Основная цель исследования – реконструкция условий озерного осадконакопления и динамики развития природной среды для региона Молого-Шекснинской низменности (север Русской платформы) в позднем плейстоцене и голоцене.
Для достижения цели определены следующие задачи:
1. Литолого-фациальный анализ (визуальное описание, фотографирование, гранулометрический состав, мезоморфологическое исследование) озерных отложений и палеопочв.
2. Определение физических свойств озерных отложений и палеопочв (магнитная восприимчивость, плотность, содержание воды и др.)
3. Геохимические анализы озерных отложений и палеопочв (содержание органических и неорганических химических элементов, стабильных изотопов 13C и 15N)
4. Палеоботанические анализы озерных отложений и палеопочв (спорово-пыльцевой, палеокарпологический, изучение макроостатков) для реконструкции динамики растительных сообществ.
5. Датирование озерных отложений и палеопочв (конвенциональный 14C анализ, УМС радиоуглеродное датирование и ОСЛ датирование) и построение возрастных моделей исследованных разрезов.
6. Корреляция всех полученных результатов и построение детальной реконструкции палеоклиматических условий.
Заявленный набор лабораторных измерений в комплексе создаст фундамент для написания качественной диссертации и для продолжения научно-исследовательских проектов в данном регионе.
Новизна и актуальность исследования обусловлена несколькими причинами, связанными с пионерностью и комплексностью научно-исследовательских подходов и методов.
1. Северная часть Молого-Шекснинской низменности до настоящего времени остаётся практически неизученной в палеогеографическом смысле. Единичные палеонтологические находки и исследование поверхностной части отложений локализованы на очень ограниченных участках, и не получили развития для дальнейшего изучения местности. Заявленный проект внесет значимые уточнения в сделанные прежде в ходе геологической съемки СЗГУ дискретные описания четвертичного покрова, что позволит существенно и комплексно углубить понимание процессов, происходивших в Молого-Шекснинской низине на рубеже плейстоцена и голоцена.
2. Если на юге Молого-Шекснинской низменности в некоторых локациях выполнялись детальные исследования и корреляция возраста отложений абсолютными методами (радиоуглеродным и AMS), то для северной части (начиная с территории Дарвинского заповедника и до г. Бабаево) нет совершенно никаких данных об абсолютном возрасте отложений. Настоящее исследование предполагает комбинированный подход к оценке возраста отложений. В качестве базового подхода будет применяться конвенциональное 14C датирование, выборочно дополняясь AMS методом. В определенных случаях и при необходимости предполагается прибегнуть к OSL методу. Таким образом, совмещение этих трех вариантов позволит решить не только стратиграфическую задачу, но и методологически оценить аппликативность методов для района исследований.
3. К настоящему моменту в центральной части Молого-Шекснинской низменности, на территории Дарвинского государственного заповедника в ходе бурения верхних 10 метров отложений древнеозерной террасы был обнаружен горизонт погребенной почвы (палеопочвы). По своей сути эта находка является единственной в своем роде для северной части низменности. Датирование, геохимическая и палинологическая характеристика этой палеопочвы будет прогрессивным результатом и для стратиграфии севера Восточной Европы, и важным охраняемым объектом в составе природных комплексов Дарвинского заповедника.
4. Материалы, предназначенные для изучения в перечисленных лабораториях, отобраны из различных депозитов в пределах севера Молого-Шекснинской низменности. Помимо обследованных в марте 2018 года трех реликтовых озер, образцы донных отложений которых были проанализированы методом рентгено-флюоресценции в Кёльне, отбор образцов выполнялся также на кольцевых структурах неясного генезиса, на территории Дарвинского заповедника. Эти кольцевые структуры рассматривались Люхиным с соавторами (2016) в качестве импактных кратеров; однако обилие и разнообразие морфологии и морфометрии этих структур дают основания предполагать и иные варианты их происхождения (например, криогенная, палеотермокарстовая и др.). Некоторые точки бурения располагаются непосредственно на кольцевых валах этих структур, и там также была обнаружена палеопочва. Работа по заявленной теме дает возможность приблизиться к расшифровке эволюции как природной среды региона в целом, так и упомянутых кольцевых структур в частности, и обозначить курс для дальнейшего целенаправленного их исследования.
