РЕКОНСТРУКЦИЯ ПАЛЕОЛАНДШАФТНЫХ И ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СТЕПНОЙ ЗОНЫ ЮЖНОГО ЗАУРАЛЬЯ
THE RECONSTRUCTION PALEOLANDSCAPE END PALEOCLIMATIC CONDITIONS OF STEPPE ZONE THE SOUTH URALS
А.И.Левит1, Л.М. Маркова1, А.Л.Плаксина1, П.А.Косинцев2
А.I.Levit1, L.M.Markova1, А. L. Plaksina1, P.A.Kosincev2
1ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный университет»
(454001, г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129)
1Chelyabinsk State University
(454001, с. Chelyabinsk, st. Bratev Kashirinych, 129)
e-mail: vita_avis@mail.ru
2ИЭРиЖ УрО РАН (Институт экологии растений и животных УрО РАН)
(620144, г.Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202/3)
2Institute of Plant ecology and Animals of the Ural Branch of the Russian academy of Sciences
(620144, c. Yekaterinburg, st. 8 March, 202/3)
e-mail: kpa@ipae.uran.ru
Работа посвящена палеоклиматическим и палеоландшафтным реконструкциям степной зоны Зауралья. Материалом послужил керн рыхлых отложений. Авторы приходят к выводу, что террасовый комплекс степной реки Утяганки сформирован в среднем плейстоцене. Рельеф участка формируется во внеледниковой зоне и меняется от более контрастного к менее контрастному. Суммирование всех данных позволяет предположить, что климат описанного времени был гумидным и прохладным.
The work devote to paleoenvironmental end paleolandscape reengineering of the steppe zone of the South Urals. Matter was core of friable deposits. As a result investigation was that: the complex of terrace of the steppe river Utjaganki generated on the middle Pleistocene. The relief of region formed in extra glacial zone and change from more contrast to less contrast. Summation of all data allow to assume that the climate of described time was damp and cool.
Поводом для создания данной работы послужило то обстоятельство, что в период с 2006 по 2008 гг. в 8-10 км к югу от заповедника Аркаим проводились детальные геолого-разведочные работы на участке Амурском, площадью 30 км2. Лицензионный участок расположен в Брединском районе Челябинской области, близ границы с Оренбургской областью. Координаты центра: 52?32?50?? с. ш.; 59?38?10?? в. д. Река Утяганка, в устье которой находится протогород Аркаим (XIX-XVI вв. до н. э.) делит участок на две неравные части: юго-западную, более равнинную и северо-восточную – холмистую.
В геологическом строении территории принимают участие вулканогенные, вулкано-осадочные и осадочные образования, датируемые верхним девоном – нижним карбоном (D3-C1). Выше палеозойского фундамента почти повсеместно залегают мезозойские щебнисто-глинистые, чаще глинистые переотложенные коры выветривания, мощность которых варьирует от 0,1 до 100 и более метров. На правом (высоком) берегу Утяганки коры выветривания практически выходят на поверхность. На левом пологом берегу они вскрыты практически всеми скважинами.
Четвертичные образования в пределах участка лежат на корах выветривания или непосредственно на слабо выветрелых породах фундамента. И в том и в другом случаях в контакте отмечаются следы размыва – крупный не окатанный щебень, дресва. Максимальная мощность отложений квартера достигает 21-22 м.
Орографически описываемый участок, примыкающие к нему территории, представляют собой холмистую или слабо волнистую равнину, где максимальная отметка высоты 391 м, а минимальная (долина реки) – 338-340 м. Почвенный горизонт распространен повсеместно. Мощность гумусового слоя (А1) варьирует от 0,15 до 0,4 м.
Река Утяганка, пересекающая участок по диагонали, образует довольно узкую долину с ассиметричным поперечным сечением. На правом, более высоком, берегу хорошо выражен тыловой шов цокольной террасы, где отмечены выходы гидротермально изменённых пород – бурых железняков. Уклон реки равен примерно 2,5-2,7 м/км. Естественная растительность практически отсутствует.
