факторов на омоложение датируемых отложений. В настоящий момент в Северной лаборатории Люминесцентного датирования Орхусского Университета (Nordic Laboratory for Luminescence Dating, Aarhus University, Denmark) под руководством мирового лидера по ОСЛ датированию проф. Э.С Мюррея выполнены датировки по полевому шпату 276500+26810 лет для верхнего слоя камового песка (лаб. № 17-08-95, глубина отбора 128 см) и 214940+20210 для нижней части покровного слоя (лабораторный № 17-08-93, глубина отбора 78 см). Обе даты подтвердили древность всей толщи двучленных отложений и сингенетичность покровного слоя позднемосковским осадкам. Подтверждено отсутствие площадного омоложения поверхности, что позволяет считать, что двучленные отложения находились под воздействием педогенеза начиная с позднемосковского времени. Кроме того, датировки камовых отложений впервые позволяют инструментально обосновать московский возраст группы ледниковых и водноледниковых отложений в центре Борисоглебской возвышенности. V) Отобраны образцы 15 разрезов для детального морфологического и аналитического изучения. В частности, впервые для почв на двучленных отложениях на Русской равнине отобраны образцы ненарушенного строения на томографические исследования горизонтов Bt и С сформированных в толще основной морены. Исследования помогут выявить признаки, связанные с транспортировкой моренного материала и условиями его седиментации, и оценить их устойчивость в процессе пост-седиментационного преобразования базального слоя морены совокупностью криогенных и почвенных процессов. VI) Выполнено сопоставление почвенных архивов с палимпсестовой и книгоподобной почвенной памятью. Ранее было установлено, что в склоновых отложениях (борт балочной террасы) обнажения “Черемошник ” (57.16632° с.ш., 39.2886° в.д.) представлены почвы последнего межледниково-ледникового цикла. Принципиальной задачей проекта является попытка сопоставления почвенных архивов с палимпсестовой и книгоподобной памятью. Разрез «Черемошник» является важнейшим опорным разрезом четвертичных отложений в центральной части европейской России. Он расположен в восточной части Борисоглебской возвышенности в непосредственном катенарном соподчинении с водораздельными почвами на двучленных отложениях. На основе детального изучения полнорасчищенного обнажения в правом отвершке основного оврага Черемошник, а также соседних разрезов с использованием комплекса новых методов получены принципиально новые данные для периодизации этапов позднеплейстоценового педогенеза. Основное изученное обнажение имеет глубину расчистки до ≈7, ширину вверху 6.5, по днищу до 3 м. Выделено 5 литологически различающихся слоев с шестью педостратиграфическими комплексами. Основное внимание в соответствии с основными задачами проекта уделено вниманию нижней части почвенно-осадочной толщи. В основании разреза у плоского днища балки глубже 6.3 м от борта оврага вскрывается валунный суглинок (морена московского оледенения, МИС6). В составе обломочного материала, гальки, обломков обнаружено 70% – осадочные породы (преобладают известняки), 23% – изверженные (в основном габбро, гранит), до 7% – метаморфические (доминирует кварцит). На моренном суглинке на протяжении всей расчистки и выше по дну оврага сформирована слаборазвитая торфяно(перегнойно)-темногумусовая глеевая почва, перекрытая пачкой прогумусированных, с прослойками оторфованного материала ленточноподобных глин толщиной 5–10 см. Для определения возраста торфяно(перегнойно)-темногумусовой глеевой почвы было применено две аналитических методики выделения изотопов U, Th из образцов этой слаборазвитой почвы – выщелачивания (L/L) и полного растворения проб (TSD) (Максимов, Кузнецов, 2010). Полученная датировка с использованием 230Th/U метода – 130+/-11/9 тыс. л. (L/L) 117+/-8/7 тыс. л. (TSD) указывает на стадию МИС5е (раннемикулинское межледниковье). Таким образом, впервые для центра Русской равнины инструментально диагностирован начальный этап межледникового педогенеза. Этот этап позднее резко прерванного накоплением субаквальных озерных осадков раннемикулинского времени. Спорово-пыльцевой анализ свидетельствует о формировании их в условиях господства лесной и лесотундровой растительности с элементами перигляциальной флоры. Затем в разрезе отражены кратковременный этап существования темнохвойной тайги (фаза еловых лесов начала микулинского межледниковья), заболачивание и развитие мелководного водоема. На основе вновь оригинальных материалов сдана в печать статья (прошла полный круг рецензирования) в журнал Quaternary International (первый квартиль WOS), основные оригинальные выводы представлены ниже: 1 Анализ фактического материала подтверждает статус вновь изученного разреза “Черемошник” как опорного для перигляциальной зоны Русской равнины. Разрез теперь полно охарактеризован в отношении хроностратиграфии и истории эволюции ландшафтов, записанной в почвенно-осадочной толще (МИС5–МИС1). 2 Впервые в опорном разрезе позднего неоплейстоцена “Черемошник” изучены, охарактеризованы, классифицированы и датированы серии палеопочв (МИС5–МИС2), включающие раннемикулинскую, брянскую (3 этапа педогенеза) и трубчевскую палеопочвы. Ансамбль палеопочв, сформированных и сохранившихся в гетерохронной, сложно организованной толще разреза, представляет самый северный ареал распространения позднеплейстоценовых почв в Европе. Ведущими элементарными почвообразовательными процессами в подчпиненных позициях рельефа были оглеение, криогенная агрегация, гумусо- и торфообразование. 3 По многим признакам верхние суглинки с минимальным содержанием обломочного материала регионального распространения соотнесены с континентальными и бассейновыми, но не ледниковыми отложениями периода максимума последнего оледенения. Перекрывающая их локальная серия обломочных слоев (принимавшихся нередко за мореноподобные и/или солифлюкционные накопления) уверенно идентифицируется с действием временных потоков в местной ложбине в период 15–12 тыс. л. н. кал. 4 По данным радиохимического и биостратиграфического изучения погребенного торфа из опорного разреза позднего неоплейстоцена “Черемошник” впервые установлен его физический возраст и подтверждена принадлежность к микулинскому межледниковью. Полученные с помощью U–Th-метода изохронные даты для торфяного горизонта позволяют надежно относить время его формирования к стадии МИС5е. 5 Впервые для центра Русской равнины диагностирован с помощью U–Th-метода начальный период педогенеза (около 124 тыс. л.), записанный в почвенно-осадочной толще опорного разреза. Почва диагностирована как маломощная торфяно(перегнойно)-темногумусовая глеевая почва на моренном суглинке. 6 Самые разные признаки, включая литологические характеристики датированных слоев и их климатические показатели, однозначно определяют участок “Черемошник” и Борисоглебскую возвышенность как внеледниковую (приледниковую) зону во время стадий МИС3–МИС2.
3 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. этап 2019 года
