CC BY
43
УДК 551.435.132
Арк.В. Тевелев1, Г.Н. Шилова2, А.О. Хотылев3, Ал.В. Тевелев4
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ МИС 5 НА СТРАТИГРАФИЮ КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ И ФОРМИРОВАНИЕ РЕЧНЫХ ТЕРРАС ЗАПАДНОЙ ЕВРАЗИИ
Начальная фаза МИС 5e сопоставляется с первым этапом последнего межледниковья. Растительные группировки, восстановленные в подстадию МИС 5е, менялись от широколиственных средиземноморских на западе Европы к широколиственным прикарпатским на Восточно-Европейской равнине, далее к широколиственно-степным на Южном Урале и к темно-таежным группировкам Западной Сибири. Независимо от количества пыльцы прослеживается примерно единый порядок доминирования мезофилов в ходе лесной сукцессии. В аллювиальных отложениях стадий МИС 4—5 четко выделяются три пачки — инстративный и субстративный аллювий оптимума межледниковья 5e, ритмичная пачка констративного аллювия климатически контрастных субстадий 5a—d и завершающая пачка тонких аллювиально-делювиально-эоловых пород стадии МИС 4. В каждую пару эпизодов потепления-похолодания независимо от их продолжительности в долинах протекал аллювиальный цикл с начальными «теплыми» врезами и латеральной аккумуляцией, «прохладной» агградацией и «холодной» пойменной планацией.
Ключевые слова: МИС 5е, последнее межледниковье, палинология, лесная сукцессия, эем, микулинский горизонт, Южный Урал, аллювиальные отложения.
Initial phase of MIS 5 is associated with first half of the Last Interglacial. Arboreal communities, repaired for substage MIS 5e, changed from broadleaf wood with the Mediterranean forms in the West Europe to broadleaf forest of Carpathian type on the East-European plain, the broadleaf-stepped association in the southern Urals and close coniferous forest in West Siberia. Regardless of the number of temperate pollen in the probes it is recovered closely the same order of mesophylls dominating during forest succession. In alluvial deposits formed in MIS 4—5 it is identified three units: the coarse grain instrative and substrative alluvium (optimum of the Last Interglacial 5E), rhythmic constrative alluvium (the climatically contrasting set of substages 5a—d), and the topping unit of fine alluvial to eolian deposits (cold MIS 4). Each double, warming to cooling episode of sufficient duration triggers the minor alluvial cycle with initial "warm" erosion and lateral accumulation, "cool" aggradation and "cold" floodplain planation. These processes leaved behind a series of terraces of close height.
Key words: MIS 5e, Last Interglacial, palynology, forestation, Eemian, Mikulinian, South Urals, alluvial deposits.
Введение. Стратификация четвертичных отложений, в отличие от отложений других систем, в первую очередь основана на палеоклиматических данных. Четвертичные континентальные толщи образуют стратиграфические единицы, сформированные в последовательном ряду теплых (межледниковых) и холодных (ледниковых) этапов. В разных полушариях Земли и на разных широтах климатически зависимые особенности пород выражены в разной степени. В целом набор признаков, указывающих на локальные изменения климата, довольно беден в вечно теплой экваториальной зоне и в вечно холодной приполярной, но максимально выразителен в зоне умеренного климата.
Проблема, однако, заключается в том, что для морских и континентальных четвертичных разрезов применяются разные методы палеоклиматических исследований. В Международной геохронологической шкале квартера [Harland et al., 1990; Gradstein et al., 2012] в качестве главного инструмента палео-климатического анализа рассматриваются морские изотопные стадии, которые выведены из графиков соотношения изотопов кислорода 16О/18О в разрезах низкоширотных океанических карбонатов. Эти данные, к сожалению, невозможно напрямую использовать для большинства континентальных осадков. Поэтому важнейшая задача сегодня — это увязка региональных климатических и возрастных данных
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра региональной геологии и истории Земли, профессор; e-mail: [email protected]
2 В настоящее время пенсионер.
3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра региональной геологии и истории Земли, магистрант; e-mail: [email protected]
4 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра региональной геологии и истории Земли, профессор; e-mail: а[email protected]
с Международной хроностратиграфической шкалой четвертичного периода, т.е. со шкалой морских изотопных стадий.
Идеология морских палеоклиматических исследований основана на предположении основателя химии изотопов Х. Юри о зависимости изотопного соотношения 16О/18О в кальците раковин морских организмов от температуры их образования [Цгеу, 1947]. Его сотрудник Ч. Эмилиани на основании анализа керна скважины в Карибском море построил первый продолжительный график изотопных соотношений [ЕтШат, 1955], пронумеровал максимумы и минимумы на графике, начиная с голоцена, и назвал их изотопными стадиями. Все нечетные морские изотопные стадии (МИС) соответствуют температурным максимумам (потеплениям), а четные — минимумам (похолоданиям). Как показали дальнейшие исследования, изотопный состав кислорода морской воды связан не столько с локальными, как предполагал Х. Юри, сколько с глобальными характеристиками климата, выраженными объемом открытых льдов на планете ^ИаскМоп, 1967].
В 2005 г. Л. Лисицки и М. Реймо опубликовали эталонную изотопную шкалу, которая обобщает 57 опорных разрезов, коррелированных с детальными Ц—ТИ-датировками и выверенных по астрономическим данным [Ы81еск1, Raymo, 2005]. Эта шкала вошла в последнюю Международную геохронологическую шкалу квартера и фактически стала ее фундаментом (рис. 1).
