CC BY
1
Физическая география, ландшафтоведение и геоморфология Копытов С.В., Санников П.Ю., Мехоношина Е.А., Соловьева Е.Е., Самаркина А.А. ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ, ЛАНДШАФТОВЕДЕНИЕ И ГЕОМОРФОЛОГИЯ Научная статья УДК 551.8:56.074.6 doi: 10.17072/2079-7877-2024-4-6-14
НАКОПЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОЗЕР КАМСКО-КЕЛЬТМИНСКОЙ НИЗМЕННОСТИ (ПЕРМСКОЕ ПРЕДУРАЛЬЕ) В ПОЗДНЕЛЕДНИКОВЬЕ И ГОЛОЦЕНЕ
Сергей Владимирович Копытов1, Павел Юрьевич Санников2, Елизавета Алексеевна Мехоношина3, Елизавета Евгеньевна Соловьева4, Александра Андреевна Самаркина5
1ДД4,5 Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь, Россия
2 sol1430@gmail .com
4 solovyva [email protected]
5 alya. samarkina. 01 @mail.ru
Аннотация. В трех колонках донных отложений, отобранных в озерах Новожилово и Чёлвинское, при помощи метода потерь массы при прокаливании было определено содержание органического вещества. Мощность колонок составила от 2,8 до 5,2 м. Нижняя часть вскрытых скважиной NZH-1 отложений формировалась в позднеледниковье, скважины NZH-2 и CHOL-1 охватывают весь голоцен. Впервые для Пермского Прикамья получена подробная датированная летопись изменения биопродуктивности озерных экосистем за последние 14 тыс. лет. В кернах по динамике содержания органического вещества выделены шесть периодов осадконакопления, имеющие близкие характеристики. В колонках отмечены три этапа повышенного накопления органического вещества - в межстадиале бёллинг-аллерёд, в начале и середине голоцена. Данные периоды накопления органического вещества связаны в основном с интенсивностью продукционных процессов в озерах, которые, в свою очередь, являются производной климатических изменений в позднеледниковье и голоцене. Из палеогеографических событий регионального масштаба активные перестройки флювиальных систем, изменение стока и физического выветривания на водосборе озер в позднеледниковье и раннем голоцене проявляются в трансформациях органогенного осадконакопления. Для выделенных периодов установлены скорости (темпы) аккумуляции отложений с помощью байесовского возрастного моделирования. Проведена корреляция с региональными изменениями растительных сообществ, запечатленных в палиноспектрах опорных разрезов позднеледниковья - голоцена.
Ключевые слова: донные отложения, озерное осадконакопление, органическое вещество в отложениях, потери при прокаливании, озеро Новожилово, озеро Чёлвинское
Финансирование. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-77-00086, https://rscf.ru/project/22-77-00086/
Для цитирования: Копытов С.В., Санников П.Ю., Мехоношина Е.А., Соловьева Е.Е., Самаркина А.А. Накопление органического вещества в донных отложениях озер Камско-Кельтминской низменности (Пермское Предуралье) в позднеледниковье и голоцене // Географический вестник = Geographical bulletin. 2024. № 4 (71). С. 6-14. doi: 10.17072/2079-7877-2024-4-6-14
PHYSICAL GEOGRAPHY, LANDSCAPES AND GEOMORPHOLOGY
Original article
doi: 10.17072/2079-7877-2024-4-6-14
ORGANIC MATTER ACCUMULATION IN BOTTOM SEDIMENTS OF LAKES OF THE KAMA-KELTMA LOWLAND (PERM CIS-URALS) IN THE LATE GLACIAL AND HOLOCENE
Sergey V. Kopytov1, Pavel Yu. Sannikov2, Elizaveta A. Mekhonoshina3, Elizaveta E. Solovyova4, Alexandra A. Samarkina5
1,2,3,4,5 Perm State University, Perm, Russia
2 sol1430@gmail .com
4 solovyva [email protected]
5 alya. samarkina. 01 @mail.ru
Abstract. In three sediment cores collected from the lakes Novozhilovo and Chelvinskoye, the organic matter content was analyzed by measuring the loss on ignition (LOI). The cores ranged in thickness from 2.8 to 5.2 meters. The lower part of the sediment uncovered by core NZH-1 was deposited during the Late Glacial, while cores NZH-2 and CHOL-1 covered the entire
© Копытов С.В., Санников П.Ю., Мехоношина Е.А., Соловьева Е.Е Самаркина А.А., 2024
Физическая география, ландшафтоведение и геоморфология Копытов С.В., Санников П.Ю., Мехоношина Е.А., Соловьева Е.Е., Самаркина А.А. Holocene. It is for the first time that a detailed chronology of changes in lake ecosystem productivity over the past 14 ka has been obtained for the Perm Cis-Urals. Based on the dynamics of the organic matter content in the cores, six periods with similar sedimentation characteristics were identified. Three stages with increased accumulation of organic matter were observed in the cores: during the Bolling-Allerad Interstadial, at the beginning and in the middle of the Holocene. These periods of organic matter accumulation were mainly associated with the intensity of lake production processes which, in turn, were a result of climatic changes during the Late Glacial and Holocene. On a regional scale, paleogeographical events, such as the active restructuring of river systems, changes in runoff, and physical weathering within the lake catchment area, all contribute to changes in organogenic sedimentation rates. For the selected time periods, sediment accumulation rates were determined using Bayesian age modeling, and a correlation was found with regional changes in plant communities recorded in the palynological spectra of reference sections from the Late Glacial to Holocene.