Результаты этапа: В 2019 отчетном году проведены работы по следующим направлениям: а) камеральная обработка материалов и проведение различных типов анализов: глинистая минералогия, валовой состав, морфоскопия зерен, лазерная гранулометрия, микроморфологические исследования; б) продолжены полевые выезды: Вельский район, Архангельская область; макросклон северной экспозиции Клинско-Дмитровской гряды в Дмитровском районе Московской области; в) обобщение результатов работ за весь период проекта. Полученные за этап 2019 года результаты приведены в приложении 2. Общий результат за весь период реализации проекта приведен в Приложении 1. В ходе реализации проекта в 2017-2019 гг при изучении эволюции природной среды в области московского оледенения Русской равнины на протяжении последнего ледниково-межледникового цикла удалось установить детализацию этапов седиментации, педогенеза и криогенеза. Успешно решены все задачи проекта. 1 Выявлены особенности финальных этапов седиментации на основе микростратиграфии седиментационных горизонтов в почвенных профилях в пределах моренных массивов и в зонах их контактов со смежными ледниковыми и перигляциальными отложениями. 1.1 Работы по оценке строения и генезиса двучленных отложений: Дана характеристика пространственных закономерностей залегания двучленных отложений на моренных водоразделах в Московской (ключевые участки «Лесная дача», «Голыгино», «Бужаниново»), Тверской (ключевые участки «Поречье» и «Селищи», «Устье» - цокольные терассы), Архангельской (ключевой участок «Нагорская»), Ярославской (ключевой участок «Новоселки» и «Будьково», «Копнино», Лазарцево», «Щенниково» - западный макросклон Борисоглебской возвышенности) областях. На всех ключевых участках проведен геоморфологический и седиментологический анализ. Особое внимание уделено контактным зонам разных типов отложений. Для выявления генезиса надморенных покровных слоев различного генезиса кроме микростратиграфических реперов использовались показатели гранулометрического состава, микроморфологические исследования, морфоскопия зерен, анализ валового состава. 1.1.1 Обработка (сканирование и оцифровка) крупномасштабных почвенных карт. Анализ большого массива крупномасштабных почвенных карт (1:10000, 1:25000), проведенный в 2017 году для территории Ярославского Поволжья (съемка 1980-90х годов участника проекта А.В. Русакова) позволил выявить ключевые объекты исследования. По результатам анализа карт составлена карта двучленных отложений Ярославского Поволжья. 1.1.2 Ключевой участок Будьково (Рис. 1, Приложение 2017г) Выявлено наличие массивов двучленных отложений на московской морене для высоких гипсометрических уровней 190-210 м н.у.м., ранее не описанных в литературе. Исследованы зоны латеральных контактов массивов моренных отложений и покровных суглинков (Рис. 2, Приложение 2017). Составлена принципиальная схема строения контактной зоны покровных суглинков и моренных отложений (Рис. 3, Приложение 2017). На основании гранулометрического анализа определены фациальные подтипы покровных суглинков в зависимости от степени их удаленности от кровли морены. 1.1.3 Ключевой участок Копнино (Рис. 1, Приложение 2017г) Исследования на ключевом участке Копнино (Рис. 1, Приложение 2017) показали, что мощность покровного песчаного/песчано-пылеватого слоя в зоне контакта составляет около 50 см и выдержана в пределах всего массива лишь незначительно варьируя. На переходе к флювиогляциальным равнинам она увеличивается до 200 см и более. Зона контакта обычно представляет собой комплекс перестилания слоев различного гранулометрического состава. Гранулометрический анализ (Табл. 1, Приложение 2017) показывает наличие пылеватого покровного слоя над мореной. Таким образом, в пределах данного ключевого участка распространены двучленные породы с песчаным и пылеватым надморенным слоем. 1.1.4 Ключевой участок Лазарцево (Рис. 6, Приложение 2017г) На восточном берегу озера Неро изучена полого-наклонная слабоволнистая поверхность моренного плакора (130-135 м.н.у.м). По литературным данным эта поверхность была освобождена ото льда уже в условиях наличия хорошей сети ложбин стока талых ледниковых вод, что исключает возможность образования на ней подпертых озер. Особенностью объекта является наличие локальной (в пределах 100 м) смены почвообразующих пород: в разрезе WP0 диагностированы отложения покровных суглинков, характеризующиеся пиком в мелкой и средней пыли. На подобной глубине в WP1 залегают уже отложения морены, характеризующиеся наличием мелкой дресвы, и пиком в мелком песке. Светлые горизонты (А2) могут быть как: 1) разнородны с подстилающей породой (WP0), и формировать таким образом двучленную толщу по гранулометрическому составу; 2) наследовать гранулометрический состав почвообразующей породы (WP1). Наличие таких неупорядоченных фациальных породных замещений говорит о сингенетичном образовании пород, предположительно в момент деградации ледового щита московского времени, когда наличие на поверхности морены глыб мертвого льда разного размера с одной стороны препятствовало отложению эоловых осадков и созданию единого плаща покровных суглинков, а с другой стороны талые воды, возникшие при деградации этих глыб льда, формировали потоки, обогащенные песчаными зернами. 1.1.5 Ключевой участок «Щенниково» (рис 6, приложение 2017). На территории Ярославской области изучено обнажение стенки карьера, вскрывающее контакт отложений московского возраста (флювиокам) со смежными отложениями (московская морена, покровные суглинки) (Рис 9; табл. 3, 4, Приложение 2017), расположенного в пределах холмисто-котловинной территории в краевой зоне московского оледенения (GPS: N56.8711283, E39.6327233, в.н.у.м. 142м). Геоморфологическое и аналитическое исследование показали, что слой гравийных камовых отложений был сформирован в теле ледника, слой суглинистых моренных отложений был сформирован на поверхности ледника, во время его деградации, слой алевритовых пылеватых отложений (слой 3, табл. 3, 4) сформировался в результате близкого переноса частиц пылеватой размерности вскоре поле отхода ледника, а пылеватый слой (слой 2, табл. 3, 4) сформировался позже, в валдайское время. 1.1.6 Ключевые участки низких гипсометрических уровней: «Селищи», «Устье» (Калязинский район, Приложение 2018, Раздел II). Детально изучен комплекс отложений мощностью до 5 м, подстилаемых мореной в обнажении цокольной второй надпойменной террасы (111-120 м н.у.м.). Установлено, что отложения основной морены перекрыты покровным слоем пылеватого песка мощностью до 50 см. Впервые установлено перекрытие поверхностей цокольных террас р. Волга отложениями московской морены. Многочисленными прикопками, разрезами, траншеей и буровыми скважинами изучено покровное залегание надморенного слоя. Установлено, что мощность покровного слоя на уровне II надпойменной террасы варьирует в пределах 50-140 см, по-видимому, сглаживая неровности кровли морены. При большой мощности покровного слоя в его нижней части с глубины 70 см появляется слоистость, характерная для озерных осадков, состоящих преимущественно из среднезернистого окатанного песка. При этом, в местах ненарушенных карманно-клиновидными структурами, граница покровного слоя характеризутся резким контактом, а в моренной толще также диагностируются признаки полигенетичного почвообразования (развитая структурная организация и кутанный комплекс. Выше, в пределах обширной поверхности на высотах 122-127 м н.