О 200 400
Время, тыс. лет
Рис. 1. Эталонный график 618О и морские изотопные стадии последних 450 тыс. лет. Верхняя часть изотопной кривой, использованной в Международной геохронологической шкале квартера, по [ЬшесЫ, Кауто, 2005]
Попытаемся проследить, на каких основаниях можно сопоставить морские и континентальные климатические события четвертичного времени,
используя для анализа некоторые классические и новые разрезы толщ, сформированных в последнее межледниковье на территории Западной Европы, Восточно-Европейской равнины, Западной Сибири и Южного Урала.
Общая характеристика последнего межледнико-вья. С последним межледниковьем соотносят такие известные и хорошо изученные горизонты, как мику-линский в европейской части России, казанцевский в Сибири, стрелецкий на Урале, карангатский в Причерноморье, эемский в Западной Европе, сангамонский в Северной Америке. Эти осадки всюду начинают завершающий этап плейстоцена: верхний плейстоцен Международной шкалы, верхний неоплейстоцен российской шкалы и т.д. Его климатической характеристикой является быстрое и резкое потепление после предпоследнего (penultimate) оледенения, которое в Центральной России называется московским, а в Европе — заальским. Вековые температуры в эемское-микулинское время значительно превосходили голоценовые, вся средняя Европа от Бискайского залива до Южного Урала была областью развития широколиственных лесов. Один из базовых методов корреляции континентальных отложений последнего межледниковья сводится к сравнению хода сукцессии лесного покрова после холодной степной фазы конца среднеплейстоценового ледниковья.
Центральная и Северо-Западная Европа. Эемские отложения установлены в долине р. Эем еще в конце XIX в. как морская толща с крупными теплолюбивыми средиземноморскими и лузитанскими моллюсками [Harting, 1874]. Со временем морские отложения эема были скоррелированы с межледниковыми отложениями, залегающими между гляциальными комплексами варте (верхняя часть заале) и позднеплейстоценовым вейхзелем. Климатические характеристики эемских толщ изучены по множеству опорных разрезов.
Обобщение спорово-пыльцевых диаграмм эемских отложений Центральной Европы (рис. 2, А, Б) показывает слегка варьирующую основную последовательность доминирующих форм древесной растительности: можжевельник, ива ^ береза ^ сосна (быстрое потепление); вяз ^ дуб ^ орешник ^ тис ^ липа ^ граб (оптимум межледниковья); пихта ^ ель ^ береза, сосна (многостадийное похолодание). В противофазе с древесными видами развиты злаковые и полыни, в стадию похолодания резко увеличивается роль водных растений (плаунов, водных лютиков и папоротников).
В целом спорово-пыльцевые спектры отложений европейского эема отражают необыкновенный параллелизм в развитии лесного покрова после предпоследнего оледенения во всей Центральной и Северной Европе. Схемы сукцессии, созданные еще в 20-е гг. прошлого века, с небольшими вариациями повторяются во вновь изученных разрезах, поэтому палино-зональность разных разрезов удается более или менее удачно свести к единой схеме [Turner, 2000; Kukla et
Рис. 2. Типичные эемско-ми-кулинские спорово-пыльцевые спектры: А — эемская часть плейстоценовой толщи в вулканическом кратере Прокло (Центральный массив, Франция), по [Reille, de Beaulieu, 2005] с изменениями; выборочные, преимущественно древесные формы; Б — классический разрез торфяного болота Гранд Пиль (Вогезы), по [Rus-seau et al., 2007] c изменениями; выборочные, преимущественно древесные формы; В — Рославль (Смоленская область), парастра-тотип микулинского горизонта, по [Гричук, 1989; История..., 1998], с изменениями
а1., 2002; Т2еёаЫ8, 2003]. В целом растительный покров меняется от позднеледникового (палинозона с доминантными березой, сосной) к раннеумеренному (дуб ^ орешник ^ тис), позднеумеренному (граб ^ пихта), послеумеренному (сосна+граб, сосна) и завершается раннеледниковым (полынь, маревые). В большинстве разрезов в палинозонах оптимума встречается пыльца самшита, бука, плюща, облепихи и других средиземноморских форм.
Палинологические характеристики европейского эема были использованы Н. Шеклтоном [Shackle-ton et al., 2003] для прямой корреляции последнего межледниковья со шкалой МИС по результатам изучения керна скважины MD95-2042, пробуренной в море юго-западнее Португалии. В породах разреза определялись как изотопные соотношения в раковинах фораминифер, так и спорово-пыльцевые спектры. Основание эема (рис. 3) оказалось сущест-
10 °с
100
110
120
130 140
Время, тыс. лет
Рис. 3. Сопоставление графиков 5 О для морских карбонатов (бентосные и планктонные фораминиферы) со спорово-пыльцевой диаграммой в керне прибрежной скважины МЛ95-2042, по [БИак^оп е! а1., 2003] с изменениями
венно моложе основания МИС 5, в действительности оно попадает на «плато» МИС 5 — подстадию 5е (температурный оптимум эема), в течение которого мировой уровень моря мог быть на несколько метров выше современного. Окончание эемского межледниковья (по крайней мере в Португалии) находится в пределах подстадии 5ё.