Keywords: bottom sediments, lacustrine sedimentation, organic matter in sediments, loss on ignition, Lake Novozhilovo, Lake Chelvinskoye
Funding. The study was funded by the Russian Science Foundation, project No. 22-77-00086, https://rscf.ru/project/22-77-00086/
For citation: Kopytov, S.V., Sannikov, P. Yu., Mekhonoshina, E.A., Solovyova, E.E., Samarkina, A.A. (2024). Organic matter accumulation in bottom sediments of lakes of the Kama-Keltma Lowland (Perm Cis-Urals) in the Late Glacial and Holocene. Geographical Bulletin. No. 4(71). Pp. 6-14. doi: 10.17072/2079-7877-2024-4-6-14
Введение
Выявление флуктуаций накопления органического вещества (ОВ) в отложениях озер в позднеледниковье и голоцене позволяет обнаружить относительно кратковременные или слабо выраженные изменения палеогеографических условий. Соотношение содержания терригенного и органогенного веществ в озерных отложениях и его
изменение во времени дают возможность реконструировать периоды максимальной биопродуктивности водных экосистем и периоды ее спада, которые тесно связаны с колебаниями ряда климатических параметров [4; 11]. Существенную роль могут играть и денудационные процессы на водосборном бассейне озера. Например, резкое увеличение содержания минерального вещества в озерных осадках может свидетельствовать об усилении эрозионно-аккумулятивных или эоловых процессов [5; 13].
В этой связи особенно актуальным становится анализ содержания ОВ в донных отложениях озер при решении дискуссионных проблем палеогеографии северо-восточного сектора европейской России (рис. 1 а). Перестройки речных бассейнов, изменение руслового режима рек на Камско-Вычегодском водоразделе (рис. 1 б) во второй половине неоплейстоцена и голоцене не раз становились объектом пристального внимания российских и зарубежных коллективов исследователей [2; 3; 6; 17; 18]. Наличие следов активизации эрозионных процессов в осадочных комплексах пойм и реликтовых каналов стока [9; 16] предопределило поиск новых палеоархивов, способных отразить климатообусловленные отклики высокого разрешения. В южной части водораздела к таким можно отнести озера, которые разбросаны в пределах верховых болот в южном расширении Кам-ско-Кельтминской низменности.
С целью реконструкции наиболее характерных периодов органогенного и минерального осадко-накопления мы решаем следующие задачи: расчет темпов (скоростей) аккумуляции донных отложений на основе радиоуглеродного датирования, анализ содержания ОВ в осадке методом потерь при прокаливании (111111), выявление изменений биопродуктивности озерных экосистем в позднеледниковье и голоцене (рост, снижение, стабилизация).
Рис. 1. Местоположение района исследований а - положение озер Новожилово и Чёлвинское на карте Восточно-Европейской равнины; б - Камско-Вычегодский водораздел; в - местоположение пробуренных скважин.
Условные обозначения: 1 - контур Камско-Кельтминской низменности;
2 - скважины Fig. 1. Location of the study area a - the position of lakes Novozhilovo and Chelvinskoye on the map of the East European Plain; б - Kama-Vychegda watershed; в - location of the drill cores Legend: 1 - contour of the Kama-Keltma Lowland;
2 - core holes
Физическая география, ландшафтоведение и геоморфология Копытов С.В., Санников П.Ю., Мехоношина Е.А., Соловьева Е.Е., Самаркина А.А.
Материалы и методы
В летний и зимний периоды 2021-2023 гг. на озерах Новожилово и Чёлвинское были измерены глубины эхолотом с лодки и лотом с поверхности льда. Максимальная глубина оз. Новожилово составила 3,7 м, оз. Чёлвинское - 5 м. С помощью поршневого бура Ливингстона в зимнее время получены керны из опорных скважин NZH-1, NZH-2, CHOL-1 (рис. 1 в).
ЖИДКОСТНО-СЦИНТИЛЛЯЦИОН- Во ipac I.
ным (LSC) и методом ускорительной масс-спектрометрии (AMS) определен радиоуглеродный возраст 14 образцов органогенного, минерального сапропеля и торфа по валовому органическому углероду, а также остатков древесины (табл. 1). Датирование методом LSC и пробоподготовка образцов для анализа методом AMS произведены в ЦКП «Лаборатория радиоуглеродного датирования и электронной микроскопии» Института географии РАН, измерение - в Центре изотопных исследований Университета Джорджии (США). Калибровка радиоуглеродных дат выполнена в программе Calib 8.10 с использованием калибровочной кривой IntCal20 [19].
Модели роста осадка (возрастные модели) построены на основе радиоуглеродных датировок байесовским методом в пакете Bacon среды R 4.3.2 [15]. Помимо
Рис. 2. Глубинно-возрастная модель и скорость накопления отложений, вскрытых скважиной NZH-1. а - график глубинно-возрастной модели; зависимости скорости осадконакопления: б - от календарного возраста, в - от глубины Fig. 2. Depth-age model and rate of accumulation of NZH-1 core sediments a - graph of the depth-age model; dependence of the sedimentation rate:
б - on calendar age: в - on depth
модели «глубина-возраст» построены графики темпов (скорости) осадконакопления (см/тыс. лет) в зависимости от глубины и календарного возраста (рис. 2, 3).