у.м. моренные отложения перекрыты песчано-супесчаным слоем мощностью от 120 до 350 см. Верхняя часть до 80 см не обнаруживает признаков слоистости, и, по-видимому, имеет эоловый генезис. В нижней части с глубины 80 см видна озерная слоистость. В пределах этой поверхности представлены слабо сформированные дюны (WP19), в которых мощностью эолового песка возрастает. Изучение разреза на дюне показало стадийность накопления эолового песка, подчеркнутую наличием погребенной почвы, кровля которой подчеркнута также сетью грунтовых клиньев. Стадийность накопления эолового материала также представлена на ключевом участке «Устье», надморенная толща в котором состоит из песчаных отложений, перекрытых пылеватым слоем. В песчаной толще выделяются две генерации мерзлотных клиньев. Высокоразрешающая лазерная гранулометрия, подтверждает хорошую сортированность песчаных отложений, наличие слоистости в нижней толще покровного слоя, смену литологического слоя – двучленное строение педокомплекса, литогенный генезис песчаных линз и пылеватых морфонов в моренном теле. Согласно результатам анализа надморенный слой педокомплекса сложен хорошо сортированным песчаным материалом имеющим по всей видимости эоловый генезис, московская морена представлена средним суглинком опесчаненным (Рис. 8.1, Приложение 2019). Материал песчаных линз в кровле морены имеет более крупнозернистый состав, пылеватые морфоны в моренной толще не имеют гранулометрического сходства с другими морфонами педокомплекса, что говорит об их ледниковом генезисе на этапе отложения моренной толщи (Рис. 8.2, Приложение 2019). Дополнительно проведенные исследования морфологии зерен в двучленных педокомплексах (Приложение 2, 2019, раздел 2), показали, что для надморенного слоя, как в разрезе с глубоким (Селищи 2), так и в разрезе с неглубоким подстиланием морены (Селищи 1) характеризуются средней степенью и сравнительно высокой степенью окатанности. Это подтверждает их водно-ледниковый генезис с дальнейшей кратковременной переработкой эоловыми процессами, характеризовавшейся, преимущественно близким переносом материала. 1.1.7 Ключевые участки «Голыгино» и «Бужаниново» (Приложение 2018, раздел 4) Проведены исследования условий залегания и фациальной принадлежности покровных суглинистых отложений в зоне московского криохрона. По результатам проведенных исследований можно сделать несколько выводов: 1) не обнаружено прямой связи гранулометрического состава покровных суглинков с составом подстилающих их отложений; 2) на контакте покровных суглинков с подстилающими отложениями выражен переходный по составу слой, в котором присутствуют признаки как вышележащего, так и нижележащего материала; 3) покровные суглинки характеризуются монотонным составом, преобладанием алевритовой (пылеватой) фракции и высокими значениями коэффициента сортировки, что указывает на их эоловую природу. 1.1.8 Ключевые участки высоких гипсометрических уровней: «Поречье», «Новоселки», «Лесная дача», «Нагорская» (Рис. 2.1-1, Приложение 3 2019). На исследованных моренных водоразделах в интервале высот от 140 до 185 м н.у.м. нижняя часть двучленной толщи представлена средне-тяжелосуглинистыми моренными суглинками, которые сверху перекрыты покровным слоем песчано-супесчаных флювиогляциальных отложений мощностью 40 – 70 см и более, как правило с эоловой примесью. Методами микроморфологии и валового анализа (Приложение 2 2019г, раздел 2) подтверждена исходная литологическая неоднородность почвообразующей породы и установлены особенности покровного слоя, связанные с его генетической природой. Показано, что микросложение надморенного покровного слоя характеризуется комплексностью и зависит от набора пылеватых и песчаных морфонов на макроуровне. Зерна песчаной размерности могут быть как хорошо сортированными, так и обладать слабой степенью сортировки. В пылеватых морфонах преобладают зерна фракции крупной пыли. Кроме чистых примеров возможны варианты со смесью материала обоих типов: привнос пыли в песчаную матрицу или переслаивание пылеватых и песчаных слоев и формирование слоистого микросложения. Характер подмешивания пылеватого материала в песчаный надморенный слой показывает, что эоловая пыль откладывалась, когда песчаная масса еще не была полностью стабилизирована, осушена. Валовым анализом (Приложение 2 2019, раздел 2) подтверждается что дифференциация изученных почвенных профилей во многом связана с различием в содержании глинистых частиц в покровном слое и подстилающем моренном суглинке. Индекс TiO2/ZrO2 при анализе общего мелкозема указывает на различие в литологической матрице отложений. Его значения для материала покровного надморенного слоя и толщи подстилающего моренного суглинка (кроме самой верхней его части) отличаются более чем в 1,5 раз для разрезов «Нагорская» и «Лесная дача», и более чем в 2 раза для разрезов «Поречье» и «Новоселки», указывая на двучленность исследованных профилей. Совокупностью методов подтверждено, что покровный слой сформировался сразу же вслед за отложением основной морены и имеет водноледниковый генезис с примесью эолового материала 1.2 Анализ роли склоновых процессов в формировании строения и свойств покровных слоев двучленных отложений на массивах моренных суглинков. 1.2.1 3D модели строения двучленных отложений. 1) На ключевых участках «Нагорская» (Приложение 2 2019, раздел 6) и «Поречье» (Приложение 3 2019, раздел 3.1.4) проведено детальное почвенно-геоморфологическое картирование водораздельного моренного холма в М1:10000 с заложением опорных разрезов, прикопок и буровых скважин. В результате с помощью методов компьютерной интерполяции значений мощности плаща надморенных отложений в конкретных точках, на плоскость построены 3D модели ключевых участков, показывающие теоретическую мощность надморенного плаща. На основе цифровых моделей рельефа, подтверждено площадное залегание покровного слоя в различных позициях рельефа. Глубина залегания неоднородно окрашенной красновато-бурой московской морены остаётся практический одинаковой и составляет 50-55 см. Мощность покровного слоя возрастает в направлении инсеквентных ложбин с локальным увеличением до 2-3 м, соответствующему переходу от подзола литобарьерного с ярко выраженной границей между покровным слоем и кровлей морены к подзолам на песках, где контакт кровля морены залегает глубже. С учетом рельефа поверхности, кровля морены располагается относительно ровно в субгоризонтальной плоскости. 2) Ключевой участок «Лесная Дача». Площадные исследования ключевого участка «Лесная дача» с помощью георадарной съемки выявило площадной характер залегания надморенного слоя и выдерженное строение двучленных отложений (Приложение 2 2019, раздел 6). Средняя глубина залегания кровли основной морены, составляет 67 см, при этом варьирование глубины залегания кровли морены составляет всего несколько сантиметров. 3) Ключевой участок «Селищи» (Калязинский район, Рис. II-1, Приложение 2018). Выполнены исследования строения толщи двучленных отложений на низких гипсометрических уровнях (от 112 до 145 м н. у.