Изменчивость строения и состава верхнечетвертичных лёссов Предкавказья (юг европейской части России)

Источники и направления переноса минеральной пыли, из которой сложена лёссово-палеопочвенная серия (ЛПС) Предкавказья, остаются предметами дискуссии в региональной палеогеографии. Одним из основных подходов в решении указанных проблем является пространственный анализ строения и состава лёссовых отложений. На основе исследования кернов трех опорных скважин был построен субширотный разрез плакорных ЛПС позднего плейстоцена и голоцена. Обнаружено направленное уменьшение мощности ЛПС и размера частиц с востока на запад. Так, в колонке OT-20 (восток региона) суммарная мощность верхнего плейстоцена и голоцена составляет 22.6 м, в колонке SB-1 (центр региона) – 9.7 м, в колонке YS-1 (запад региона) – 5.3 м. Среднее содержание песчаной фракции в осадке: OT-20 – 17.1%, SB-1 – 6.1%, YS-1 – 1.9%. Полученные результаты указывают на то, что главное направление эолового переноса в позднем плейстоцене и голоцене было ориентировано с востока на запад. А песчаные пустыни Прикаспийской низменности, вероятно, являлись основным источником минеральной пыли – областью дефляции. Второстепенными источниками минеральной пыли могли служить локальные песчаные массивы, расположенные на террасах крупных рек – таких как Дон и Кубань. Изменения механического состава осадка по глубине показывают, что интенсивность эоловых процессов была выше в холодные эпохи и ниже – в теплые. ЛПС на востоке региона, в силу высоких темпов аккумуляции минеральной пыли, имеют значительно более высокое временное разрешение палеоклиматической и палеоландшафтной записи по сравнению с ЛПС на западе. В восточных лёссах выше амплитуда изменчивости состава осадка, что говорит о более высокой чувствительности осадконакопления к изменениям условий.

1. Balaev L.G. and Tsarev P.V. Lessovidnye porody Tsentral’nogo i Vostochnogo Predkavkaz’ya (Loess deposits of Central and Eastern Ciscaucasia). M.: Nauka (Publ.), 1964. 246 p. (in Russ.)

2. Bengtsson L. and Enell M. Chemical analysis. In: Handbook of Holocene Palaeoecology and Palaeohydrology. Berglund B.E. (Ed.). Chichester: John Wiley & Sons Ltd, 1986. P. 423–451.

3. Bettis III E.A., Muhs D.R., Roberts H.M., and Wintle A.G. Last Glacial loess in the conterminous USA. Quaternary Science Reviews. 2003. Vol. 22. P. 1907–1946. https://doi.org/10.1016/S0277-3791(03)00169-0

4. Chen J., Yang T., Matishov G.G., Velichko A.A., Zeng B., He Y., Shi P., Fan Z., Titov V.V., Borisova O.K., Timireva S.N., Konstantinov E.A., Kononov Y.M., Kurbanov R.N., Panin P.G., and Chubarov I.G. A luminescence dating study of loess deposits from the Beglitsa section in the Sea of Azov, Russia. Quaternary International. 2018a. Vol. 478. P. 27–37. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2017.11.017

5. Chen J., Yang T., Matishov G.G., Velichko A.A., Zeng B., He Y., and Shi P. Luminescence chronology and age model application for the upper part of the ChumburKosa loess sequence in the Sea of Azov, Russia. Journal of Mountain Science. 2018b. Vol. 15. P. 504–518. https://doi.org/10.1007/s11629-017-4689-0

6. Chen J., Yang T., Qiang M., Matishov G.G., Velichko A.A., Zeng B., and Shi P. Interpretation of sedimentary subpopulations extracted from grain size distributions in loess deposits at the Sea of Azov, Russia. Aeolian Research. 2020. Vol. 45. 100597. https://doi.org/10.1016/j.aeolia.2020.100597

7. Chen J., Stevens T., Yang T., Qiang M., Matishov G., Konstantinov E., Kurbanov R., Zeng B., and Shi P. Revisiting Late Pleistocene Loess–Paleosol Sequences in the Azov Sea Region of Russia: Chronostratigraphy and Paleoenvironmental Record. Frontiers in Earth Sciences. 2022. Vol. 9. 808157. https://doi.org/10.3389/feart.2021.808157

8. Fedorovich B.A. Voprosy proiskhozhdeniya lessa v svyazi s usloviyami ego rasprostraneniya v Evrazii (Questions about the loess deposits origin in connection with the conditions of its distribution in Eurasia). Trudy Instituta Geografii AN SSSR. 1960. Vol. 80. P. 96–117. (in Russ.)