Анализ образцов на 111111 выполнен с шагом 5 см в лаборатории фациально-генетических исследований геосистем Пермского университета согласно методике [14]. На первом этапе образцы объемом 5-10 мл, помещенные в фарфоровые тигли, высушивались при температуре 105 °С на протяжении 4 ч. Далее производилось последовательное прокаливание при температуре 550 °С в течение 2 ч. Потери в весе определялись после каждого этапа путем взвешивания на электронных весах. Результирующие значения вычислялись следующим образом: ППП 550 = ((DW105-DW550)/DW105) х 100, где DW Рис. 3. Глубинно-возрастная модель и скорость накопления отложений, вскрытых - сухой вес. Согласш [14], ППП скважиной NZH-2. а - график глубинно-возрастной модели; зависимости скорости 550 гозшляют оценшъ содер-осадконакопления: б - от календарного возраста, в - от глубины жание ОВ в осадке
Fig. 3. Depth-age model and rate of accumulation of NZH-2 core sediments a - graph of the depth-age model; dependence of the sedimentation rate: б - on calendar age: в - on depth
Физическая география, ландшафтоведение и геоморфология Копытов С.В., Санников П.Ю., Мехоношина Е.А., Соловьева Е.Е., Самаркина А.А.
Таблица 1
Результаты радиоуглеродного датирования _Radiocarbon dating results_
№ п\п Лаб. номер IGAN Скважина Глубина, м Материал Метод 14С дата, л. н. Калиброванный воз1 оаст, л. н.
1а 2а медиана
1 10417 NZH-1 6,6-6,7 Сапропель LSC 8950±190 973010246 954510442 10109
2 10418 6,7-6,8 9220±130 1024410513 1015110765 10321
3 10419 7,15-7,25 9580±120 1118311405 1064111206 11129
4 10420 7,25-7,35 9870±110 1074611111 1107711751 11386
5 10421 7,6-7,7 10440±130 1209712409 1192812706 12420
6 10517 8,17 Древесина AMS 12240±40 1407514189 1405314318 14146
7 10422 NZH-2 2,9-3 Сапропель оторфованный LSC 4480±80 50395147 51545288 5150
8 10423 3-3,1 5360±80 61686214 60066082 6125
9 10424 3,4-3,5 Торф 7150±90 78477904 79158034 7909
10 10425 3,7-3,8 8160±95 91669273 90009153 9159
11 10426 4,3-4,4 Сапропель оторфованный 7680±90 83948544 83238645 8469
12 10427 4,85-4,95 Торф 8030±100 87219023 85979140 8872
13 10428 4,95-5,05 Сапропель оторфованный 8970±110 990910080 968710305 9994
14 10429 CHOL-1 5,9-6 Торф 8100±90 89759140 86939291 9057
Результаты
Литологическое строение отложений. В колонке N2^1 последовательно (сверху вниз) вскрыты (рис. 4 а): 3-7 м - сапропель коричневый, слабо консолидированный, с растительными остатками на глубине 4,5 м; 7-7,65 м - сапропель плотный, зеленовато-желтоватый, минерализованный; 7,65-8,1 м - сапропель серый (буровато-серый), минеральный, с единичными растительными остатками, по всему слою зерна тонкозернистого песка; к низу минерализация увеличивается, и он становится плотнее; 7,85 м - прослой сильно оторфованный (мощность 3 см); 8,1-8,2 м - песок тонкозернистый с прослоями торфа (до 2-3 см), с фрагментами древесины в торфе.
В текстуре осадков нижней части керна скважины N2^1 на уровне 7,8-8,2 м прослеживается ритмичная слоистость, проявляющаяся в чередовании плотного минерального буровато-серого и темного оторфованного сапропеля, торфа и светлых опесчаненных слоев. Выше материал постепенно обогащается ОВ, становится все более оторфованным, вязким и однотонным.
В керне скважины М2И-2 (рис. 4 б) последовательно вскрыты: 2,5-3,15 м - сапропель коричневый слабо консолидированный; 3,15-4,34 м - торф светло-коричневый; 4,34-4,8 м - сапропель оторфованный, темно-коричневый; 4,80-4,95 м - торф коричневый, хорошо разлагаемый; 4,95-5,29 см - сапропель буровато-серый с растительными остатками, сильно опесчаненный; 5,29-5,3 м - песок мелкозернистый, серый.
В строении скважины М2И-2, меньшей по мощности извлеченного керна, наблюдается чередование орга-номинерального и минерального сапропеля, а также довольно мощных толщ торфа светло -коричневых и коричневых оттенков. Скважина пробурена на северо-западной окраине озера, где средние глубины составляют 22,5 м. Чередование толщ сапропеля и торфа в верхней части разреза указывает на проявление ритмичности лимнологических процессов в условиях изменения глубины озера.
При рекогносцировочном зондировании строения донных отложений оз. Чёлвинское выяснилось, что максимальные глубины не соответствуют наибольшей мощности осадка. Опорная скважина СИОЬ-1 (рис. 1 в) была пробурена в западной части озера в небольшом заливе. Строение извлеченного керна, как и в случае с М2И-2, представляет собой ритмичное чередование толщ сапропеля и торфа. В колонке (рис. 4 в) вскрыты следующие отложения: 2,9-3,6 м - сапропель темно-коричневый слабоконсолидированный; 3,6-4,25 м - сапропель коричневый с растительными остатками; 4,25-6 м - торф коричневый и темно-коричневый, хорошо разлагаемый, плотный; 6-6,09 м - сапропель плотный, оливково-бурый, минеральный; 6,09-6,1 м - песок мелкозернистый, серый.