Восточно-Европейская равнина. В качестве аналога эема на Восточно-Европейской равнине рассматривается микулинский горизонт — нижний горизонт верхнего неоплейстоцена российской шкалы квартера. Отложения представлены аллювиальными, озерными, болотными образованиями, почвами. В области распространения валдайского ледника микулинские отложения залегают между московской и валдайской моренами, а южнее этой области участвуют в строении 2-й террасы речных долин. Страто-типический разрез микулинского горизонта описан в
Смоленской области и известен с начала XX в. Микулинское межледниковье, подобно эемскому времени в Европе, характеризуется резко выраженным климатическим оптимумом, во время которого вся средняя полоса Русской равнины была занята зоной широколиственных лесов [Гричук, 1961]. Леса микулинского времени существенно отличались от современных дубрав юга Подмосковья и были аналогичны нынешним смешанным дубовым лесам с грабом в Приднестровье и Молдавии [Бреслав, 1971]. В большинстве разрезов микулинских отложений основная масса палиноморф представлена пыльцой орешника и ольхи, на фоне которых прослеживается четкая последовательность доминирующих древесных форм, максимумы которых сменяются снизу вверх в последовательности дуб ^ вяз ^ липа ^ граб (рис. 2, В). Для оптимума микулинского межледниковья также характерны некоторые водные растения, например кувшинка Brasenia, которая в настоящее время в Европе не произрастает, но встречается в эемских разрезах [Turner, 2000].
По данным из более северных разрезов на Валдайской возвышенности [Бреслав, 1971; Novenko, Zuganova, 2010], палиноморфы из нижних слоев межморенной (микулинской) толщи демонстрируют типичную для этого времени сукцессию широколиственных сообществ — с преобладанием дуба и вяза, с участием липы, клена, ясеня, ольхи и орешника в первую половину интергляциала, а граба в оптимуме. Во вторую половину межледниковья постепенное охлаждение и увеличение влажности привели к развитию темнохвойных сообществ. Первая после оптимума эпоха охватывала несколько коротких этапов охлаждения и слабых климатических потеплений, климат в переходную фазу между микулинским меж-ледниковьем и валдайским оледенением был крайне нестабильным.
Сопоставление микулинских и эемских климатических характеристик не оставляет сомнения, что оптимум микулинского межледниковья соответствует субстадии МИС 5e, а этапы последующего неравномерного похолодания — подстадиям 5d, 5c, 5b, 5a. Эти сопоставления приняты в существующей схеме стратиграфии четвертичных отложений центральных районов России.
Западная Сибирь в позднем неоплейстоцене и голоцене отличалась от Европы более холодным климатом, заметным южным смещением климатических
зон и отсутствием широколиственного лесного пояса. С микулинским горизонтом здесь сопоставляется ка-занцевский горизонт, стратотип которого находится на севере территории и представлен в морских фациях. Континентальные комплексы казанцевского горизонта включают аллювий 4-й надпойменной террасы, озерно-аллювиальные и коллювиальные отложения. Разрезы этих отложений содержат спектры темно-хвойной тайги и сопоставляются с МИС 5е [Волкова и др., 2009]. Это сопоставление представляется логичным, хотя прямыми данными не подтверждено. Вышележащие образования муруктинского горизонта на большой части ледниковой зоны состоят из двух морен и разделяющих их морских (на севере) и озерно-ледниковых (в центральной части) образований. Учитывая трехчленное строение толщи, не исключено, что осадки муруктинского горизонта начали отлагаться в субстадии МИС 5ё—5а и продолжали формироваться в МИС 4 [Волкова и др., 2009].
Южный Урал находится в пограничной области между европейскими и сибирскими климатическими провинциями, в далекой внеледниковой зоне. Осадки последнего интергляциала известны здесь в основном в аллювиальных фациях. Уникальность аллювия для идентификации древних климатических обстановок заключается в том, что аллювиальные постройки являются продуктом направленной климатической эволюции и, следовательно, климатическими индикаторами [Тевелев, 2014]. Довольно сложная модель
формирования аллювиальной постройки (рис. 4) основана на хорошо проверенном предположении, что развитие аллювия каждой террасы начинается в теплое и влажное время (межледниковье), а заканчивается в холодное и сухое (ледниковье). На Южном Урале осадки последнего межледниковья выстраивают основание 2-й надпойменной террасы («теплый» стрелецкий горизонт, эквивалентный микулинскому), а завершается террасовый разрез «холодным» хан-мейским горизонтом. Спорово-пыльцевые спектры стрелецких отложений на Южном Урале лесостепные и лугостепные [Объяснительная..., 1996; Стефанов-ский и др., 2003].
Наши исследования множества разрезов южноуральского аллювия подтверждают этот вывод [Тевелев и др., 2006, 2009]. Отложения камышловской террасы по палинологическим характеристикам лишь отчасти напоминают основные особенности микулин-ского горизонта в Центральной России. В их спектрах превалируют кустарниково-травянистые группировки, иногда с ксерофитным уклоном. Содержание пыльцы широколиственных пород (граб, лещина, дуб, вяз, липа, клен, ясень) редко превышает 25%, почти непременно присутствуют полыни и лебедовые. В верхней (ханмейской) части разреза обильна пыльца кедровой сосны, присутствует пыльца ели, сосны, березы, много пыльцы разнотравья и полыни.