9. Heiri O., Lotter A.F., and Lemcke G. Loss on ignition as a method for estimating organic and carbonate content in sediments: reproducibility and comparability of results. Journal of Paleolimnology. 2001. Vol. 25. P. 101–110. https://doi.org/10.1023/A:1008119611481

10. Költringer C., Bradák B., Stevens T., Almqvist B., Banak A., Lindner M., and Snowball I. Palaeoenvironmental implications from Lower Volga loess – Joint magnetic fabric and multi-proxy analyses. Quaternary Science Reviews. 2021. Vol. 267. 107057. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.107057

11. Költringer C., Stevens T., Lindner M., Baykal Y., Ghafarpour A., Khormali F., and Kurbanov R. Quaternary sediment sources and loess transport pathways in the Black Sea-Caspian Sea region identified by detrital zircon U-Pb geochronology. Global and Planetary Change. 2022. 103736. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2022.103736

12. Konstantinov E.A., Velichko A.A., Kurbanov R.N., and Zakharov A.L. Middle to Late Pleistocene topography evolution of the North-Eastern Azov region. Quaternary International. 2018. Vol. 465. P. 72–84. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2016.04.014

13. Lessovyi pokrov Zemli i ego svoistva (Loess cover of the Earth and its properties). V.T. Trophimov (Ed.). M.: MSU (Publ.), 2001. 464 p. (in Russ.)

14. Lewis G.C., Fosberg M.A., McDole R.E., and Chugg J.C. Distribution and some properties of loess in south-central and south-eastern Idaho. Soil Science Society of America Proceedings. 1975. Vol. 39. P. 1165–1168. https://doi.org/10.1016/S0277-3791(03)00169-0

15. Liu D.S. Loess and Environment. Beijing: Science Press (Publ.), 1985. P. 228–250.

16. Maher B.A. Magnetic properties of modern soils and Quaternary loessic paleosols: paleoclimatic implications. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 1998. Vol. 137. No. 1–2. P. 25–54. https://doi.org/10.1016/S0031-0182(97)00103-X

17. Mason J.A. Transport direction of Peoria loess in Nebraska and implications for loess sources on the central Great Plains. Quaternary Research. 2001. Vol. 56. P. 79–86. https://doi.org/10.1006/qres.2001.2250

18. Mazneva E., Konstantinov E., Zakharov A., Sychev N., Tkach N., Kurbanov R., Sedaeva K., and Murray A. Middle and Late Pleistocene loess of the Western Ciscaucasia: Stratigraphy, lithology and composition. Quaternary International. 2021. Vol. 590. P. 146–163. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2020.11.039

19. Muhs D.R., Ager T.A., Bettis III E.A., McGeehin J., Been J.M., Beget J.E., Pavich M.J., Stafford Jr. T.W., and Stevens D.A.S.P. Stratigraphy and palaeoclimatic significance of Late Quaternary loess-palaeosol sequences of the Last Interglacial – Glacial cycle in central Alaska. Quaternary Science Reviews. 2003. Vol. 22. No. 18–19. P. 1947–1986. https://doi.org/10.1016/S0277-3791(03)00167-7

20. Murray A.S. and Wintle A.G. Luminescence dating of quartz using an improved single-aliquot regenerativedose protocol. Radiation Measurements. 2000. Vol. 32. No. 1. P. 57–73. https://doi.org/10.1016/S1350-4487(99)00253-X

21. Murray A.S. and Wintle A.G. The single aliquot regenerative dose protocol: potential for improvements in reliability. Radiation Measurements. 2003. Vol. 37. P. 377–381. https://doi.org/10.1016/S1350-4487(03)00053-2

22. Ozer M., Orhan M., and Isik N.S. Effect of particle optical properties on size distribution of soils obtained by laser diffraction. Environmental & Engineering Geoscience. 2010. Vol. 16. No. 2. P. 163–173. https://doi.org/10.2113/gseegeosci.16.2.163

23. Porter C. Chinese loess record of monsoon climate during the last glacial-interglacial cycle. Earth–Science Reviews. 2001. Vol. 54. No. 1–3. P. 115–128. https://doi.org/10.1016/S0012-8252(01)00043-5

24. Rousseau D.-D., Chauvel C., Sima A., Hatté C., Lagroix F., Antoine P., Balkanski Y., Fuchs M., Mellett C., Kageyama M., Ramstein G., and Lang A. European glacial dust deposits: Geochemical constraints on atmospheric dust cycle modeling. Geophysical Research Letters. 2014. Vol. 41. No. 21. P. 7666–7674. https://doi.org/10.1002/2014GL061382

