Стратиграфия, хронология и палеогеография криогенных явлений Прикаспийской низменности в позднем плейстоцене

В статье представлено обобщение результатов экспедиционных и аналитических исследований криогенных явлений в Нижнем Поволжье. Детально описаны разные виды псевдоморфоз и криотурбации, обоснован их криогенный генезис, выделены различные криогенные структуры в лёссово-почвенных сериях, аллювиальных и лиманно-морских отложениях. Морфология структур указывает на то, что развитие криогенеза в схожих условиях природной среды, но в разных генетических типах отложений приводит к формированию структур разного облика, напрямую зависящего от влажности грунтов и их механического состава. Решающее значение для формирования конечного облика грунтовых структур имеют процессы деградации льда и сопутствующие изменения их морфологии. Абсолютное датирование отложений, вмещающих криогенные структуры, позволило выделить временные интервалы их формирования. На основе учета особенностей строения и формирования криогенных структур, их стратиграфического положения, результатов лабораторных анализов в позднем плейстоцене выделено шесть этапов криогенеза. Этап I характеризовался распространением в регионе глубокого сезонного промерзания, зафиксированного в прибрежно-морских осадках МИС 5d. Для этапов II-III (МИС 5b, МИС 4, соответственно) существование криогенных форм зафиксировано в различных генетических типах осадков. Этап IV (МИС 3с – МИС 3b) отвечает существованию криолитозоны только для северной части района (разрезы Средняя Ахтуба, Райгород) и маломощной островной криолитозоны либо глубокого сезонного промерзания – для южной части долины реки Волги. Этапы V (МИС 3а) и VI (МИС 2) характеризуются распространением маломощной островной мерзлоты либо глубокого сезонного промерзания. Выделенные крупные этапы развития многолетнемерзлых пород в Прикаспийской низменности существенно уточняют имеющиеся данные о криогенных горизонтах Восточно-Европейской равнины. Новые свидетельства существования криогенеза позволяют сдвинуть южнее принятую границу максимального распространения многолетнемерзлых пород в холодные этапы позднего плейстоцена на юге Русской равнины.

1. Бадюкова Е.Н. (2021). Колебания уровня Каспийского моря в неоплейстоцене (была ли ательская регрессия?). Океанология. Т. 61. № 2. С. 320–329. https://doi.org/10.31857/S0030157421010020

2. Бердников В.В. (1976). Палеокриогенный микрорельеф центра Русской равнины. М.: Наука. 126 с.

3. Васильев Ю.М. (1961). Антропоген Южного Заволжья. М.: Изд-во АН СССР. 128 с.

4. Величко А.А. (1965). Криогенный рельеф перигляциальной зоны (криолитозоны) Русской равнины. В сб.: Четвертичный период и его история. М.: Наука. С. 104–120.

5. Величко А.А. (1973). Природный процесс в плейстоцене. М.: Наука. 256 с.

6. Величко А.А. (2012). Эволюционная география: проблемы и решения. М.: ГЕОС. 564 с.

7. Величко А.А., Борисова О.К., Кононов Ю.М. и др. (2017). Реконструкция событий позднего плейстоцена в пери- гляциальной зоне юга Восточно-Европейской равнины. Доклады Академии наук. Т. 475. № 4. С. 448–452. https://doi.org/10.7868/S0869565217220194

8. Гельфан А.Н., Калугин А.С. (2021). Многолетняя мерзлота в бассейне Каспия как возможный триггер поздней Хвалынской трансгрессии: проверка гипотезы с помощью модели формирования речного стока. Водные ресурсы. Т. 48. № 6. С. 609–621. https://doi.org/10.31857/S0321059621060067

9. Динамика ландшафтных компонентов и внутренних морских бассейнов Северной Евразии за последние 130 000 лет. (2002). Под ред. А.А. Величко. М.: ГЕОС. 296 с.

10. Изменение климата и ландшафтов за последние 65 мил- лионов лет (кайнозой: от палеоцена до голоцена). (1999). Под ред. А.А. Величко. М.: ГЕОС. 260 с.