Опорный разрез Коноплянка (03-7813). Один из наиболее представительных разрезов стрелецко-
МИС 4
Рис. 4. Климатическая модель формирования аллювия в первую половину позднего неоплейстоцена: А — аллювиальный цикл в долинах умеренного климатического пояса начинается при начальном потеплении, когда из тающих ледников высвобождается большое количество воды, а базисы эрозии остаются еще низкими. Исходные врезы заполняются грубым инстративным аллювием; Б — ближе к оптимуму долина уравновешивается, образуется широкий нижний слой обстративного аллювия; В — в условиях неравномерного осушения и снижения температуры аккумулируется многоэтажный и полифациальный комплекс констративного аллювия; Г — при очередном похолодании и уменьшении водности реки накапливается самый верхний горизонт тонкозернистых пород, содержащих эоловые класты, заносимые из перигляциаль-ной области. Справа — вариант соответствия динамических фаз и МИС
МИС 5а, Ь, с, с1
МИС 5е оптимум
МИС 5е разогрев
Рис. 5. Спорово-пыльцевая диаграмма разреза Коноплянка (Южный Урал)
ханмейского аллювия изучен нами в Коноплянском обнажении, вскрытом в уступе 2-й надпойменной террасы руч. Акмулла (истоки р. Караталы-Аят) примерно в 35 км юго-западнее г. Карталы. Разрез многокомпонентный, как минимум с двумя почвенными горизонтами, с преобладанием русловых фаций в верхней части разреза и пойменных фаций в нижней (рис. 5). В двух расчистках вскрыта следующая последовательность слоев (сверху вниз):
1) почвенный горизонт — алевриты темно-серые, рыхлые, сыпучие, с вертикальной отдельностью, держат стенку и карниз, нижний контакт волнистый, мощность 0,6 м;
2) пески гравийно-галечные, глинистые, песочно-серого цвета. Нижний контакт врезной, подчеркнут слоем оторфованных суглинков, мощность 0,3 м;
3) пески средне-крупнозернистые, полимикто-вые, однородные, с редкой мелкой галькой и щебнем. Мощность переменная до 0,25 м;
4) пачка суглинков, белесых и рыхлых, карбо-натизированных, с линзами песка, представляют, видимо, погребенную почву, мощность до 0,2 м;
5) гравийники рыхлые, встречно-косослоистые, с прослоями грубого песка и тонким слоем темных глин в основании. Нижний контакт врезной, мощность до 0,18 м.
Спорово-пыльцевые спектры слоев 2—5 указывают на господство степей с ксерофитами (полынь, маревые, эфедра), позже на слабозадернованных местообитаниях широко распространялись цикориевые, по долинам песчаные грунты были заняты сосновыми борами. Постоянное присутствие кустарниковых берез, цикориевых, появление холодолюбивого плауна
Ьусороёшш аррге88иш указывает на похолодание климата;
6) пески тонкослоистые, преимущественно косо-слоистые, иногда плойчатые, мощность до 0,25 м.
Преобладали березовые леса с участием сосны, дуба, лещины, вяза с покровом из злаков, существовали сухие местообитания с полынно-злаковыми степями в условиях некоторого потепления климата;
7) глины темно-бурые, плотные, с линзами сыпучих песков, мощность до 0,18 м;
8) пачка песков серых, полого-косослоистых, разнообразных по составу и цвету, в целом рыхлых. Нижний контакт постепенный, мощность 0,4 м;
9) пески тонкослоистые, рыжеватые, практически параллельнослоистые, с мощной линзой буровато-серых глин (возможно принадлежащих фации экрана), мощность до 0,35 м;
10) пески гравийные, буроватые, тонкослоистые, со слойками более глинистых и более темных песков, в целом параллельно-слоистые, мощность 0,5 м.;
11) гравийники белесые, полимиктовые, промытые, пологокосослоистые, мощность 0,12 м.
Спорово-пыльцевые спектры слоев 7—11 отражают распространение сначала степей с ксерофитами (полынь, маревые, эфедра), позже — лесостепей с березово-сосновыми лесами, которые сменили лесостепи с березовыми лесами и зарослями кустарниковых берез, затем господствовали открытые местообитания с разнотравно-злаковыми степями. Постоянное присутствие цикориевых связано с редкозадернованными местообитаниями, а зеленых мхов и прибрежно-водных растений — с озерами и болотами;
12) пески бурые, глинистые, однородные, с кварцевой галькой, мощность 0,45 м.
Широко распространялись сосновые боры с участием березы и широколиственных пород с покровом из злаков и разнотравья, по понижениям — зелено-мошные болота. Породы, вероятно, сформировались в межледниковье в достаточно влажных, умеренно теплых условиях;
13) глины палево-серые, пятнистые, видимая вскрытая мощность 0,15 м.
Господствовали ксерофитные степи с полынью, маревыми, эфедрой, а по долинам — березово-сосновые леса с участием граба, липы, дуба с покровом из злаков и лесолугового разнотравья, вблизи водотоков — ольха, вяз.
Разрез подстраивается вниз в соседней расчистке, где в уступе той же террасы вскрыты (сверху вниз);
14) погребенная почва — жесткие суглинки, вверху темно-серые, к низу осветленные, с вертикальной отдельностью, мощность 0,22 м.
Содержание пыльцы широколиственных пород, представленных только грабом, достигает 10%. Среди хвойных присутствует пыльца не только обычных сосен и кедровой сосны, но и экзотических сосен подродов Нар1оху1оп и Diploxylon. Лиственные породы представлены березой. Много пыльцы злаков и разнотравья, единична пыльца полыни, маревых. В группе спор единичны споры зеленых мхов и папоротников. Спектры отражают распространение лесостепей из березняков с грабом, сосной, кедровой сосной с покровом из злаков, разнотравья, папоротников. Появление прибрежноводных растений связано с озерами;
15) суглинки белесые, с полу- и полностью разложившимся мелким щебнем, с редкой, но контрастной вертикальной отдельностью, неяснокосослоистые. Нижний контакт корытообразный, мощность 0,8 м;
16) пески сильноглинистые, тонко-мелкозернистые, рыжие, с прослоями и линзами более светлых и более грубых песков. Вниз породы буреют и становятся более глинистыми. Нижний контакт неотчетливый, мощность 0,5 м.