В схеме структурно-фациального районирования территории Южного Урала описываемый участок относится к Урало-Гумбейской внеледниковой подзоне Уральской зоны [1] для которой характерно повсеместное распространение континентальных отложений квартера различного генезиса и различного возраста, начиная от плиоцена и кончая верхним звеном неоплейстоцена и голоценом [7]. В период с 2006 по 2008 гг. на Амурском участке было пробурено около 150-ти скважин колонкового бурения, вскрывавших в верхней части разреза рыхлые аллювиальные, делювиальные, смешанного генезиса рыхлые образования, мощностью от 1,5 до 21 м. Скважины были расположены на 14 профилях близ широтного простирания. Расстояние между профилями 100-250 м; расстояние между скважинами 70-150 м. Выход керна по большинству скважин достигал 90-100%. За указанный период авторами было описано более 1600 погонных метров керна. Этот материал и послужил основой для палеогеографических и палеоклиматических реконструкций.
Обобщённый геологический разрез изученного участка выглядит следующим образом. В основании его лежат песчано-гравийные, песчаные или глинисто- песчаные отложения, представляющие русловые, периферийно-русловые или старичные фации. Мощность горизонта 6 м. В верхней его части, а иногда внутри него, отмечаются серые, темно-серые алевритистые глины озёрно-болотного генезиса, содержащие в своём составе пресноводные моллюски Valvata cf piscinalis, Pisidium amnicum, Bithynia tentaculata, принадлежащие, по заключению Г.А. Данукаловой, к молодым формам и обитавшие «…в стоячих, хорошо прогреваемых водах с заиленным дном и богатой растительностью» (устное сообщение) Гранулометрический анализ образцов из описываемого горизонта даёт содержание гравелистой фракции в пределах 1,5-2,0% до 13%; алевро-песчанистых фракций от 40 до 70% и глинистых от 25 до 35%. Химический анализ проб, отобранных по интервально по одной из скважин показал более высокое по сравнению с вышележащими горизонтами содержание кремния Si=388,8 г/кг (против 318,8 г/кг), низкое содержание Al=37,4 г/кг (против 60,6 г/кг) и практически полное отсутствие карбоната кальция.
Выше гравийно-песчано-глинистых отложений в большинстве выработок в западной части участка залегают буровато-коричневые, красновато-коричневые плотные, тяжёлые, часто песчанистые, карбонатизированные глины (содержание глинистой фракции до 82-85%) Они содержат в своём составе массу карбонатных стяжений, диаметром от 2-5 мм до 50-60 мм, неравномерно распределённых по интервалу, а также много мелких марганцево-железистых конкреций. Внутри этого горизонта отмечаются маломощные прослои глинистых песков. Суммарная мощность этих делювиальных, аллювиально-делювиальных и, по-видимому, пролювиальных отложений оценивается нами в 9 м. На том же гипсометрическом уровне, в восточной части участка, вскрываются светло-коричневые, бежевые, палевые «мергелистые» глины, по всему интервалу карбонатизированные, с очень характерными текстурами: слоистыми, полосчатыми, листоватыми, весьма характерными для пород смешанного аллювиально-делювиального или пролювиального генезиса.
Глины, по данным рентгено-структурного анализа, имеют каолиновый, каолин-гидрослюдистый состав. Песчаный и алевритовый материал состоит из кварца и полевых шпатов (альбит, микроклин). Кварц существенно преобладает во всех не магнитных фракциях. Количество его варьирует от 50-53% до 80-90%. Представлен тремя генерациями: совершенно прозрачный (горный хрусталь!), матово-белый полупрозрачный, белый не прозрачный. Преобладает первый. Кроме указанных минералов в шлихах, в значительных количествах отмечен магнетит, представленный часто идеальными октаэдрами, ильменит, а также гранаты (две генерации), эпидот, чешуи мусковита, рутил, буро-железистые образования, обломочки пород. Терригенный материал плохо окатан (2-2,5 балла), что предполагает не большое расстояние транспортировки. По расчётам авторов оно не превышает 25-30 км. Минеральный состав глинистой и песчаной фракций позволяет предположить, что снос материала происходил с востока, юго-востока, где широко распространены глинистые коры выветривания гранитоидов Суундукского массива. В географическом плане это Урало-Тобольское поднятие.