м.). С помощью опорных разрезов и буровых скважин выполнена верификация Государственной геологической карты четвертичных отложений М1:200000, лист О37XXVII, уточнены границы террас валдайского и позднемосковского времени, На основе крупномасштабной карты (М1:10000) построена цифровая модель рельефа и построен геолого-геоморфологический профиль по линии дер. Селищи – дер. Уланово, захватывающий поверхности цокольных террас ранневалдайского времени, времени отступания московского ледника и участки холмисто-моренного рельефа московского времени. Толща моренных отложений не обнаруживает заметных признаков срезания и, таким образом, является палеогеографическим архивом, аналогичным почвам на двучленных отложениях на моренных водораздела. 4) Ключевой участок «Новоселки». С использованием модели рельефа SRTM30 совмещенной с картами четвертичных отложений и данными полевых исследований построена модель строения двучленных отложений в зонах их контактов со смежными породами (камовые и водноледниковые отложения московского времени; рис. 10, приложение 2017). Моренная толща меняется: при переходе к ложбинам возрастают признаки перемыва, расслоения материала и выклинивание моренного суглинка, что подтверждает предположение о сингенетичности покровного слоя и отложений инсеквентных ложбин. О сингенетичности свидетельствуют и контакты покровного слоя с камовыми отложениями на контакте моренных массивов и камовых полей. 5) Анализ пространственных закономерностей строения двучленных толщ показал, что они часто не подвергались площадной эрозии, склоновому переотложению. Построенные по результатам исследования ключевых объектов модели строения двучленных толщ дают убедительную оценку устойчивости поверхности моренных водоразделов, и, тем самым, определяют стартовый момент для почвообразования в двучленных педокомплексах моренных водоразделов как позднемосковский. Основные черты рельефа в области московской стадии оледенения были сформированы в конце среднего плейстоцена под воздействием процессов ледникового морфолитогенеза. В дальнейшем (в поздне- послемосковское время) рельеф был частично преобразован деятельностью процессов флювиального, склонового и криогенного морфолитогенеза Подтверждено широкое распространение на водоразделах инсеквентных ложбин, не связанных с современным рельефом и унаследовавшие положение ледниковых путей стока. 1.2.2 ОСЛ датировки покровных слоев на различных типах поверхностей (моренные водоразделы, цокольные террасы, смежные водноледниковые отложения). Для подтверждения диагностированного методами относительной геологии древнего возраста надморенного слоя двучленных педолитокомплесов на московских моренах отобраны образцы на ОСЛ датирование. Отбор проводился на четырех ключевых участках: Селищи (Селищи-1, Селищи-2, WP18-20), Устье (Устье 1, Устье 2), Поречье (POR-1, POR-2), Архангельск (Нагорская) (А12-19), Новоселки (NV 1-3), Лесная дача (LD 2-1, LD 2-2), на протяжении трех полевых сезонов. Все отобранные образцы – 25 штук – переданы в лаборатории. В Северной лаборатории Люминесцентного датирования Орхусского Университета (Nordic Laboratory for Luminescence Dating, Aarhus University, Denmark) под руководством мирового лидера по ОСЛ датированию проф. Э.С Мюррея проанализировано 7 образцов. Результаты датирования приведены в таблице 5 (приложение 3 2019). Для ключевых участков «Новоселки» и «Лесная Дача» даты подтвердили древность всей толщи двучленных отложений и сингенетичность покровного слоя позднемосковским осадкам. Подтверждено отсутствие площадного омоложения поверхности, что позволяет считать, что двучленные отложения находились под воздействием педогенеза начиная с позднемосковского времени. Кроме того, датировки камовых отложений на ключевом участке «Новоселки» впервые позволяют инструментально обосновать московский возраст группы ледниковых и водноледниковых отложений в центре Борисоглебской возвышенности. На ряде образцов с молодыми датами в настоящее время проводится дополнительное исследование (single grain dating). Датирование единичных зерен позволит учесть омоложение образцов за счет вклада зерен эолового генезиса, космической радиации или единичной засветки зерен в результате деятельности ветровалов. Остальные образцы анализируются в лаборатории геохронологии (Leibniz Institute for Applied Geophysics, Germany) под руководством проф. М. Фрехена. 2 Выявлены признаки различных этапов педогенеза в профилях почв на двучленных отложениях. Проведено сопоставление педоседиментационных архивов в склоновых позициях и на прилегающих на водоразделах и для выявления различий в архивных записях с палимпсестовой и книгоподобной памятью. 2.1 Степень преобразования и трансформация исходной двучленной толщи процессами почвообразования. Совокупный (глинистая минералогия, морфология, томография) анализ двучленных педокомплексов позволяет утверждать, что моренная толща во многом сохраняет исходное строение, изменения происходят только на гранях структурных отдельностей. Морфологически прежде всего изменения происходят в приповором пространстве, поры заполняются различными типами покровов, а также происходит слабая ассимиляция покровов во внутрипедную массу и формирование инфиллингов внутри магистральных пор-трубок и магистральных трещин. Слабая степень ассимиляции инфиллингов подтверждается контрастной границей с ВПМ по окраске, плотности упаковки частиц – такие инфиллинги более рыхлые чем ВПМ. Глинистая минералогия отражает различия в материале, возникшие на этапе захвата отложений ледником, а почвообразование преобразует количественный, но не качественный состав глинистых отложений, в соответствии содержанием пылеватой фракции и современных климатических условий. Микротомографицеские исследования подтверждают, что педокомплекс представлен двучленными отложениями, и что литогенная моренная матрица слабо изменена процессами почвообразования, показывая единые математические характеристики для образцов моренных горизонтов. Компьютерный анализ изображений шлифов выявил сохранившиеся признаки ледового седиментогенеза. 2.1.1 Морфологический анализ 1) Рентгеновский томографический анализ (HRmCT) ненарушенных образцов. Впервые для почв на двучленных отложениях на Русской равнине изучены образцы ненарушенного строения при помощи компьютерной микротомографии. Для анализа были выбраны образцы из трех горизонтов – E, 2Bt1, 2Bt2 (ключевой участок «Лесная дача»). Образцы отсняты в Почвенном институте им. В.В. Докучаева на микротомографе SkyScan 1172G (Рис. V-1, Приложение 2018г). В 2019 г результаты были проанализированы в программном обеспечении CTvol, что позволило построить карты локальной толщины пор (Рис. 5.1, Приложение 2 2019г). Математическая обработка показала, что надморенный горизонт педокомплекса (горизонт Е) значительно отличается по строению от моренных горизонтов (2Bt1 и 2Bt2). При этом моренные горизонты слабо отличаются между собой, а характеристика (направление, размер) пор размером 75-125 µm совпадает. 