В образцах из слоев 16 и 15 количество пыльцы древесных и кустарниковых увеличивается до 45—57%, много разнообразной по составу (граб, ясень, дуб, лещина, липа, орех) пыльцы широколиственных пород (20,8%). Лиственные породы (18%) представлены березой, ольхой, ивой. Хвойные породы в слое 15 составляют 16% и представлены не только обычными сосной и елью, но и экзотическими породами — елью секции Отопса, сосной подрода Нар1оху1оп и сосной секции Таеёа. В группе пыльцы травянистых и кустарничковых много пыльцы злаковых (15—21,8%), единична пыльца полыни, маревых, разнотравья (астровые, цикорие-вые, подорожниковые, крапивные, горечавковые, свинчатковые). Среди спор отмечены споры зеленых мхов. Спорово-пыльцевые спектры свидетельствуют
о распространении лесостепей из березняков с грабом, дубом, липой, подлеском из лещины с участием экзотических сосен и елей, покровом из злаков, разнотравья, осок, вдоль рек — заросли ольхи и ивы. Породы могли сформироваться во время оптимума межледниковья в наиболее мягких климатических условиях;
17) суглинки и тяжелые глины пятнистые, охристо-палево-белесые. Вскрытая мощность 0,6 м.
В общем составе спорово-пыльцевых спектров преобладает пыльца травянистых и кустарничковых (80,4%), пыльца древесных и кустарниковых составляет 16,8%, на споры приходится 2,8%. Спорово-пыльцевые спектры отражают распространение березовых редколесий с участием дуба и граба, ели, пихты, экзотических сосен, с подлеском из лещины, в покрове присутствуют злаки, разнотравье, папоротники. Сухие и редкозадернованные местообитания занимали полынь, маревые, свинчатковые, цикориевые. Присутствие верблюдки и камфоросмы среди маревых указывает на засоленные грунты.
Общая описанная мощность разреза около 5,85 м.
Используя представленную выше палеогеографическую интерпретацию пород разреза, основанную как на собственных выводах, так и на интерпретации сходных палиноспектров, предложенных другими исследователями [Волкова и др., 1988; Болиховская, 1995], а также данные о литофациальных характеристиках компонентов разреза (рис. 6), можно определенно отметить, что в разрезе четко выделяются две части. Нижним слоям разреза, включая нижнюю погребенную почву, отвечает наиболее теплый этап межледниковья, вероятно соответствующий его оптимуму. Несмотря на то что количество пыльцы широколиственных растений не превышает индивидуально для каждого вида нескольких процентов, последовательность их доминирования точно такая же, как в восточноевропейских (микулинских) и западноевропейских (эемских) разрезах: дуб ^ вяз ^ (граб + ольха) ^ граб. Начинается этот этап березово-широколиственным редколесьем, которое сменяется широколиственной лесостепью и завершается озерной лесостепью. Этот этап мы сопоставляем с подстадией МИС 5е.
Верхней части разреза отвечает общее неравномерное похолодание, наиболее выраженное в начале и в конце этого интервала, когда полностью отсутствовали широколиственные формы, господствовали сосны, а в травяном покрове важнейшую роль играли полынь и галофиты. В среднем интервале верхней части разреза наблюдались странные неравновесные ценозы, в которых карликовая и кустарниковая береза соседствует с грабом и орешником. В европейских и валдайских разрезах такие спектры отвечают поздней части стадии МИС 5. Мы также выделяем здесь последовательность подстадий 5ё (наиболее холодный эпизод), 5с, 5Ь и 5а. Самую верхнюю часть разреза, до завершающего почвенно-иллювиального ком-
Рис. 6. Сводная климатическая диаграмма разреза Коноплянка (Южный Урал): пыльца древесных растений — графики содержания пыльцы древесных форм и последовательность появления широколиственных растений; ЛФ — литофации аллювиальных отложений; ДФ — динамические фазы аллювия; палеообстановки — климатические обстановки развития аллювия; МИС — морские изотопные
стадии и подстадии
плекса, мы относим к холодной ханмейской стадии МИС 4.
Опорный разрез Карантрав (12-7059) изучен в северной горной части Южного Урала, в правом борту руч. Карантрав, входящего в бассейн Большого Ика, примерно на 300 км севернее предыдущего. Географическое положение долины Карантрава предполагает достаточно суровые климатические условия, более близкие к Западной Сибири, нежели к Европейской равнине. В этой части Южного Урала отложения 2-й террасы довольно редки, в основном они размыты во вторую половину позднего неоплейстоцена, когда поднятие региона спровоцировало интенсивную эрозионную деятельность. В целом породы разреза имеют лёссовидный облик, с отдельными горизонтами потоковых фаций и, видимо, погребенных почв.
В полностью обнаженном вертикальном 5-метровом уступе «красноцветной» террасы описан следующий разрез (сверху вниз):
1) почвенный горизонт: суглинки темно-серые, буроватые, песчанистые, с остатками растительности, нижний контакт неровный, мощность 0,4 м.