25. Rozycki S.Z. Loess and Loess-Like Deposits. Wroclaw: Ossolineum-Polish Academy of Sciences. 1991. 187 p.

26. Sazhin A.N., Vasiliev Yu.I., Chichagov V.P., and Larionov G.A. Eolovyi morfogenez i sovremennyi klimat Evrazii (Katastroficheskie eolovye protsessy, dinamicheskie razlichiya eolovykh protsessov sovremennoy i lednikovykh epokh) (Aeolian morphogenesis and modern climate of Eurasia (Catastrophic aeolian processes, dynamic differences between aeolian processes of the modern era and ice ages)). Geomorphologiya. 2013. Vol. 2. P. 2–15. (in Russ.).

27. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2013-2-3-14.

28. Sazhin A.N., Vasiliev Yu.I., Chichagov V.P., and Larionov G.A. Sovremennyi klimat Evrazii (Dinamika atmosfery, blokiruushchie i eolovye protsessy) (Modern climate of Eurasia (Atmospheric dynamics, blocking and eolian processes)). Geomorphologiya. 2012. Vol. 3. P. 10–20. (in Russ.). https://doi.org/10.15356/0435-4281-2012-3-10-20.

29. Smith G.D. Illinois loess – Variations in its properties and distribution. University of Illinois Agricultural Experiment Station Bulletin. 1942. Vol. 490. P. 139–184.

30. Sprafke T., Schulte P., Meyer-Heintze S., Händel M., Einwögerer T., Simon U., and Terhorst B. Paleoenvironments from robust loess stratigraphy using high-resolution color and grain-size data of the last glacial Krems-Wachtberg record (NE Austria). Quaternary Science Reviews. 2020. Vol. 248. 106602. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106602

31. Thiel C., Buylaert J.-P., Murray A., Terhorst B., Hofer I., Tsukamoto S., and Frechen M. Luminescence dating of the stratzing loess profile (Austria) – testing the potential of an elevated temperature post-IR IRSL protocol. Quaternary International. 2011. Vol. 234. P. 23–31. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2010.05.018

32. Velichko A., Morozova T.D., Borisova O.K., Timireva S.N., Semenov V.V., Kononov Yu.M., and Kurbanov R.N. Development of the steppe zone in southern Russia based on the reconstruction from the loess-soil formation in the Don-Azov Region. Doklady Earth Sciences. 2012. Vol. 445. P. 999–1002. https://doi.org/10.1134/S1028334X12080107

33. Velichko A.A., Faustova M.A., Pisareva V.V., Gribchenko Y.N., Sudakova N.G., and Lavrentiev N.V.

34. Glaciations of the East European Plain. In: Glaciations of the East European Plain: Distribution and Chronology, Developments in Quaternary Sciences. Amsterdam: Elsevier, 2011. P. 337–359.

35. Velichko A.A. and Morozova T.D. The main features of soil formation in the Pleistocene on the East European Plain and its paleogeographic interpretation. In: Evolution of soils and soil cover. Theory, diversity of natural evolution and anthropogenic soil transformations. V.N. Kudeyarov, I.V. Ivanov (Eds.). M.: GEOS (Publ.), 2015. P. 321–337. (in Russ.)

36. Velichko A.A., Yang T., Alekseev A.O., Borisova O.K., Kalinin P.I., Konishchev V.N., Kononov Yu.M., Konstantinov E.A., Kurbanov R.N., Panin P.G., Rogov V.V., Sarana V.A., Timireva S.N., and Chubarov I.G. Sravnitelnyi analiz izmenenii uslovii osadkonakopleniya za poslednii mezhlednikovo-lednikovyi makrotsikl v lessovykh oblastyakh yuga Vostochno-Evropeiskoi ravniny (Priazovie) i tsentral’nogo Kitaya (Lessovoe plato) (Comparative analysis of changes in sedimentation conditions for the last interglacial-glacial macrocycle in the loess areas of the south of the East European Plain (Azov region) and central China (Loess Plateau)). Geomorphologiya. 2017. Vol. 1. P. 3–18. (in Russ.). https://doi.org/10.15356/0435-4281-2017-1-3-18.

37. Yanina T.A. The Ponto-Caspian region: environmental consequences of climate change during the Late Pleistocene. Quaternary International. 2014. Vol. 345. P. 88–99. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2014.01.045