11. Ковда И.В. (2022). Общие признаки в мерзлотных и слитых почвах на макро- и микроуровнях. Почвоведение. Вып. 55. № 10. С. 1201–1214. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100082

12. Конищев В.Н. (1998). Взаимосвязь состава и температуры криогенных почв и грунтов. Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. № 3. С. 9–14.

13. Курбанов Р.Н., Беляев В.Р., Свистунов М.И. и др. (2023). Новые данные о возрасте раннехвалынской трансгрессии каспийского моря. Известия РАН. Серия географическая. Т. 87. № 3. С. 403–419. https://doi.org/10.31857/S2587556623030081

14. Макеев О.В. (2019). Криология почв. М.: Наука. 464 с. Москвитин А.И. (1962). Плейстоцен Нижнего Поволжья. М.: Изд-во АН СССР. 263 с.

15. Наугольных С.В. (2018). Палеопочвы верхнего плейстоцена из окрестностей г. Раменское (Московская обл.), их строение и возможная интерпретация. Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода. № 76. С. 86–98.

16. Рогов В.В., Стрелецкая И.Д., Таратунина Н.А. и др. (2020). Позднеплейстоценовый криогенез в Нижнем Поволжье. Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. № 6. С. 73–85.

17. Розенбаум Г.Э. (1985). Покровный палеокриогенный комплекс на севере валдайской перигляциальной зоны. В сб: Развитие криолитозоны Евразии в верхнем кайнозое. М.: Наука. С. 4–15.

18. Рябуха А.Г. (2015). Особенности морфологии и закономерности распространения позднеплейстоценовых эоловых форм рельефа Зауральско-Прикаспийского региона. Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. № 4. С. 1–18.

19. Рябуха А.Г. (2019). Наследие плейстоценовой криолито- зоны в ландшафтах Заволжско-Уральского региона. Успехи современного естествознания. № 10. С. 164–170.

20. Свиточ А.А. (2014). Большой Каспий: строение и история развития. М.: Изд-во Моск. ун-та. 272 с.

21. Сергеев Е.М., Минервин А.В. (1960). Сущность процесса облёссования в подзолистой зоне. Вестник Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. № 3. С. 3–14.

22. Серебряный Л.Р. (1960). Перигляциальные образования южной Скандинавии. В сб.: Перигляциальные явления на территории СССР. М.: Изд-во Моск. ун-та. С. 267–275.

23. Сидорчук А.Ю., Панин А.В., Борисова О.К. (2008). Климатически обусловленные изменения речного стока на равнинах Северной Евразии в позднеледниковье и голоцене. Водные ресурсы. Т. 35. № 4. С. 406–416.

24. Сидорчук А.Ю., Украинцев В.Ю., Панин А.В. (2021). Оценка годового стока Волги в позднеледниковье по данным о размерах палеорусел. Водные ресурсы. Т. 48. № 6. С. 643–655. https://doi.org/10.31857/S0321059621060171

25. Стрелецкая И.Д. (2017). Клиновидные структуры на южном берегу Финского залива. Криосфера Земли. Т. 21. № 1. С. 3–12. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2017-1(3-12) Сычева С.А. (2012). Палеомерзлотные события в перигляциальной области Русской равнины в конце среднего и в позднем плейстоцене. Криосфера Земли. Т. 16. № 4. С. 45–56.

26. Таратунина Н.А. (2022). Позднеплейстоценовый крио- генез в Нижнем Поволжье: условия и хронология эта- пов развития. Дис. … канд. геогр. наук. М.: МГУ. 169 с.

27. Таратунина Н.А., Рогов В.В., Стрелецкая И.Д. и др. (2023). Хронология и условия развития криогенеза в лёссово-почвенных сериях Нижнего Поволжья. Геоморфология и палеогеография. Т. 54. № 3. С. 49–66. https://doi.org/10.31857/S2949178923030118

28. Таратунина Н.А., Рогов В.В. Стрелецкая И.Д. и др. (2024). Новые данные о возрасте и услови- ях развития позднеплейстоценового криогенеза на юге Прикаспийской низменности. Геомор- фология и палеогеография. Т. 55. № 2. С. 191–206. https://doi.org/10.31857/S2949178924020107

29. Тимофеев Д.А., Втюрина Е.А. (1983). Терминология перигляциальной геоморфологии. М.: Наука. 233 с.