Почвенный горизонт перекрывает пачку лёссовидных суглинков, имеющих пойменный облик, расслоенных двумя (в северной части обнажения тремя) пачками горизонтально-слоистых пород потоковых фаций;
2) суглинки бурые, лёссовидные, жесткие, с выраженной вертикальной отдельностью, мощность 0,45 м;
3) горизонтально-слоистые, иногда ветвящиеся суглинки и пески под ними, более темные и серые, чем вышележащие породы. Образуют небольшой округлый карниз, это, вероятно, пойменный поток типа притеррасной речки, авульсии или мелкой протоки, мощность 0,20 м;
4) второй горизонт суглинков с вертикальной отдельностью, мощность 0,35 м;
5) вторая пачка горизонтально-слоистых и ветвящихся суглинков и глинистых песков буровато-серого цвета, мощность 0,20 м;
6) третий горизонт лёссовидных суглинков (самых прочных), слегка пористых, с ходами обугленных корней, мощность 0,50 м;
7) ниже с резкой границей залегает пачка русловых образований, выполняющих пологий врез канального типа. Они состоят из набора косых слоев песков, гравийников, суглинков и глин, линз песков разного облика и размера, сухих супесей и песков. Общая структура линзовидно-косослоистая, мощность до 0,50 м;
8) под горизонтом руслового аллювия по четкой пологоволнистой границе залегает пачка полосатых суглинков, в целом оранжево-бурых, с тонкими белесыми прослоями, мощность 0,80 м;
9) суглинки песчанистые, оранжевые, однородные, но с отдельными наклонными линзами песков и гравийников глинистых, мощность 0,60 м;
10) крупная линза слегка глинистых песков, в ее осевой части пески чистые, рыхлые, по периферии глинистые, мощность 0,20 м;
11) глины бурого цвета, горизонтально-слоистые, пластичные, мощность 0,6 м;
12) глины и суглинки оглеенные, влажные, полосатые. Оглеены, видимо, самые чистые глины, а более песчанистые сохраняют первичный облик. Породы уходят под урез, их видимая мощность 0,40 м.
Общая мощность описанного разреза 5,25 м.
Спорово-пыльцевые спектры разреза Карантрав. Изучение спорово-пыльцевых спектров разреза Ка-рантрав показало, что в разрезе четко выделяется 7 палинозон, отличающихся количеством спор и пыльцы, их соотношением, относительным количеством пыльцы деревьев, кустарников и трав, а также набором растительных форм (рис. 7).
Палинозона k1 соответствует слою 11. В общем составе спорово-пыльцевого спектра преобладает пыльца травянистых и кустарничковых (63,7%), пыльца древесных и кустарниковых составляет 33,4%, на споры приходится 2,9%. Обильна пыльца разнообразных астровых (до 9 форм), единичны маревые (до 4 форм), злаки. Древесная растительность представлена пыльцой хвойных (сосна, ель, кедровая сосна), широколиственных (граб), кустарников (волчеягодник, калина). Были широко распространены злаково-разнотравные степи, небольшие площади занимали маревые группировки. По долинам могли присутствовать елово-сосновые редколесья. Глины нижней части разреза, вероятно, сформировались в термогидротическую стадию микулинского межлед-никовья.
Палинозона k2 соответствует слоям 8, 9 и 10. В нижней части обильна пыльца разнотравья, представленная пыльцой астровых (до 6 форм), цикорие-вых, гвоздичных, бобовых, единична пыльца маревых. В группе древесных единична пыльца сосны, пихты, широколиственных (дуба) и кустарников. Присутствуют споры плаунов. Господствовали разнотравные степи. Появились цикориевые обитатели нарушенных грунтов. По долинам произрастали сосновые редколесья с участием пихты и дуба, с подлеском из волчеягодников, покровом из плаунов. В верхней части палинозоны в спорово-пыльцевых спектрах появляется пыльца кустарниковых берез, в том числе Betula sect. Nanae. Хвойные представлены пыльцой сосны, ели (в том числе sect. Omorica), пихты. Единичны широколиственные граб и вяз. В группе травянистых присутствует пыльца астровых, маревых, а также переотложенные миоценовые формы. Постоянное присутствие кустарниковых берез и ксерофитов (маревые) указывает на похолодание. Участие в сосновых редколесьях ели и пихты отражает некоторое увлажнение климата.
Палинозона k3 соответствует слою 7. В спектрах преобладает пыльца травянистых, представленных астровыми (до 4 форм), цикориевыми, ворсянковыми, ситниковыми, маревыми (до 4 форм), полынью. Среди древесных преобладают хвойные (сосна, кедровая сосна, ель секции Ошопса). Единична пыльца березы, кустарниковой березы, широколиственных растений (граб, лещина). Широко распространялись злаково-разнотравные степи, меньшие площади занимали марево-полынные группировки. Появились березово-сосновые редколесья с участием кедровой сосны, граба, с подлеском из кустарниковых берез, лещины. Русловые образования слоя 7 формировались, видимо, во время потепления.
Палинозона М соответствует слою 6. В спорово-пыльцевых спектрах много пыльцы разнотравья, которое представлено астровыми (до 6 форм), цико-риевыми, ворсянковыми, единична пыльца полыни и злаков. Среди древесных больше всего пыльцы сосны и кустарниковых берез, единична пыльца ели и граба. Присутствуют споры папоротника сем. Ро1уроШаесеа. Отмечена переотложенная пыльца меловых ТгиёороШ8. Господствовали злаково-разнотравные степи, меньшие площади занимали полынные сообщества. Слабозадернованные местообитания заселялись цикориевыми. По долинам могли встречаться сосновые редколесья с участками ели и граба и ерниковые формации. Лёссовидные суглинки формировались, видимо, в условиях, близких к перигляциальным.
Палинозона k5 соответствует слою 5. Группа пыльцы древесных разнообразна за счет появления пыльцы березы и широколиственных пород (граб, лещина, вяз). Из хвойных присутствует пыльца сосны и пихты. В группе травянистых преобладает пыльца разнотравья (астровые), единична пыльца полыни. На открытых местообитаниях распространялись разнотравные степи и марево-полынные формации, а по долинам — березовые редколесья с участками граба, вяза и подлеском из лещины, а также сосновые редколесья с участками пихты. Суглинки формировались, вероятно, в этап потепления.