Физическая география, ландшафтоведение и геоморфология Копытов С.В., Санников П.Ю., Мехоношина Е.А., Соловьева Е.Е., Самаркина А.А.
Рис. 4. Литологическое строение изученных кернов и кривые содержания ОВ. а - скважина NZH-1, б - скважина NZH-2, в - скважина CHOL-1. Условные обозначения: 1 - сапропель коричневый слабоконсолидированный; 2 - сапропель плотный, зеленовато-желтоватый; 3 - сапропель серый (буровато-серый), минерализованный; 4 - песок; 5 - растительные остатки; 6 - торф; 7 - калиброванная радиоуглеродная дата; 8 - положение и номера периодов органогенного осадконакопления Fig. 4. Lithological structure of the studied cores and organic matter content curves a - core NZH-1, б - core NZH-2, в - core CHOL-1 Legend: 1 - brown, slightly consolidated sapropel; 2 - dense, green-yellow sapropel; 3 - gray (brown-gray), mineralized sapropel;
4 - sand; 5 - plant remains; 6 - peat; 7 - calibrated radiocarbon date; 8 - position and numbers of the organogenic sedimentation periods
Возраст формирования донных отложений. Результаты радиоуглеродного датирования представлены в табл. 1. Нижняя часть керна NZH-1 (глубина 6,6-8,2 м) охватывает переходный период от позднего неоплейстоцена к голоцену. На основании возрастной модели можно утверждать, что самые высокие темпы аккумуляции отложений свойственны глубине 7,7-8,2 м. Скорость 120-130 см/тыс. лет была характерна для периода 1400012500 кал. л. н. (рис. 2).
Наиболее полно датированный керн NZH-2 охватывает весь голоцен. Начало озерного осадконакопления укладывается в интервал 10305-9687 кал. л. н. Одна датировка оказалась неконвенциальной (инверсия на глубине 3,7-3,8 м) - 8160±95 14С лет (IGAN-10425). Темпы осадконакопления на протяжении голоцена были различными. Самые высокие скорости аккумуляции были присущи раннему голоцену (10000-9400 кал. л. н.) - примерно 100120 см/тыс. лет, а также позднесу голоцену (порядка 150-180 см/тыс. лет). Самые низкие скорости накопления относятся к глубинам 3,6-4,3 м - 1 тысяча лет уходила на формирование менее 50 см осадка.
Начало формирования озерных отложений, вскрытых в скважине CHOL-1, определено также началом голоцена - 9291-8693 кал. л. н.
Содержание ОВ. Ход кривой содержания ОВ, основанный на методе измерения ППП, выявил следующие закономерности: максимальное содержание ОВ в колонке NZH-1 (рис. 4 а) наблюдается на глубинах 3,2-5,4, 6,76,95, 7,7-7,85 м. Самые высокие значения характерны для верхней части керна, средняя величина составляет 93 %, при максимальном значении 97 % в придонном слое на глубине 3,2 м.
Второй интервал повышения ППП (6,5-7 м) приурочен к переходу от коричневого слабоконсолидирован-ного к плотному бурому сапропелю. Максимальное значение содержания ОВ отмечено на глубине 6,7 м - 94,4 %. На глубине 7-7,7 м определено резкое понижение содержания ОВ - среднее значение составляет 30 %, максимальное - 42,5 % (на глубине 7,1 м). В нижележащем слое (7,7-8 м) ППП увеличиваются в 2,5 раза до среднего значения в 74,8 %, при этом максимальная величина связана с глубиной 7,7 м - 87,4 %.
В керне скважины NZH-2 самые низкие значения ППП относятся к нижней части разреза: в интервале глубин 5-5,25 м минимальная величина содержания ОВ находится на уровне 9,4 %. Выше по керну количество органики увеличивается: после переходной фазы (4,85-4,95 м) значения ППП сохраняются на уровне не менее 93 %. Максимальное значение (98 %) зафиксировано на глубинах 3,2 и 4,15 м. Среднее значение в интервале глубин 2,5-4,6 м составляет 96,1 %.
Физическая география, ландшафтоведение и геоморфология Копытов С.В., Санников П.Ю., Мехоношина Е.А., Соловьева Е.Е., Самаркина А.А.
Содержание ОВ в колонке CHOL-1 в целом схоже с керном скважины NZH-2. В интервале глубин 3,15— 5,95 м среднее значение ППП составляет 96,6 %, а максимальное - 98,6 % на глубинах 3,8 и 4,35 м. В нижней части керна, в интервале глубин 5,8-5,9 м, содержание ОВ сокращается до 86 % в среднем. Среднее значение ППП образцов из минерального сапропеля и песка на глубинах 5,95-6,1 м составило 30 %.
Обсуждение результатов
На основании полученных данных (радиоуглеродных дат и изменения биопродуктивности) можно сделать предварительный вывод об этапности органогенного осадконакопления в озерах Камско-Кельтминской низменности. Этапы обозначены цифрами 1, 2, 3, 4, 5, 6, где 1 этап - самый древний (рис. 4, табл. 2). Поздненеоплейсто-ценовые периоды 1-4 выделены только в колонке NZH-1.
Таблица 2
Значения ППП в выделенных периодах органогенного осадконакопления _LOI values in the selected periods of organogenic sedimentation_
Скважина Средние значения ППП по периодам органогенного осадконакопления, %
1 2 3 4 5 6
NZH-1 14 74,8 30 87 80 93
NZH-2 - - - - 10 96,1
CHOL-1 - - - - 30 96,6
Первый период осадконакопления. Этап длился 14150-13500 кал. л. н., что соответствует по времени позд-неледниковью - началу межстадиала бёллинг-аллерёд. Средние значения ППП были низкими и составили 14 %, что соответствует органоминеральному осадку и озерно-аллювиальным условиям. Граница между периодами 1 и 2 - эрозионная, с резким повышением значений содержания ОВ, что соответствует завершению этапа активного размыва отложений. Темпы аккумуляции на глубине 8-8,2 м слойков песка, торфа, сапропеля мощностью 1-3 см были очень интенсивными (130 см/тыс. лет). Для этапа бёллинг-аллерёд было присуще продвижение на север лесных экосистем до 60 ° с.ш. и распространение разреженных хвойных и мелколиственных лесов в сочетании с тундровыми и степными сообществами [8].
Второй период осадконакопления. Этап характеризуется относительной стабилизацией уровня сформировавшегося водоема и преобладанием органогенного над минеральным осадконакоплением. Согласно возрастной модели, длился этот период 13500-12420 кал. л. н., что соответствует аллерёдскому потеплению. Средние значения ППП на глубине 7,7-8 м составляют 74,8 %. Темпы осадконакопления оставались также высокими (120 см/тыс. лет). В литологическом отношении в это время происходило накопление плотного бурого сапропеля. В изученных палиноспектрах аллерёда отмечается значительное содержание пыльцы Artemisia, Chenopodiaceae, Poaceae, Сурегасеае, что свидетельствует о широком распространении перигляциальных ландшафтов [8]. При этом фиксируется довольно высокий процент пыльцы древесных пород (25-70 %), в основном сосны и ели.
Третий период осадконакопления. Этап продолжительностью 12420-10700 кал. л. н. соответствует глубинам 7-7,7 м. В это время наблюдается достаточно существенное сокращение средних значений ППП (до 30 %). Это время соотносится с поздним дриасом, когда в палиноспектрах высоких широт Русской равнины отмечается господство открытых ландшафтов перигляциального типа с преобладанием марево-полынных группировок, наличие остепненных участков с эфедрой [1; 8]. Темпы осадконакопления начинают снижаться и к глубине 7 м составляют порядка 50-60 см/тыс. лет. Конец третьего периода ознаменован полным переходом к биогенному осадконакоплению в озере и замедлению интенсивности аккумуляции.
Четвертый период осадконакопления характеризуется увеличением содержания ОВ почти в 3 раза (в среднем до 87 %). Этап длился 10700-10000 кал. л. н., что соответствует началу голоцена. Этап был достаточно скоротечным - накопление сапропеля протекало на глубинах 6,5-7 м со скоростью около 50 см/тыс. лет. Согласно палинологическим данным [10], в это время происходит замещение перигляциальных растительных сообществ лесной растительностью, что было типично для территории Восточно-Европейской равнины во время перехода от позднего неоплейстоцена к раннему голоцену.
Пятый период осадконакопления. Этап выделяется во всех трех колонках. В это время происходит небольшое снижение показателей ППП - средние значения падают до 80 % в колонке NZH-1, до 10 и 42 % в кернах NZH-2 и CHOL-1 соответственно. Этап продлился 10000-8800 кал. л. н. с накоплением плотных сапропелей со скоростями около 80 см/тыс. лет в скважине NZH-2. Замедление роста накопления ОВ при общем повышении темпов аккумуляции отложений вполне могло быть вызвано кратковременным повышением повторяемости высоких половодий в Каме и увеличением ее твердого стока, что неоднократно происходило в раннем голоцене [16]. В Верхнем Прикамье в это время были широко распространены светлохвойные и мелколиственные леса таежного типа c доминированием в древостое сосны обыкновенной и березы. В береговой зоне и по влажным пойменным лугам произрастали злаки, осоки и разнотравье. Кустарниковые заросли речной долины Камы формировали ивы [16].
Шестой период осадконакопления характеризуется стабильно высокими показателями накопления ОВ. В трех колонках средние значения ППП составляют не менее 93 %. На заключительном этапе развития озеро начало переживать стадию «зрелости» [7] с относительным выравниванием поверхности дна водоема. Длительность этапа оценивается в 8800-5000 кал. л. н., что хронологически соответствует среднему голоцену. С точки зрения
Физическая география, ландшафтоведение и геоморфология Копытов С.В., Санников П.Ю., Мехоношина Е.А., Соловьева Е.Е., Самаркина А.А. мощности накопления отложений, это самый длительный этап и в кернах составляет не менее 2 м осадка. Средние темпы накопления отложений в скважине NZH-2 в это время насчитывают около 50 см/тыс. лет с некоторым повышением до 150 см/тыс. лет в придонном слое. Начало среднего голоцена в Верхнем Прикамье ассоциируется с появлением и распространением широколиственных пород в составе лесов. В интервале от 7900 до 6800 кал. л. н. увеличивается роль ели в древостое [16].