30. Чепалыга А.Л. (2006). Эпоха экстремальных затоплений в аридной зоне Северной Евразии. В сб.: Позднекайнозойская геологическая история севера аридной зоны. Материалы международного симпозиума. Ростов-на-Дону/Азов. 26-29 сентября 2006 г. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН. С. 166–171.

31. Шкатова В.К. (1975). Стратиграфия плейстоценовых отложений низовьев рек Волги и Урала и их корреляция. Автореф. дис. … канд. геогр. наук. Л.: ВСЕГЕИ. 25 с.

32. Янина Т.А. (2012). Неоплейстоцен Понто-Каспия: биостратиграфия, палеогеография, корреляция. М.: Географический факультет МГУ. 264 с.

33. Янина Т.А., Свиточ А.А., Курбанов Р.Н. и др. (2017). Опыт датирования плейстоценовых отложений Нижнего Поволжья методом оптически стимулированной. Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. № 1. С. 21–29.

34. Astakhov V., Shkatova V., Zastrozhnov A., Chuyko M. (2016). Glaciomorphological Map ofthe Russian Federation. Quat. Int. V. 420. P. 4–14. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.09.024

35. Butuzova E.A., Kurbanov R.N., Taratunina N.A. et al. (2022). Shedding light on the timing of the largest Late Quaternary transgression of the Caspian Sea. Quat. Geochronology. V. 73. P. 101378. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101378

36. Buylaert J.P., Ghysels G., Murray A.S. et al. (2009). Optical dating of relict sand wedges and composite-wedge pseudomorphs in Flanders, Belgium. Boreas. V. 38. № 1. P. 160–175. https://doi.org/10.1111/j.1502-3885.2008.00037.x

37. Buylaert J.P., Jain M., Murray A.S. et al. (2012). A robust feldspar luminescence dating method for Middle and Late Pleistocene sediments. Boreas. V. 41. Iss. 3. P. 435–451. https://doi.org/10.1111/j.1502-3885.2012.00248.x

38. Ewertowski M. (2009). Ice-wedge Pseudomorphs and Frost-cracking Structures in Weichselian Sediments, Central-West Poland. Permafrost and Periglacial Processes. V. 20. Iss. 4. P. 316–330. https://doi.org/10.1002/ppp.657

39. French H.M., Demitroff M., Forman S.L. (2003). Evidence for Late Pleistocene Permafrost in the New Jersey Pine Barrens (latitude 39° N), eastern USA. Permafrost and Periglacial Processes. V. 14. Iss. 3. P. 259–274. https://doi.org/10.1002/ppp.456

40. Garankina E.V., Lobkov V. A., Shorkunov I.G., Belyaev V.R. (2022). Identifying relict periglacial features in watershed landscape and deposits of Borisoglebsk Upland, Central European Russia. J. Geol. Soc. V. 179. № 5. https://doi.org/10.1144/jgs2021-135

41. Gelfan A., Panin A., Kalugin A. et al. (2024). Hydroclimatic processes as the primary drivers of the Early Khvalynian transgression of the Caspian Sea: new developments. Hydrology and Earth System Sciences. V. 28. P. 241–259. https://doi.org/10.5194/hess-28-241-2024

42. Guhl A., Bertran P., Zielhofer C., Fitzsimmons K.E. (2012). Optically Stimulated Luminescence (OSL) dating of sand-filled wedge structures and their fine-grained host sediment from Jonzac, SW France. Boreas. V. 42. Iss. 2. P. 317–332. https://doi.org/10.1111/j.1502-3885.2012.00270.x

43. Költringer C., Stevens T., Bradák B. et al. (2020). Enviromagnetic study of Late Quaternary environmental evolution in Lower Volga loess sequences, Russia. Quat. Res. V. 103. P. 49–73. https://doi.org/10.1017/qua.2020.73