Палинозона k6 соответствует слоям 2, 3 и 4. В спорово-пыльцевых спектрах больше всего пыльцы разнотравья (астровые, зонтичные, ворсянковые). Единична пыльца злаковых, осоковых, полыни, разнообразны маревые (до 3 форм). Среди древесных преобладает пыльца кустарниковых берез и берез. Хвойные представлены пыльцой сосны, единична пыльца широколиственных — граба, липы. Усиление роли ксерофитных кустарниковых берез свидетельствует об относительно континентальном, сухом и холодном климате. Суглинки сформировались, вероятно, во время похолодания среднего валдая.
Палинозона k7 отвечает современной (голоценовой) почве и отражает состав современной растительности. Широко распространены разнотравно-злаковые степи, меньше марево-полынных формаций. Обширный
Ol I
CO
N> _l_
о Ш,
K>
7Г CJ
7-
7Г
o>
г
T
T~
T
"V
Trees&Srubs
Herbs
Spores Picea, Abies
Pinus
Betula sect. Nanae
Betula sect. Albae
Alnus
Carpinus
Corylus
Quercus
Tilia
Ulmus
Poaceae
Chenopodiceaea
Artemisia
Разнотравье
T) Caryophyllaceae
О
T) Fabaceae
О
И] Dipsacaceae
Asteraceae
Г| Cichoriaceae
7\ Bryales
7J Lycopodium
CO M
Si
D" I - О
т щ sto^ KHJOiroaj > азэ vi-нл "яэсж нхэаа
Рис. 8. Литологические, минералогические и климатические характеристики разреза Карантрав
древесный покров представляли березово-сосновые леса с участием ели, кедровой сосны, граба, липы. По берегам водотоков произрастали заросли ольхи.
Таким образом, в палинозонах 1, 3 и 5 обильны спектры древесной растительности. В нижней зоне это ель, пихта и береза с редкими широколиственными формами (граб, липа, вяз, дуб); в зоне 3 — преимущественно сосна и кустарниковые виды березы с редким грабом и орешником, а в зоне 5 — кустарниковые березы с редким грабом и сосной. Таким образом, даже при минимальном содержании пыльцы широколиственных форм прослеживается тот же порядок сукцессии, что и в более западных территориях. В палинозонах 2, 4 и 6 древесные па-линоморфы очень редки, господствуют степные и пионерные травянистые группировки (астровые с полынью, маревые, разнотравье и пр.).
Накопление нижней, наиболее «теплой» части разреза, видимо, происходило в оптимуме стрелецкого (микулинского) межледниковье (рис. 8). В таком случае средняя и верхняя части разреза могли образоваться во время двух похолоданий и двух потеплений второй половины микулинского времени, а также заключительного — ханмейского — холодного времени. Мы предполагаем, что эта последовательность соответствует климатическим эпизодам стадии МИС 4 (палинозона k6) и подстадиям МИС 5а (к5), 5Ь (^4), 5с ^3), 5ё (к2) и 5е (к1). Палиноспектры отложений 1-й и пойменной террас региона довольно резко отличаются от приведенных выше, что закрывает возможность для идентификации в этом разрезе поздневалдайских уровней.
Заключение. Стадия МИС 5е отвечает в континентальных отложениях Евразии нижней части верхнего
плейстоцена (ЮСС)=неоплейстоцена (МСК). В эту довольно короткую (12—18 тыс. лет) эпоху температурного оптимума сформировались референтные горизонты и толщи последнего межледниковья (эемский, микулинский, стрелецкий, казанцевский, карангатский и др.). Температурные характеристики оптимума различались вдоль современного умеренного пояса очень заметно. Отвечая усилению кон-тинентальности климата в восточном направлении, растительные ассоциации, сформированные в МИС 5е на территории степных и тундровых ландшафтов предпоследнего ледниковья, изменились от широколиственных средиземноморских в Западной Европе на широколиственные прикарпатские на ВосточноЕвропейской равнине, а затем на широколиственно-степные на Южном Урале и темнотаежные группировки Западной Сибири. Толщи, перекрывающие отложения оптимума последнего интергляциала и относимые обычно к последнему ледниковью, в большинстве случаев начали формироваться уже в подстадию МИС 5ё.
Во всех разрезах от Западной Европы до Южного Урала независимо от содержания пыльцы деревьев умеренного климата (единичные зерна — несколько процентов — несколько десятков процентов) примерно сохраняется единый порядок доминирования древесных форм в подстадию МИС 5е. В типичном случае этот ряд составляют можжевельник ^ береза ^ сосна (быстрое потепление перед оптимумом); вяз ^ дуб ^ орешник ^ тис ^ липа ^ граб (оптимум межледниковья); береза + сосна (начало многостадийного похолодания).
Аллювиальные толщи, соответствующие стадиям МИС 5—4, слагают 2-ю террасу речных долин, рас-
положенных южнее морены последнего ледниковья. В аллювии четко выделяются и по литологическим, и по палинологическим характеристикам три пачки: нижняя пачка, соответствующая относительно «теплым» осадкам оптимума межледниковья МИС 5е (инстративный и субстративный аллювий), ритмичная пачка констративного аллювия, соответствующая климатически изменчивому набору субстадий 5 а, 5Ь, 5с, 5ё, и завершающая пачка тонких аллювиально-делювиально-эоловых пород стадии МИС 4.
Ритмичные пачки пород констративного аллювия находят, таким образом, естественное климатическое объяснение. Климатические колебания четырех последних подстадий МИС 5 имели значительную
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Болиховская Н.С. Эволюция лёссово-почвенной формации Северной Евразии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1995. 270 с.