Результаты достаточно хорошо согласуются с выводами исследователей, изучавших озера похожей по своим ландшафтным признакам Молого-Шекснинской низменности [12], а также отложения Ладожского озера [4; 5]. По признакам изменения содержания ОВ, соотношения минерагенной и органогенной аккумуляции в позднеледнико-вье были зарегистрированы выраженные условия эрозионной активности в периоды около ~ 14000 и ~ 13000 кал. л. н. Основной фактор, определявший характер осадконакопления, соотносится с объемом и темпами поступления в озеро литогенного материала в результате физического выветривания пород на водосборе и с увеличением стока [20]. Стабильно высокое содержание ОВ характерно также и для голоцена.
Заключение
В колонках донных отложений, отобранных в озерах Новожилово и Чёлвинское, обнаружено отчетливое сходство в голоценовой динамике накопления органического вещества. В позднеледниковье изменение биопродуктивности было более значительным и кратковременным. Это позволило выделить шесть периодов органогенного осадконакопления. В колонках отмечены три этапа повышенного накопления ОВ - в межстадиале бёллинг-аллерёд, в начале и середине голоцена. Выделены и эпизоды спада содержания органики - в начале позднелед-никовья, позднем дриасе и первой половине голоцена. Наибольшее сходство в содержании ОВ во всех колонках отмечено для завершающей фазы развития озера, когда скорости накопления отложений были стабильно низкими, а водоем переживал стадию «зрелости».
Библиографический список
1. Зеликсон Э.М. К характеристике растительности Европы в Аллерёде // Короткопериодные и резкие ландшафтно-климатические изменения за последние 15000 лет. М.: ИГ РАН, 1994. С. 113-125.
2. КвасовД.Д. Позднечетвертичная история крупных озер и внутренних морей Восточной Европы. Л.: Наука, 1975. 280 с.
3. Краснов И.И. Четвертичные отложения и геоморфология Камско-Печорско-Вычегодского водораздела и прилегающих территорий // Материалы по геоморфологии Урала. М.-Л.: Изд-во Мин. геол. СССР, 1948. С. 47-88.
4. Кузнецов Д.Д., Субетто Д.А. Голоценовое накопление органического вещества в донных отложениях Ладожского озера // Геоморфология. 2021. № 52 (2). С. 63-71. doi: 10.31857/S043542812102005X
5. Кузнецов Д.Д., Субетто Д.А., Сапелко Т.В., Лудикова А.В. Гидрографическая сеть северной части Карельского перешейка в голоцене по данным о строении отложений малых озер // Геоморфология. 2015. № 1. С. 54-69.
6. Лавров А.С., Потапенко Л.М. Неоплейстоцен северо-востока Русской равнины. М.: Аэрогеология, 2005. 348 с.
7. ЛесненкоВ.К. Псковские озера. Л.: Лениздат, 1988. 112 с.
8. Маркова А.К., Кольфсхотен Т., Симакова А.Н., Пузаченко А.Ю., Белоновская Е.А. Экосистемы Европы в период позднеледникового потепления бёллинг-аллерёд (10,9-12,4 тыс. лет назад) по палинологическим и териологическим данным // Известия РАН. Сер. Геогр. 2006. № 1. С. 15-25.
9. Назаров Н.Н., Копытов С.В., Жуйкова И.А., Чернов А.В. Плейстоценовые каналы стока в южной части Кельтмин-ской ложбины (Камско-Вычегодское междуречье) // Геоморфология. 2020. № 4. С. 74-88. doi: 10.31857/S0435428120040070
10. Величко А.А., Борисова О.К., Гричук В.П. [и др.] Палеоклиматы и палеоландшафты внетропического пространства Северного полушария. Поздний плейстоцен - голоцен: атлас-монография / отв. ред. А.А. Величко. М.: ГЕОС, 2009. 119 с.
11. Россолимо Л.Л. Озерное накопление органического вещества и возможности его типизации // Типология озерного накопления органического вещества. М.: Наука, 1976. С. 3-10.
12. Садоков Д.О., Сапелко Т.В., Бобров Н.Ю., МеллесМ., Федоров Г.Б. Позднеледниковая и раннеголоценовая история озерного осадконакопления на севере Молого-Шекснинской низменности на примере озера Белого (Северо-Запад России) // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2022. Т. 67, Вып. 2. С. 266-298. doi: 10.21638/spbu07.2022.204
13. Cohen A.S. Paleolimnology: The History and Evolution of Lake Systems. New-York: Oxford University Press, 2003. 525 p.