2) Компьютерная обработка микроморфологических изображений (под микроскопом и сканированные шлифы) моренных горизонтов почв на двучленных отложениях выявили признаки, связанные с транспортировкой моренного материала и условиями его седиментации и показали, что основные изменения строения общей массы связанные с педогенезом состедоточены в поровом пространстве, строение внутрипедной массы меняется слабо (Рис 5.2, Приложение 2 2019г). Подобные результаты хорошо согласуются с исследованиями глинистой минералогии. 2.1.2 Характеристика изменения исходного состава глинистых минералов в процессе почвообразования в почвах на двучленных отложениях. Для трех разрезов педокомплексов на двучленных отложениях на морене проведено выделение илистой фракции и фракции тонкой пыли, проанализирован минералогический состав. Сопоставление минералогтческого состава разрезов позволило выявить характер преобразования исходного вещества моренного материала в процессе почвообразования. Глинистая минералогия общих образцов демонстрирует несколько ключевых особенностей: а) однородный состав части моренных отложений во всех изученных ключевых участках; б) разницу состава между покровным слоем и моренной частью, причем литологические слои четко разделяются по границе покровного плаща и моренной толщи, что хорошо согласуется с выделенными минералогическими разностями в каждом разрезе; в) схожее изменение минерального состава глинистой фракции с увеличением глубины разрезов (от горизонта 2Bt1 до 2BC) и его связь с географическим положением ключевых участков; г) локальные и профильные различия глинистого минерального состава только в покровном слое. 2.2 Выполнено сопоставление почвенных архивов с палимпсестовой и книгоподобной почвенной памятью. Принципиальной задачей проекта является сопоставление почвенных архивов с палимпсестовой и книгоподобной памятью. Проведены исследования на известных разрезах с книгоподобными педоседиментационными архивами склоновых отложений (Черемошник, Щетинское), включающие почвы последнего межледниково-ледникового цикла. 2.2.1 Разрез «Черемошник». (57.16632° с.ш., 39.2886° в.д.) Разрез «Черемошник» является важнейшим опорным разрезом четвертичных отложений в центральной части европейской России. Он расположен в восточной части Борисоглебской возвышенности в непосредстввенном катенарном соподчинении с водораздельными почвами на двучленных отложениях. На основе детального изучения основного оврага Черемошник в 2017 году, а также соседних разрезов с использованием комплекса новых методов получены принципиально новые данные для периодизации этапов позднеплейстоценового педогенеза. Разрез полно охарактеризован в отношении хроностратиграфии и истории эволюции ландшафтов, записанной в почвенно-осадочной толще (МИС5–МИС1). Впервые изучены, охарактеризованы, классифицированы и датированы серии палеопочв (МИС5–МИС2), включающие раннемикулинскую, брянскую (3 этапа педогенеза) и трубчевскую палеопочвы. Ансамбль палеопочв, сформированных и сохранившихся в гетерохронной, сложно организованной толще разреза, представляет самый северный ареал распространения позднеплейстоценовых почв в Европе. Ведущими элементарными почвообразовательными процессами в подчпиненных позициях рельефа были оглеение, криогенная агрегация, гумусо- и торфообразование. По многим признакам верхние суглинки с минимальным содержанием обломочного материала регионального распространения соотнесены с континентальными и бассейновыми, но не ледниковыми отложениями периода максимума последнего оледенения. Перекрывающая их локальная серия обломочных слоев (принимавшихся нередко за мореноподобные и/или солифлюкционные накопления) уверенно идентифицируется с действием временных потоков в местной ложбине в период 15–12 тыс. л. н. кал. По данным радиохимического и биостратиграфического изучения погребенного торфа впервые установлен его физический возраст и подтверждена принадлежность к микулинскому межледниковью. Полученные с помощью U–Th-метода изохронные даты для торфяного горизонта позволяют надежно относить время его формирования к стадии МИС5е. Впервые для центра Русской равнины диагностирован с помощью U–Th-метода начальный период педогенеза (около 124 тыс. л.), записанный в почвенно-осадочной толще опорного разреза. Почва диагностирована как маломощная торфяно(перегнойно)-темногумусовая глеевая почва на моренном суглинке. Литологические характеристики датированных слоев и их климатические показатели, однозначно определяют участок “Черемошник” и Борисоглебскую возвышенность как внеледниковую (приледниковую) зону во время стадий МИС3–МИС2. 2.2.2 Разрез «Щетинское» (макросклон западной экспозиции Вологодской возвышенности, Вологодская область). По результатам изучения разреза Щетинское (Раздел III, Приложение 2018г) детализированы особенности седиментации, педогенеза и криогенеза исследованной территории во временном диапазоне микулинское межледниковье – валдайский криохрон - голоцен. Детально исследована циркообразная стена гравийного карьера (катена), расположенного в пределах среднеплейстоценовой пологоволнистой террасовидной поверхности с а.о. 155–160 м, сложенной московской мореной (МИС6), в кровле которой сформированы брянские палеопочвы (МИС3), перекрытые маломощным плащом пылеватых суглинков. Признаки педогенеза брянского интерстадиала в толще этих отложений диагностированы на микроуровне. 2.2.3 Ключевой участок «Высоково» (Дмитровский район Московской области). В пределах макросклона северной экспозиции Клинско-Дмитровской гряды (КДГ) продолжено изучение пространственной дифференциации и сочленения по простиранию почв и четвертичных отложений: московской морены (МИС6) и сложного плаща позднеплейстоценовых гетерохронных (МИС5a-d – МИС2) отложений, слагающих сопряженные уровни московского и валдайского рельефа в пределах края моренного водораздела. Впервые установлено наличие горизонтов 2BT предположительно микулинской почвы в почвах на московской морене в погребенном состоянии. Сопоставление этих горизонтов с аналогичными горизонтами поверхностных почв на московских моренах позволит разделить вклад почвообразования голоценового и микулинского межледниковий в преобразование толщи московской морены в ходе дальнейшей обработки результатов исследований. 2.3 Признаки различных этапов педогенеза в профилях почв на двучленных отложениях. Для ключевых участков «Нагорская», «Поречье», «Лесная Дача», «Селищи», «Новоселки» проведены детальные почвенные исследования. 2.3.1 Анализ многослойных глинистых кутан в горизонтах 2BT (Раздел 3, Приложение 2 2019) Макро-, мезо- и микроморфологическое исследование в почвах на двучленных отложениях в Ярославской, Тверской и Московской областях на водоразделах от 140 до 170 м н.у.м. позволило типизировать структурные отдельности и кутаны по их взаимному расположению. Анализ проведен для моренной суглинистой толщи, являющейся наиболее оструктуренной частью двучленных педокомплексов на морене. Анализ основан на том, что конкретные типы кутан (преимущественно глинистые) залегают на свойственных им типах поверхностей определенных типов структурных отдельностей. Подробно изучена структурная организация горизонтов BT, сформированных в толще моренных суглинков. Выделено три типа структурной организации, для каждого их которых характерны свои специфичные типы строения поверхностей агрегатов, граней агрегатов, наборы покровов. Первый тип структурной органгизации сформирован обоюдоострыми клиновидными призматическими агрегатами. Второй тип структурной организации – плитчато-наклонно-ступенчатый. Третий тип структурной организации это магистральные трещины. Грани разных типов структурной организации подчеркнуты набором литогенных и педогенных покровов, инфиллингов, которые избирательно прорабатывают грани структурных отдельностей, поры. Таким образом формируются агрегаты с характерным набором покровов отражающими различные фазы педогенеза. Выделены следующие типы покровов: 1) тонкие неслоистые бурые глинистые кутаны; 2) тонкие неслоистые желтые глинистые кутаны; 3) темно-бурые сетчатые кутаны; 4) гумусо-пылеватые кутаны; 5) тонких неслоистых желтоватых глинистых кутан; 6) силтаны; 7) Площадные покровы магистральных трещин;8) Покровы пор-трубок; 9) Инфиллинги; 10) Карбонатные кутаны. Поверхности магистральных трещин, участвовавших во всех стадиях миграции вещества и формирования покровов характеризуются многослойными кутанами со следующим порядком слоев: тонкие неслоистые бурые глинистые кутаны, тонкие неслоистые желтые глинистые кутаны, темно-бурые сетчатые кутаны, тонкие неслоистые желтоватые глинистых кутан или гумусо-пылеватый кутаны. Такое строение кутанного комплекса в совокупности с анализом типов структурной организации позволяет предположить, что в микулинском межледниковье были сформированы глинистые кутаны, почвообразование интерстадиалов усиливало текстурную дифференциацию, однако прерывалось этапами криогенеза, таким образом формируя сетчатые кутаны, а голоценовый педогенез привел к формированию глинисто-гумусовых и желтоватых глинистых кутан. Силтаны, перекрывающие все типы покровов, очевидно, отнесены нами к голоценовым, те же из них, которые перекрыты желтоватыми и пылевато-гумусовыми кутанами отнесены нами к валдайскому этапу формирования педокомплекса. В опорном разрезе «Лесная дача» МСХА, г. Москва. Отобраны глинистые кутаны мощностью до 1 мм, покрывающие грани структурных отдельностей. В настоящее время датирующие фракции, наиболее устойчивые к омоложению переданы в лабораторию AWI MICADAS (Бременхафен, Германия). Предполагается, что несмотря на омоложение, радиоуглеродное датирование с применением технологии АМС позволит получить даты, которые будут свидетельствовать о том, что часть кутан формировалась в результате доголоценового педогенеза. 2.3.2 Анализ воздействия криогенеза валдайского времени на почвы на ледниковых и перигляциальных отложениях. Во время валдайского оледенения поверхности моренных водоразделов являлись частью перигляциальной зоны. В исследованных педокомплексах на двучленных отложениях ряд признаков сформирован под воздействием мерзлотных процессов предположительно в валдайскую эпоху (МИС 4 – МИС 2). На уровне профиля это: мерзлотные клинья и турбации на контакте моренной толщи и покровного слоя, а также каменные мостовые. Скорее всего процессы криогенеза имели локальный характер и не перерабатывали всю надморенную толщу. На макроуровне сеть мелких морозных трещин, разбивающая плитчатые педы, субверикальные трещины, наличие признаков потечности глины, диагностирует позднюю холодную стадию развития педоседиментационных толщ. Мелкие морозные трещины в верхних горизонтах морены подчеркнуты засыпками по ним материала покровного слоя (языки). Переплетение морозных трещин с обильными скелетанами формирует типичный для подзолистых почв сетчатый рисунок. Таким образом надморенный горизонт вклинивается в толщу морены материалом засыпок. Возможны несколько вариантов сочетания: песок в трещинах/клиньях под песчаным покровным слоем/морфоном, пыль в трещинах/клиньях под пылеватым покровным слоем/морфоном. При этом граница между материалом клина и вмещающей моренной массой остается резкой. На мезоуровне образование шлировых структур, которые способствовали развитию плитчатого мотива структурной организации на большую чем в настоящее время глубину промерзания, а также формирование характерных сетчатых кутан. Признаки криогенного воздействия хорошо заметны и на микроуровне и включают в себя кольцевые и линейные структуры (криогенная сортировка песчаных и пылеватых зерен) в элювиальных горизонтах и в верхних горизонтах морены 2BT2. Также криогенез затронул некоторые глинистые кутаны. Такие кутаны образованы ранее и не имеют признаков обновления. На микроуровне граница между материалом заполнения криогенных трещин и моренным суглинком также остается очень резкой. Подобные микропризнаки диагностированы нами в почвенных архивах с книгоподобным типом записи почвенной памяти. Степень развитости вложенных профилей педокомплекса зависит от наличия и частоты обновления надморенного горизонта, одним из факторов которого являлся позднеплейстоценовый криогенез. 2.3.3 Обобщение данных по почвам на двучленных отложениях в Ярославской, Тверской и Московской областей на водоразделах от 140 до 170 м н.у.м. Полученные на широком спектре объектов данные применены для составления модели развития почв на двучленных отложениях в области московского криохрона, для этого выбраны шесть ключевых участков. На основе комплексного анализа установлено что почвы сочетают в профиле признаки различной генетической природы, сформированные в различные интервалы временного отрезка поздний плейстоцен-голоцен. 1. доседиментационные признаки, включающие: 1.1. Свойства исходных пород, мобилизованных ледником (морены предшествующих оледенений, древние коры выветривания и пр., в совокупности определившие красно-бурый цвет и высокую выветрелость минеральной массы, являющихся характерными, диагностическими признаками московской морены; 1.2. Свойства, определяемые характером ледникового транспорта (высокая плотность и низкая порозность осадка благодаря ледниковой нагрузке и гидроконсолидации; однородный состав мелкоземистой массы благодаря эффективному перемешиванию при транспортировке; высокое двупреломление плазмы; рассеянные каменистые включения как местных, так и эрратических пород различного состава - граниты, известняки, брекчия и др. 1.3. Сложная архитектура моренной толщи - наличие песчаных линз, полостей и каналов за счет заполнения подледных пустот и каналов надледных потоков, гляциотектонические структуры деформации, складки, задиры, сдвиги и другие признаки смещения породной матрицы в подвижном осадке. 2. Синседиментационные признаки, включающие: 2.1. Покровный слой, образование которого произошло сразу же вслед за седиментацией моренного материала. В отдельных разрезах по верхней кровле морены на границе с покровным слоем представлены каменные мостовые, свидетельствующие о том, что поверхность морены была подвержена перемыву и криогенному воздействию. Граница покровного слоя с подстилающей моренной толщей представляет собой четкий литологический репер, отличаясь по содержанию песчано-пылеватых частиц. Локальный эоловый привнос определяет наличие пылеватых прослоев, либо пылеватой примеси, преимущественно в верхней части покровного слоя. Распределение пылеватой примеси указывает на подмешивание эолового мелкозема к нестабилизированному водноледниковому осадку 2.2. Первичная трещинная сеть, сформировавшаяся за счет диагенетического растрескивания при стабилизации моренной толщи, привела к формированию призматических отдельностей с островершинными гранями. Призмы прослеживаются на глубину более 5 м. 3. Постседиментационные признаки (криогенные и педогенные различного времени). 