44. Költringer C., Bradák B., Stevens T. et al. (2021). Palaeoenvironmental implications from Lower Volga loess – Joint magnetic fabric and multi-proxy analyses. Quat. Sci. Rev. V. 267. 107057. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.107057

45. Költringer C., Stevens T., Linder M. et al. (2022). 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. V. 209. № 2. 103736. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2022.103736

46. Kurbanov R., Murray A., Thompson W. et al. (2021). First reliable chronology for the early Khvalynian Caspian Sea transgression in the Lower Volga River valley. Boreas. V. 50. № 1. P. 134–146. https://doi.org/10.1111/bor.12478

47. Kurbanov R.N., Buylaert J.-P., Stevens T. et al. (2022). A detailed luminescence chronology of the Lower Volga loess-palaeosol sequence at Leninsk. Quat. Geochronology. V. 73. 101376. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101376.

48. Leszczynski S., Nemec W. (2020). Sedimentation in a synclinal shallow‐marine embayment: Coniacian of the North Sudetic Synclinorium, SW Poland. The Depositional Reccord. № 6. Iss. 1. P. 44–171. https://doi.org/10.1002/dep2.92

49. Makeev A., Lebedeva M., Kaganova A. et al. (2021). Pedosedimentary environments in the Caspian Lowland during MIS 5 (Srednaya Akhtuba reference section, Russia). Quat. Int. V. 590. P. 164–180.

50. Murray A.S., Marten R., Johnston A., Martin P. (1987). Analysis for naturally occurring radionuclides at environmental concentrations by gamma spectrometry. J. Radioanal. Nucl. Chem. V. 115. № 2. P. 263–288.

51. Railsback L.B., Gibbard P.L., Head M.J. et al. (2015). An optimized scheme of lettered marine isotope substages for the last 1.0 million years, and the climatostratigraphic nature of isotope stages and substages. Quat. Sci. Rev. V. 111. P. 94–106. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2015.01.012

52. Sidorchuk A., Panin A., Borisova O. (2024). Hydrological Regime of Rivers in the Periglacial Zone of the East European Plain in the Late MIS 2. Quaternary. 7. 32. https://doi.org/10.3390/quat7030032

53. Starkel L. (1988). Paleogeography of the periglacial zone in Poland during the maximum advance of the Vistulian ice sheet. Geogr. Pol. V. 55. P. 151–163.

54. Taratunina N., Rogov V., Streletskaya I. et al. (2021). Late Pleistocene cryogenesis features of a loess-paleosol sequence in the Srednyaya Akhtuba reference section, Lower Volga River valley, Russia. Quat. Int. V. 590. P. 56–72. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2020.12.015

55. Taratunina N.A., Buylaert J.-P., Kurbanov R.N. et al. (2022). Late Quaternary evolution of lower reaches of the Volga River (Raygorod section) based on luminescence dating. Quat. Geochronology. V. 72. 101369. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101369

56. Vandenberghe J., French H.M., Gorbunov A. et al. (2014). The Last Permafrost Maximum (LPM) map of the Northern Hemisphere: permafrost extent and mean annual air temperatures, 25-17 ka BP. Boreas. V. 43. № 3. P. 652–666. https://doi.org/10.1111/bor.12070

57. Vandenberghe J., Pissart A. (1993). Permafrost changes in Europe during the last glacial. Permafrost and Periglacial Processes. № 4. Iss. 2. P. 121–135. https://doi.org/10.1002/ppp.3430040205

58. Yanina T. (2020). Environmental variability of the Ponto-Caspian and Mediterranean basins during the last climatic macrocycle. Geography, Environment, Sustainability. V. 13. № 4. P. 6–23. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2020-120

59. Zaretskaya N., Panin A., Utkina A., Baranov D. (2024). Aeolian sedimentation in the Vychegda River valley, north-eastern Europe, during MIS 2–1. Quat. Int. V. 686–687. P. 83–98. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2023.05.022