14. Heiri O., Lotter A.F., Lemcke G. Loss on ignition as a method for estimating organic and carbonate content in sediments: reproducibility and comparability of results // J. Paleolimnol. 2001. No. 25. P. 101-110. doi: 10.1023/A:1008119611481
15. Blaauw M., Christen J.A. Flexible paleoclimate age-depth models using an autoregressive gamma process // Bayesian Anal. 2011. Vol. 6, No. 3. P. 457-474. doi: 10.1214/11-BA618
16. Lapteva E.G., Zaretskaya N.E., Lychagina E.L., Trofimova S.S., Demakov D.A., Kopytov S.V., Chernov A.V. Holocene vegetation dynamics, river valley evolution and human settlement of the upper Kama valley, Ural region, Russia // Vegetation History and Archaeobotany. 2023. Vol. 32. P. 361-385. doi: 10.1007/s00334-023-00913-5
17. Lysa A., Larsen E., Buylaert J.-P., Fredin O., Jensen M., Kuznetsov D. Late Pleistocene stratigraphy and sedimentary environments of the Severnaya Dvina-Vychegda region in northwestern Russia // Boreas. 2014. Vol. 43. P. 759-779. doi: 10.1111/bor.12080
18. Panin A.V., Astakhov V.I., Lotsari E., Komatsu G., Lang J., Winsemann J. Middle and Late Quaternary glacial lake-outburst floods, drainage diversions and reorganization of fluvial systems in northwestern Eurasia // Earth-Science Reviews. 2020. Vol. 201. 103069. doi: 10.1016/j.earscirev.2019.103069
19. Reimer P., Austin W.E.N., Bard E. et al. The IntCal20 Northern Hemisphere radiocarbon age calibrationcurve (0-55 cal kBP) // Radiocarbon. 2020. Vol. 62, No. 4. P. 725-757. doi: 10.1017/RDC.2020.41
20. Van derBilt W.G.M., Bakke J., VasskogK., D'Andrea W.J., BradleyR.S., OlafsdottirS. Reconstruction of glacier variability from lake sediments reveals dynamic Holocene climate in Svalbard // Quaternary Science Reviews. 2015. Vol. 126. P. 201-218. doi: 10.1016/j.quascirev.2015.09.003
Физическая география, ландшафтоведение и геоморфология Копытов С.В., Санников П.Ю., Мехоношина Е.А., Соловьева Е.Е., Самаркина А.А.
References
1. Zelikson, E.M., (1994). To characterize the vegetation of Europe in Allerad. Short-period and abrupt landscape-climatic changes over the last 15,000 years. Moscow, IG RAS, 1994. P. 113-125.
2. Kvasov, D.D., (1975). Late Quaternary history of large lakes and inland seas of Eastern Europe. Leningrad, Nauka. 280 p.
3. Krasnov I.I., (1948). Chetvertichnye otlozheniya i geomorfologiya Kamsko-Pechorsko-Vychegodskogo vodorazdela i pri-legayushchikh territorii [Quaternary deposits and geomorphology of the Kama-Pechora-Vychegda watershed and adjacent territories]. Materials on geomorphology of Urals. Moscow, Gosgeolizdat. P. 47-87.
4. Kuznetsov, D.D., Subetto, D.A., (2021). Holocene organic sedimentation in Lake Ladoga. Geomorfologiya. 52(2). P. 6371. https://doi.org/10.31857/S043542812102005X.
5. Kuznetsov, D.D., Subetto, D.A., Sapelko, T.V., Ludikova, A.V., (2015). Hydrographic network of northern part of the Karelian isthmus in Holocene according to sediments of the small lakes. Geomorfologiya. 1. P. 54-69. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2015-1-54-69.
6. Lavrov, A.S., Potapenko, L.M., (2005). Neoplejstocen severo-vostokaRusskoj ravniny. [Neopleistocene of the north-eastern Russian Plain]. Moscow, Ae'rogeologiya. 348 p.
7. Lesnenko, V.K., (1988). Pskovskie ozera. [Lakes of Pskov]. Leningrad, Lenizdat. 112 p.
8. Markova, A.K., Kolfshoten, T., Simakova, A.N., Puzachenko, A.Yu., Belonovskaya, E.A., (2006). Ecosystems of Europe during the period of the Late Glacial warming of Bolling-Allerad (10.9-12.4 thousand years ago) according to palynological and theriological data. Izvestia RAS. Ser. Geograph. 1. P. 15-25.
9. Nazarov, N.N., Kopytov, S.V., Zhuikova, I.A. and Chernov, A.V., (2020). Pleistocene runoff channels in the southern part of the Keltma hollow (Kama-Vychegda watershed). Geomorfologiya (GeomorphologyRAS). 4. pp. 74-88.
10. Paleoclimates and paleolandscapes of the extratropical space of the Northern Hemisphere. Late Pleistocene - Holocene. Atlas-monograph, (2009). A. A. Velichko, O. K. Borisova, V. P. Grichuk and others; ed. A. A. Velichko. Moscow, GEOS. 119 p.
11. Rossolimo, L.L., (1976). Lake accumulation of organic matter and the possibility of its typification. Typology of lake accumulation of organic matter. Moscow, Nauka. P. 3-10.
12. Sadokov, D. O., Sapelko, T. V., Bobrov, N. Yu., Melles, M., Fedorov, G. B., (2022). Late Glacial and Early Holocene lacustrine sedimentation history of the northern Mologa-Sheksna Lowland derived from Lake Beloye sediments (NW Russia). Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences. 67 (2). 266-298. https://doi.org/10.21638/spbu07.2022.204.
13. Cohen, A.S., (2003). Paleolimnology: The History and Evolution of Lake Systems. New-York, Oxford University Press, 525 p.
14. Heiri, O., Lotter, A.F., Lemcke, G., (2001). Loss on ignition as a method for estimating organic and carbonate content in sediments: reproducibility and comparability of results. J. Paleolimnol. 25. P. 101-110. https://doi.org/10.1023/A:1008119611481.
15. Blaauw M., Christen J.A., (2011). Flexible paleoclimate age-depth models using an autoregressive gamma process. Bayes-ian Anal. 6 (3). P. 457-474. https://doi.org/10.1214/11-BA618.