3.1. Мерзлотные признаки представлены плитчатой структурой на глубину до 140 см, сетью мерзлотных трещин, клиньев и инволюций, криогенной сортировкой песчано-пылеватых (кольцевое распределение) зерен. 3.2. Педогенные признаки проявляются в сложной структурной организации, наложенной на первичную трещинную сеть. В горизонтах Bt развиты магистральные трещины, отчасти наследующие первичную трещинную сеть, а отчасти секущие толщу горизонтов. Наложение структурных элементов различных этапов и генезиса (диагенетические, педогенные, криогенные) привело к формированию ореховатых педов. Поверхности педов покрыты многослойными кутанами и скелетанами, свидетельствующими о стадийности педогенеза. Педогенные признаки различных этапов педогенеза записаны в одном и том же почвенном теле (палимпсестовая почвенная память). 2.3.4 Сравнительный педостратиграфический анализ почв на двучленных отложениях в областях валдайского и московского оледенений. Для разделения различных фаз педогенеза и определения его роли в преобразовании исходно двучленных почвообразующих пород разного возраста выполнено изучение почв на двучленных отложениях в области Валдайского оледенения и впервые проведено их сопоставление с аналогичными почвами в области московского криохрона. В области Валдайского оледенения на основе детальных литературных и проведенных почвенно-геоморфологических исследований изучены два ключевых участка (Раздел I, приложение 2018 г). Почвы на двучленных отложениях в областях валдайского и московского криохрона в целом характеризуются сходной глубиной покровного слоя, что отражает сходство условий ледникового литогенеза и процессов дегляциации основных морен. Сопоставление кутанного комплекса в почвах в областях валдайского и московского времени на макро-, мезо- и микроуровне показывает их идентичность, что, по-видимому свидетельствует о том, что характерное время формирования сложного кутанного комплекса составляет несколько тысяч лет. При этом, в почвах на двучленах московского времени чаще встречаются разрушенные многослойные кутаны, по-видимому, испытавшие воздействие криогенных процессов в валдайское время. 3 Общая картина эволюции двучленных педокомплексов моренных водоразделов в позднем плейстоцене и голоцене. В области московского оледенения на Русской равнине широко распространены водоразделы, сложенные моренными суглинками, перекрытыми тонким надморенным плащом флювиогляциальных отложений с примесью эолового материала. Эти отложения вместе формируют двучленную почвообразующую породу, что подтверждено многочисленными данными (микроморфология, валовой состав, гранулометрия, закономерности пространственного залегания). Для каждого ключевого участка проведено полноценное картирование педоседиментационной толщи. Плащеобразный характер залегания надморенного горизонта и его фациальные замещения смежными флювиогляциальными отложениями зандровых покровов и камами московского возраста позволяют предполагать сингенетичный им генезис, исходное залегание и слабую измененность процессами поверхностной денудации, затрагивающей только локальные участки наморенного слоя. Это подтверждено абсолютными датировками методом ОСЛ. Таким образом, двучленные отложения, сформированные в процессе ледникового литогенеза, подвергались преобразованию, начиная с конца московского времени под воздействием нескольких природно-климатических циклов. Было установлено, что на таких поверхностях развиваются дерново-подзолистые почвы на двучленных отложениях / Retisols, которые представляют собой педокомплексы и в их профилях представлены гетерохронные гетерогенные признаки. Свидетельства разновременных почвенных процессов в основном накоплены в моренной части педокомплекса – хорошо развитых текстурных горизонтах BT, а свойства надморенного слоя во многом обусловлены современными условиями, что связано с процессами локальной реновации этого слоя (вывалы, криогенез), заново инициирующих процессы профилеобразования. Проведен детальный иерархический морфологический анализ на различных уровнях: на уровне почвенного покрова, на макро-, мезо-, микроуровне. Группировка методов соответствует исследованию на стыке нескольких научных дисциплин – геоморфологии, палеогеографии, почвоведения. Такой комплекс полевых и лабораторных методов для изучения педоседиментационных архивов в зоне московского оледенения в данном объеме применяется впервые. В результате выявлены признаки различной генетической природы, представленные в почвенном профиле: доседементационные – ледниковые, синседиментационные – литогенные (отложение надморенного слоя), криогенные и педогенные – 7 типов кутан микулинского и современного этапов почвообразования. Ледниковые: а) часть признаков в толще моренного суглинка этих профилей которая была унаследована от отложений, мобилизованных ледником: высокая выветреллость материала всей моренной толщи, яркий красно-бурый цвет (являющийся диагностическим признаком именно московской морены); б) часть признаков обусловлена спецификой ледникового транспорта: высокая степень гомогенизации материала, равномерное распределение каменистых включений, ледниковые текстуры, заполнение внутриледниковых каналов в толще морены и формирование линз, карманов, уплотнение под мощной толщей льда и связанная с этим низкая пористость, обогащенность нижних горизонтов морены фрагментами пород, подстилавших ледниковое ложе, дифференциация материала из-за сложного течения льда в леднике – дифференцированные морфоны, образование несогласно залегающих структур - надвиги и сдвиги. Синседиментационные признаки – признаки связанные с условиями отложения материала. Таким образом, мы относим к этой группе само формирование пачки двучленных отложений, которое происходило сразу после дегляциации. Верхний надморенный слой преимущественно сформирован группой флювиогляциальных процессов, которые сложно разграничить между собой: в результате перемыва ледниковых отложений нестабильной водонасыщенной морены слабоинтенсивными площадными потоками, гравитационным отложением материала из глыб мертвого льда, перемывом прибрежными водами мелководных подпертых озер. Вклад эоловых процессов в формирование надморенного слоя отмечается по наличию примеси пылеватых частиц в песчаном материале. В случае наличия примеси характерная микроструктура соответствует процессу подмешивания эоловой пыли в водонасыщеные нестабильные песчаные отложения. Генезис этих пылеватых отложений может быть связан как с перевеванием материала на чуть ранее освободившихся от льда аридных высоких участках, так и с наличием пылеватого материала в составе глыб мертвого ляда. Поселений механизм может объяснять наличие отдельных пылеватых морфонов в составе надморенного слоя. При более сложном