Получены первые надежные данные о хронологии важнейших климатических изменений конца последней ледниковой эпохи для северной части Молого-Шекснинской низменности (Вологодская область). Впервые для реконструкции климатических изменений района исследований были применены сверхточные физико-химические измерения и надежное определение возраста донных отложений малых озёр. Установлено, что переход к современной тёплой (межледниковой) эпохе происходил поэтапно и неравномерно. Несколько кратковременных «холодных» интервалов чередовались с «тёплыми» в конце последней ледниковой эпохи. Наиболее выраженные периоды потеплений ~14,0 кал.тыс.л.н. и ~13,3 – 12,6 кал.тыс.л.н. сопровождались незначительными понижениями уровня крупного приледникового водоёма, окончательный спуск которого происходил поэтапно в разных частях Молого-Шекснинской низменности с ~11.0 до ~9.3 кал.тыс.л.н. Задержки и паузы в потеплении, по всей видимости, обусловлены охлаждающим воздействием талых ледниковых вод, поступавших с бассейн с северо-запада, а также близостью полей неподвижного «мёртвого льда», которые сохранялись в районе исследований вплоть до конца позднеледниковья. Впервые для севера Молого-Шекснинской низменнсти было точно определено время резкого наступления теплых климатических условий современного межледниковья, которые окончательно установились около 11,8 – 11,7 кал.тыс.л.н. Одним из важнейших свидетельств наступления теплого климата является рост бипродуктивнсти озера и смена растительности в районе исследований, а именно обширное распространение древесных форм и появление высших водных растений.
Впервые были проведены геофизические и геологические исследования кольцевых форм рельефа на территории Дарвинского заповедника, происхождение которых до сих пор остается неустановленным и не согласуется с общепринятыми представлениями об эволюции природной среды Молого-Шекснинской низменности. Установлена последовательность разновозрастных горизонтов четвертичных отложений до глубины 100 метров, с высокой детальностью в верхних 20 метрах. Геофизические данные не выявляют схожих погребенных структур, симметричных видимым кольцевым формам рельефа. В результате бурения поверхности кольцевых образований был обнаружен погребенный органогенный горизонт, возраст которого совпадает с последним кратковременным потеплением в серии климатических колебаний конца ледниковой эпохи (~13,2 – 12,8 кал.тыс.л.н.). Тем не менее, сам органогенный горизонт и результаты геофизических измерений на сегодняшний день не позволяют однозначно установить происхождение и возраст кольцевых форм рельефа, для чего будут предприняты новые исследования. Кольцевые структуры Дарвинского заповедника представляют собой геологические реликты, не имеющие аналогов на северо-западе России, во многом благодаря их великолепной сохранности и выраженности в ландшафтной структуре. Каждая из рассматриваемых гипотез их генезиса в случае подтверждения в значительной степени повысит их научный потенциал в качестве объектов геонаследия.
Северная часть Молого-Шекснинской низменности впервые исследовалась с позиции палеоклиматической реконструкции позднеледникового времени с применением точных аналитических методов. Для реконструкции использовались колонки из трёх малых озёр (Белое, Хотавец, Погоское) в разных секторах района исследований, благодаря чему была получена непрерывная летопись палеогидрологических, палеоклиматических и палеоэкологических изменений начиная с середины позднеледниковья до позднего голоцена. С помощью непрерывного рентгенфлуоресцентного сканирования колонок донных отложений, сопровождаемого дополнительными физико-химическими анализами и радиоуглеродным AMS-датированием была определена последовательность циклических изменений климата в позднеледниковье. Теплые климатические условия в центральной и северной частях Молого-Шекснинской низменности были отмечены ~14 кал.тыс.л.н. и ~13,3 – 12,6 кал.тыс.л.н., и соотносятся соответственно с бёллингом и аллерёдом. Длительная задержка в установлении мягкого климата в аллерёде связывается с охлаждающим воздействием широко распространенных полей мертвого льда. В центральной части Молого-Шекснинской низменности (оз. Хотавец) природно-климатические изменения в позднеледниковье подтверждены палинологическими исследованиями, выявившими экспансию древесной растительности и повышенную биопродуктивность озерных экосистем в аллерёде и с начала голоцена. Благодаря высокой точности измерений содержания литофильных элементов и гранулометрического состава отложений оз. Белого удалось выявить характерные короткопериодные изменения в накоплении аллохтонного вещества, ассоциируемые с холодными событиями ~13,5 кал.тыс.л.н. (средний дриас), ~13,1 кал.тыс.л.н. (осцилляция киларни/герцензее) и ~11,5 кал.тыс.л.н. (пребореальная осцилляция).
В позднем плейстоцене седиментация происходила в пределах бассейнов крупных приледниковых озер (Молого-Судского и Молого-Шекснинского). Сокращение площади крупных палеоводоёмов и снижение уровня воды прослеживается по изменениям в характере осадконакопления в начале голоцена (начало органогенного седиментогенеза), а также по отдельным геохимическим признакам (содержание Fe, соотношение Mn/Fe, содержание аутигенных минералов). Окончательное дренирование крупных озерных бассейнов и сокращение их площади до размеров, близких к современным, произошло в оз. Белом около ~11,0 кал.тыс.л.н., в оз. Хотавец около ~10,7 кал.тыс.л.н., в оз. Погоском около ~9,3 кал.тыс.л.н.
Отдельно были изучены погребенные органогенные слои и торфяные отложения специфических кольцевых структур неясного генезиса и прирусловых валов на территории Дарвинского заповедника (центр Молого-Шекснинской низменности). По результатам радиоуглеродного датирования, литологического и палинологического анализов погребенный органический горизонт формировался в пределах Моложского сектора Рыбинского водохранилища синхронно 13 240 – 12 850 кал.л.н. (аллерёд) и венчает озерную террасу Молого-Шекснинского водоема 96-100 м. Торфонакопление во внутренней части малых кольцевых структур началось в раннем голоцене, что подтверждается возрастом подошвы торфяных отложений в структурах Змейки (8350 ± 180 кал.л.н.) и Яна (10 990 ± 300 кал.л.н.), и подстилающих песков в последней (13,0 ± 0,9 тыс.л.н. по ОСЛ). По результатам электроразведочных работ и магнитной съемки на кольцевой структуре Бор-Тимонино не было выявлено соответствия структуры толщи четвертичных и дочетвертичных пород видимым радиально-кольцевым морфоскульптурам. В совокупности предварительные результаты геохронологических и геофизических исследований позволяют допустить меньшую вероятность импактной версии генезиса кольцевых структур и повышают вероятность проявления ледниковых и криогенных факторов в их образовании.
Федоров Григорий Борисович, к.г.н., доцент кафедры геоморфологии – руководство, координация лабораторных работ, составление стратегии лабораторных работ, интерпретация результатов геохронологических и геохимических исследований, обеспечение публикационной активности
Садоков Дмитрий Олегович, младший научный сотрудник НИЧ Института наук о Земле – составление стратегии и исполнение полевых работ на озерах и кольцевых структурах Молого-Шекснинской низменности, проведение лабораторных работ в Университете Кёльна, Университете Гамбурга, СПбГУ, инициация и согласование совместных полевых и лабораторных работ совместно со сторонними научными учреждениями, обеспечение публикационной активности
| Acronym | RFBR_ASP_2019 |
|---|
| Status | Finished |
|---|
| Effective start/end date | 1/10/19 → 30/09/21 |
|---|