16. Lapteva, E.G., Zaretskaya, N.E., Lychagina, E.L., Trofimova, S.S., Demakov, D.A., Kopytov, S.V., Chernov, A.V., (2023). Holocene vegetation dynamics, river valley evolution and human settlement of the upper Kama valley, Ural region, Russia. Vegetation History and Archaeobotany. 32. P. 361-385. https://doi.org/10.1007/s00334-023-00913-5.
17. Lysa, A., Larsen, E., Buylaert, J.-P., Fredin, O., Jensen, M., Kuznetsov, D. (2014). Late Pleistocene stratigraphy and sedimentary environments of the Severnaya Dvina-Vychegda region in northwestern Russia. Boreas. 43. P. 759-779. https://doi.org/10.1111/bor. 12080.
18. Panin, A.V., Astakhov, V.I., Lotsari, E., Komatsu, G., Lang, J., Winsemann, J., (2020). Middle and Late Quaternary glacial lake-outburst floods, drainage diversions and reorganization of fluvial systems in northwestern Eurasia. Earth-Science Reviews. 201. 103069. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.103069.
19. Reimer, P., Austin, W.E.N., Bard, E. et al., (2020). The IntCal20 Northern Hemisphere radiocarbon age calibrationcurve (0-55 cal kBP). Radiocarbon. 62(4). P. 725-757. https://doi.org/10.1017/RDC.2020.41.
20. Van der Bilt, W.G.M., Bakke, J., Vasskog, K., D'Andrea, W.J., Bradley, R.S., Olafsdottir, S., (2015). Reconstruction of glacier variability from lake sediments reveals dynamic Holocene climate in Svalbard. Quaternary Science Reviews. 126. P. 201-218. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2015.09.003.
Статья поступила в редакцию: 02.05.2024, одобрена после рецензирования: 15.05.2024, принята к опубликованию: 15.05.2024.
The article was submitted: 2 May 2024; approved after review: 15 May 2024; accepted for publication: 15 May 2024.
Физическая география, ландшафтоведение и геоморфология Копытов С.В., Санников П.Ю., Мехоношина Е.А., Соловьева Е.Е., Самаркина А.А. Информация об авторах Information about the authors
Сергей Владимирович Копытов Sergey V. Kopytov
кандидат географических наук, доцент кафедры Candidate of Geographical Sciences, Associate
физической географии и ландшафтной экологии, Professor in the Department of Physical Geography доцент кафедры картографии и геоинформатики, and Landscape Ecology, Associate Professor in the Пермский государственный Department of Cartography and Geoinformatics,
национальный исследовательский университет; Perm State University;
614068, Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15 15, Bukireva st., Perm, 614068, Russia
е-mail: [email protected] Павел Юрьевич Санников Pavel Yu. Sannikov
кандидат географических наук, доцент кафедры Candidate of Geographical Sciences, Associate
биогеоценологии и охраны природы, заведующий Professor, Department of Biogeocenology and Nature лабораторией эколого-геоинформационных систем, Protection, Head of the Laboratory of Ecological and Пермский государственный Geoinformation Systems, Perm State University;
национальный исследовательский университет; 15, Bukireva st., Perm, 614068, Russia
614068, Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15
е-mail: [email protected]
Елизавета Алексеевна Мехоношина Elizaveta A. Mekhonoshina
студент географического факультета, Student, Faculty of Geography,
Пермский государственный Perm State University;
национальный исследовательский университет; 15, Bukireva st., Perm, 614068, Russia
614068, Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15
е-mail: [email protected]
Елизавета Евгеньевна Соловьева Elizaveta E. Solovyova
студент географического факультета, Student, Faculty of Geography,
Пермский государственный Perm State University;
национальный исследовательский университет; 15, Bukireva st., Perm, 614068, Russia
614068, Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15
е-mail: [email protected]
Александра Андреевна Самаркина Alexandra A. Samarkina
студент географического факультета, Student, Faculty of Geography,
Пермский государственный Perm State University;
национальный исследовательский университет; 15, Bukireva st., Perm, 614068, Russia
614068, Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15
е-mail: [email protected]
Вклад авторов
Копытов С.В. - идея статьи, организация полевых работ (2021, 2022, 2023), постановка задач исследования, подготовка первого варианта рукописи и рисунков, вычитка финального варианта статьи.
Санников П.Ю. - руководство камеральными работами, вычитка финального варианта статьи.
Мехоношина Е.А. - проведение анализа ППП скважин NZH-1, CHOL-1, вычитка и оформление финального варианта статьи.
Соловьева Е.Е. - проведение анализа ППП скважины NZH-2, вычитка финального варианта статьи.
Самаркина А.А. - проведение анализа ППП скважины NZH-1, вычитка финального варианта статьи.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors
Sergei V. Kopytov - the idea; arrangement of field works (2021, 2022, 2023); setting the research objectives; first version of the manuscript and figures; proofreading of the last version of the manuscript.
Pavel Yu. Sannikov - laboratory work management; proofreading of the last version of the manuscript.
Elizaveta A. Mekhonoshina - LOI analysis of cores NZH-1 and CHOL-1; design and proofreading of the last version of the manuscript.
Elizaveta E. Solovyova - LOI analysis of core NZH-2; proofreading of the last version of the manuscript.
Alexandra A. Samarkina - LOI analysis of core NZH-1; proofreading of the last version of the manuscript.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