механизме отступания ледника чем фронтальное, могли формироваться надледниковые, подледниковые трещины и полости, заполнение которых привело к формированию инсеквентных ложбин, наклон и структура залегания которых не имеет связи с современным рельефом. При наличии непродолжительных во времени пауз в отступании ледника могли формироваться каменные мостовые. К синседиментационному этапу нами отнесен так же этап стабилизации двучленной толщи. Ряд признаков сформирован под воздействием мерзлотных процессов предположительно в валдайскую эпоху (МИС 4 – МИС 2). Это мерзлотные клинья, и турбации на контакте моренной толщи и покровного слоя, криогенная сортировка песчаных и пылеватых зерен, образование шлировых структур, которые способствовали развитию плитчатого мотива структурной организации на большую чем в настоящее время глубину промерзания. В целом структурная организация педокомплексов представляет собой результат воздействия разновременных и генетически разнородных процессов. Так, первый мотив структурной организации сформирован бипирамидальными призматическими отдельностями. Их выраженность на всю наблюдаемую нами в обнажениях мощность моренной толщи (до 5,5 метров), а также наличие во всех исследованных профилях позволяет связать этот тип с этапом первичного преобразования осадка сразу после его отложения (синседиментационный этап). Второй мотив структурной организации - плитчатый, связанный предположительно с формированием шлирового льда в валдайское время. Третий мотив структурной организации это магистральные трещины, проявляющийся на глубину до 3 - 5 м. Среди структурных элементов педокомплекса выявлены так же биогенные структурные элементы: биогенные поры, комковатая структура верхних горизонтов, копролиты. Подробный мезоморфологический анализ позволил разделить мотивы структурной организации почвенного тела. Так, более поздние структурные элементы накладываются на более ранние, что приводит к формированию конечной структуры почвенных горизонтов: плитчатость накладывается на призмовидные отдельности, формируя наклонно-ступенчатые структурные элементы, а магистральные трещины частично наследуя уже сформированные грани структурных отдельностей при наложении на призмовидные и плитчатые элементы формируют оскольчато-ореховатую структуру верхних горизонтов и крупноблочную призмовидную структуру нижних горизонтов. С почвообразованием в основном связано формирование магистральных трещин, биогенных элементов и проработка поверхностей структурных отдельностей кутанами и скелетанами. По анализу распределения кутан на разновременных структурных отдельностях разных мотивов структурной организации выявляются различные этапы преобразования толщи, криогенеза, педогенеза (см. 5.1.2, 5.1.3). Тонкие неслоистые желтые глинистые кутаны на призмовидных структурных отдельностях, выраженные также на всю наблюдаемую мощность моренной толщи, по-видимому связаны с осаждением материала из суспензий в процессе стабилизации водонасыщенной моренной толщи. Помимо вышеописанных, нами выделены следующие типы кутан: тонкие неслоистые бурые глинистые, темно-бурые сетчатые, гумусо-пылеватые, силтаны. Комплекс этих покровов формирует в наиболее развитых магистральных трещинах сложные покровы толщиной до 5 мм, так же может в различной степени заполнять биогенные поры. Наличие четкого литологического контакта генетически различных отложений позволяет оценить суммарный вклад почвообразования в преобразование исходной толщ. Анализ контактных зон, с помощью специально подготовленных микроморфологических шлифов, а также точечный гранулометрический анализ самых верхних частей горизонта 2BT1, позволили показать, что почвообразование не оказало существенного влияния на исходную литологическую границу. Исходная зона контакта была существенно усложнена в процессе формирования трещинной сети и турбаций различной природы (криогенной, биогенной). В исследованных профилях педокомплекс представлен двумя почвами. Первый профиль является наследием нескольких этапов почвообразования представлен текстурно-дифференцированной почвой на двучленных отложениях или Retisol (Ah/AY-E/EL-2Bt/2BT-2BC-2C) с накопившимися в моренной части (горизонты 2BT) палеопедологической информацией. профиль развит в пределах надморенного слоя. Степень его развитости зависит от наличия и частоты обновления надморенного горизонта. В случае наличия обновления такими древними процессами как криогенез или современными – вывалы (Ключевой участок «Лесная Дача», «Поречье» степень развитости профиля прежде всего зависит от современных биоклиматических параметров. В случае отсутствия значительного обновления (ключевые участки «Новоселки», «Нагорская») кроме современных условий важен фактор подготовленности литогенной матрицы в доголоценовый этап. В моренной части всех исследованных профилей прослеживаются признаки, связанные с современным уровнем увлажнения – оглеение по магистральным трещинам, Fe-Mn примазки и конкреции. Таким образом, палеопедологический анализ почв ключевых участков позволил выявить их свойства и связать их формирование с изменениями условий окружающей среды за период МИС 6 – МИС 1. 4 Корреляция этапов эволюции природной среды последнего ледниково-межледникового цикла на Русской равнине и Западной Европы. Основные результаты, полученные на основании литературного исследования изложены в разделе «Сопоставление результатов, полученных при реализации с мировым уровнем». В ходе нескольких полевых экскурсий в составе международных конференций выявлены объекты – полные аналоги двучленных педокомплексов на московской морене Русской равнины (Приложение 1, Рис. 1А), а также объекты в которых морена московской стадии оледенения представлена отдельным стратиграфическим слоем с минимальными признаками эродированности (в палеодепрессиях рельефа), погребена под пачкой валдайских отложений (флювиогляциальных, ледниковых) и содержит морфологически выраженные признаки почвообразования (Приложение 1, Рис. 1Б). 5 Апробация и внедрение результатов исследований По материалам проекта подготовлено семь публикаций, из них три в изданиях, входящих в списки WOS и SCOPUS, две публикации в журналах Q1. По основным результатам проекта участником проекта П.Г. Кустом подготовлена диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности «почвоведение» на тему «Почвы на моренных отложениях перегляциальной зоны Валдайского оледенения Русской равнины как источник палеогеографической информации». Диссертация прошла предзащиту и была защищена как научно-квалификационная работа аспиранта. Подготовка молодых научных кадров является одним из достижений проекта, за срок выполнения проекта молодые ученые посетили несколько зарубежных международных конференций. Результаты проекта вошли в лекции международных курсов по палеопочвоведению (университет г. Вюрцбурга, Германия, 2018 г) и десятой международной научной молодежной школы по палеопочвоведению «Палеопочвы – хранители информации о природной среде прошлого» (2019 г). Входят в лекции учебных курсов «Палеопочвоведение» на факультете Почвоведения и Географическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".