Бреслав С.Л. Четвертичная система. Геология СССР. Т. IV. М.: Недра, 1971. С. 489-636.
Волкова В.С., Камалетдинов В.А., Головина А.Г., Хази-на И.В. Стратиграфия четвертичных отложений Средней Сибири (Таймыр, Сибирская платформа) // Фундаментальные проблемы квартера: итоги изучения и основные направления дальнейших исследований: Мат-лы VI Всеросс. совещ. по изучению четвертичного периода. Новосибирск, 2009. С. 120-125.
Волкова В.С., Хлонова А.Ф., Кулькова И.А. и др. Микро-фитофоссилии и стратиграфия мезозоя и кайнозоя Сибири. Новосибирск: Наука, 1988. 216 с.
Гричук В.П. Ископаемые флоры как палеонтологическая основа стратиграфии четвертичных отложений // Рельеф и стратиграфия четвертичных отложений северо-запада Русской равнины. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 215 с.
Гричук В.П. История флоры и растительности Русской равнины в плейстоцене. М.: Наука, 1989. 183 с.
История плейстоценовых озер Восточно-Европейской равнины / Под ред. В.П. Румянцева. СПб.: Наука, 1998. 404 с.
Объяснительная записка к стратиграфическим схемам Урала (мезозой, кайнозой). Екатеринбург, 1996.
Стефановский В.В., Бородин А.В., Струкова Т.В. Корреляция аллювиальных и озерных отложений верхнего неоплейстоцена Южного Зауралья // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2003. Т. 11, № 4. С. 87-100.
Тевелев Арк.В. Надпотоковая эрозия, террасы вскрытия и динамическая интерпретация аллювиальных образований // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2014. № 1. С. 24-34.
Тевелев А.В., Георгиевский Б.В., Шилова Г.Н. Плиоцен-четвертичные флювиальные образования Восточно-Уральского плато // Фундаментальные проблемы квартера: итоги изучения и основные направления дальнейших исследований: Мат-лы VI Всеросс. совещ. по изучению четвертичного периода. Новосибирск, 2009. С. 578-580.
Тевелев А.В., Шилова Г.Н., Георгиевский Б.В., Гаври-лова Е.В. Четвертичные отложения восточного склона
амплитуду и заметно сказывались на водности долин и количестве обломочного материала, вносимого в долину. В каждую пару эпизодов потепления-похолодания, соответствующих либо подстадиям, либо их частям, в долине в малом масштабе проявлялся аллювиальный цикл с начальными «теплыми» врезами и латеральной аккумуляцией, «прохладной» агградацией и «холодной» пойменной планацией. При неоднородном окончании этого процесса в разных частях долины образовывались серии близких по высоте террас. Вероятно, именно это обстоятельство привело к тому, что различение 1-х надпойменных террас рек Южного Урала только по высоте иногда достаточно условно.
Южного Урала // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 2006. Т. 81, вып. 1. С. 37-51.
Kukla G., Bender M, Beaulieu J.-L. de et al. Last interglacial climates. USGS Staff Published Research. 2002. URL: http:// digitalcommons.unl.edu/usgsstaffpub/174 (дата обращения: 26.05.2012).
Emiliani C. Pleistocene temperatures // J. Geology. 1955. Vol. 63. P. 538-578.
Gradstein F.M, Ogg J.G., Schmitz M.D., Ogg G.M. The geologic time scale 2012. Elsevier, 2012.
Harland W.B., Armstrong R.L., Cox A.V. et al. A Geologic Time Scale 1989. Cambridge University Press, 1990. 263 p.
Harting P. De bodem van het Eemdal // Verslagen en Mededelingen van de Koninklijke Academie van Wetenschappen afdeling Natuurkunde II. 1874. Vol. 8. P. 282-290.
Lisiecki L, Raymo M.A. Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic S18O records // Paleoceanography. 2005. Vol. 20. PA1003. doi: 10.1029/2004PA001071.
Novenko E.Yu, Zuganova I.S. Landscape dynamics in the Eemian Interglacial and Early Weichselian Glacial epoch on the South Valdai Hills (Russia) // Open Geogr. J. 2010. Vol. 3. P. 44-54.
Reille M, Beaulieu J.-L. de. Long Pleistocene pollen record from the Proclaux Crater, South-Central France // Quaternary Res. 1995. Vol. 44, N 2. P. 205-215.
Russeau D.D., Hatte C, Duzer D. et al. Estimates of temperature and precipitation variations during the Eemian Interglacial: New data from the Grande Pile Record (GP XXI) // The climate of past interglacials. L., 2007. P. 231-238.
Shackleton N.J., Sänchez-Gonib M.F., Paillerc D, Lancelot Y. Marine isotope substage 5e and the Eemian Interglacial // Global and Planet. Change. 2003. Vol. 36. P. 151-155.
Shackleton N.J. Oxygen isotope analyses and Pleistocene temperatures re-assessed // Nature. 1967. Vol. 215. P. 15-17.
Turner C. The Eemian interglacial in the North European plain and adjacent areas // Geologie en Mijnbouw. 2000. Vol. 79. P. 217-231.
Tzedakis P. Timing and duration of last interglacial conditions in Europe: a chronicle of a changing chronology // Quaternary Sci. Rev. 2003. Vol. 22. P. 763-768.
Urey H.C. The thermodynamic properties of isotopic substances // J. Chem. Soc. 1947. Vol. 5. P. 562-581.
Поступила в редакцию 22.05.2014