Точных данных о возрасте описанных образований в процессе работы получить не удалось. Анализ литературных и фондовых материалов [3, 5, 6], а также литологический состав отложений, результаты споро-пыльцевых и изотопных (карбонаты) исследований позволяют сопоставить рыхлые образования Амурского участка с кундравинским надгоризонтом нижнего звена неоплейстоцена [6]. В «абсолютном» летоисчислении это соответствует периоду от 750-650 до 450 тыс. лет (рис. 1). Но не исключен более молодой возраст этих отложений.
Рисунок 1. Стратиграфическая колонка
По видимому, началу формирования толщи рыхлых образований соответствовал тёплый плювиальный климат межстадиала, при котором происходило оттаивание вечной мерзлоты и резкая активизация поверхностных вод [4]. Иначе нельзя объяснить широкое развитие песчано-гравийных пород в основании многих разрезов (пос. Новинка, пос. Берёзовский, дер. Потаповка и др.). Ананьев Г. С. считает, что «переуглублённые участки рек Мандесарки, Зингейки, Гумбейки и Караганки приурочены к отрицательным новейшим структурам, т. е. к зонам опускания или стабильным участкам» [3]. На Амурском участке одна из таких котловин фиксируется по керну скважин к западу от современного русла р. Утяганки. Она имеет размеры 2?1 км, вытянута в меридиональном направлении. Здесь начинают скапливаться аллювиальные разнозернистые пески и песчано-гравийные смеси. Накопление терригенного материала происходит на уровне 330-341 м, что ниже современных отметок на 9-15 м. Рельеф описываемого времени был мало расчленён. Преобладали уклоны в 3-7?, что предполагает небольшие скорости течения поверхностных вод. По нашим реконструкциям русло Праутяганки проходило в 800-1000 м к западу, юго-западу от современного Полное отсутствие карбоната кальция в нижней части разреза рыхлых образований очевидно свидетельствует о небольшом количестве растительного материала и слабо кислой среде формирования
Стадиям формирования глинистой части вскрытого разреза, судя по полученным данным соответствовал прохладный гумидный климат, при котором на плакорах развивались полынно-маревые группировки и сосново-берёзовые леса с «примесью» ели (СПС, аналитик Лаптева Е. Г.)
Переходя к выводам можно констатировать следующее:
Заложение речной сети в южной части степной зоны Зауралья происходит во времени, соответствующему границе между эо- и неоплейстоценом в основном по древним тектоническим трещинам северо-восточного и юго-восточного направлений [2]. Русла степных рек (в том числе описанной реки Утяганки) мигрируют со скоростью 1-2 мм/год.
В ландшафтном плане изучаемая территория в среднем плейстоцене представляла собой лесостепь, южная граница которой находилась в 200-250 км к югу от современной [2]. На плакорах существовали берёзово-сосновые лесные формации. Тёмнохвойные сообщества в начальный период могли произрастать и на водоразделах и в долинах рек. При усилении континентальности климата они сохранялись лишь в долинах рек или понижениях рельефа. Весьма скудные луговые сообщества формировали полынно-злаковые или разнотравно-полынно-злаковые ассоциации. На незадернованных или засолённых участках произрастали маревые и сложноцветные. В более поздние периоды формирования толщи рыхлых осадков луговые фитоценозы сменяются лугово-степными и степными.
Проведенные на Амурском участке исследования позволяют в настоящее время принять эту территорию как опорную точку (пока самую южную!), позволяющую судить о характере геолого- геоморфологических процессов и характере растительного покрова в среднем плейстоцене.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: