На главную

С.В.Наугольных

РАСТЕНИЯ ДАЛЕКОГО ПРОШЛОГО

Шаг Шестой. Исследование палеопочв, восстановление ландшафта.

Описание палеопочвенного профиля.
Типология ископаемых почв.

Палеопочвы (= ископаемые почвы) имеют большое значение для реконструкции палеоклиматических особенностей геологического прошлого. Нередки случаи, когда в континентальных отложениях, бедных органическими остатками, палеопочвы служает едва ли не единственным источником информации о климате, ландшафтах и растительности эпохи, в которой данные почвы формировались.

В последние десятилетия был опубликован целый ряд работ, посвященных ископаемым почвам (палеопочвам) пермского и триасового возраста, описанным из разных регионов Земного шара, прежде всего, Западной и Центральной Европы (Германия, Англия: Steel, 1974; Watts, 1976; 1978; Martens, Schneider, Walter, 1981; Schneider, Gebhardt, 1993; Schneider, Rossler, 1996, 1997), Северной Америки (США: Dunham, 1969; Estaban, Pray, 1977, 1983; Retallack, 1981), Африки (Марокко, ЮАР: Freytet, Aassoumi, Broutin et al., 1992, Plumstead, 1957; Falcon, 1986; Smith, 1990), Австралии (Retallack, 1980) и России (Чалышев, 1968; Игнатьев, 1963; Твердохлебов, 1996; Перельман, Борисенко, 1999; Якименко и др., 2000; Иноземцев, 2001; Иноземцев, Таргульян, 2002; Наугольных, 2001; Наугольных и др., 2002). Основные типы взаимодействия высших растений с субстратом на примере ископаемых корневых остатков, сохранившихся в горизонтах палеопочв in situ, подробно рассмотрены в специальной работе (Pfefferkorn, Fuchs, 1991).

Палеопочвы, обнаруженные в верхнепермских и нижнетриасовых отложениях России, можно распределить по нескольким основным типам: (1) палеотакыры, (2) элювиально-иллювиальные глейсоли и вертисоли, (3) кальциевые литосоли, (4) красные слитые глейсоли (Наугольных и др., 2002). Наиболее представительные профили пермских палеопочв этих типов в пределах Русской платформы и Приуралья располагаются в разрезах Гребени (правый берег р. Волги в 40 км к юго-востоку от г. Казань; палеотакыры); Монастырский Овраг (правый берег р. Волги в 10 км выше г. Тетюши; правый берег р. Вятки на протяжении 30 км от г. Котельнич до с. Вишкиль; кальциевые литосоли; в этих же разрезах присутствуют элювиально-иллювиальные глейсоли); система обнажений в бассейне рек Сухона и Малая Северная Двина (разрезы Саларево, Климово, Устье Стрельны и др.; элювиально-иллювиальные глейсоли и кальциевые литосоли; последние развиты в этом регионе в меньшей степени). Нижнетриасовые палеопочвы обнаружены в бассейне р. Ветлуги (разрез Анисимово; красные слитые глейсоли), по правому берегу р. Волги ниже г. Плес; прослои педоседимента и признаки субаэральной экспозиции наблюдаются в разрезах Паршино, Черемуха и Коровка (Ярославское Поволжье, г. Рыбинск).

Наиболее типичные хорошо развитые палеопочвенные профили обнажены в уникальном по представительности и степени охарактеризованности различными группами фауны и флоры разрезе у г. Котельнич (Хлюпин и др., 2000).
В Котельничском разрезе в пределах верхнетатарского подъяруса выделяются следующие пачки (снизу вверх): ванюшонковская, боровиковская, шестаковская, чижевская (по существу, линза озерных глин в шестаковской пачке), соколовогорская (Coffa, 1998,1999; Коффа, 2000).

В пределах ванюшонковской пачки автором выделяются четыре палеопочвенных профиля (I-IV, снизу вверх). Лучше всего они представлены на 5-10 километровом участке правого берега р. Вятки у д. Боровики, но наблюдаются также и в других обнажениях Котельничского разреза. Степень зрелости палеопочв ванюшонковской пачки возрастает вверх по разрезу. Уровни развития палеопочв (палеопочвенные профили) разделены красными суглинистыми отложениями («вапом»), к которым приурочены остатки наземных позвоночных (фаунистический комплекс Deltavjatia vjatkensis – Suminia getmanovi). Все четыре профиля палеопочв могут быть отнесены к кальциевым литосолям, довольно широко развитым в верхнепермских отложениях Русской платформы и Приуралья.

Карбонатные палеопочвы на красноцветных алевропелитах, к которым принадлежат и Котельничские палеопочвы, довольно типичны для антитропических областей пермской Пангеи. Сходные палеопочвы встречаются в различных районах Евразии и Северной Америки, а также отмечались в некоторых регионах южной Гондваны. Климатические особенности формирования таких палеопочв однозначно интерпретируются как семиаридные с режимом выпадения редких, но обильных сезонных осадков (Перельман, Борисенко, 1999).

Как известно, почву можно рассматривать как закономерное следствие или функцию совместного действия факторов почвообразования, из которых в первую очередь следует отметить климат, растительность, тип почвообразующей породы, мезо- и макрорельеф местности, а также тип ландшафта (Wright, 1986; Добровольский, 1999). Большое значение имеет длительность действия почвообразующих факторов. При этом, при совпадении типов основных почвообразующих факторов и процессов, действовавших в разных регионах в разное время, результат их действия, то есть почва как таковая, будет сходным. Это дает возможность подойти к реконструкции ландшафтных и климатических особенностей геологического прошлого с помощью анализа современных почвенных аналогов ископаемых почв (палеопочв).

В качестве наиболее близких типов современных почв, сходных с охарактеризованными выше элювиально-иллювиальными глейсолями и, отчасти, кальциевыми литосолями (незрелыми; например, профиль I в ванюшонковской пачке), следует назвать следующие почвы (характеристика современных почв дается по Лобовой и Хабарову, 1983): коричневые и каштановые почвы (sols marron), бурые тропические субаридные почвы, бурые полупустынные субтропические почвы, коричневые карбонатные ксеросоли, красно-бурые субаридные и красно-бурые слитые почвы.

Наблюдается некоторое сходство между верхнепермскими элювиально-иллювиальными глеевыми кальцисолями Русской платформы и так называемыми коричневыми почвами, характерными для средиземноморской области с сухим субтропическим климатом (Северная Африка, Греция, Сирия, Иран: Прасолов, 1947; Герасимов, 1954; Лобова, Хабаров, 1983). В почвенных профилях наблюдается развитие вторичных карбонатов в виде стяжений или «журавчиков». На коричневых почвах развивается растительность с признаками ксероморфизма (маквис или колючекустарниковые заросли, сухие леса). В климатическом плане для формирования коричневых почв характерно сухое жаркое лето, прохладная зима и зимне-весенние осадки. Карбонатные стяжения (педонодули) в почвенных профилях образуются вследствие вертикального поднятия слабощелочных растворов с выпадением и осаждением карбонатов во время сухого и жаркого летнего сезона. В Северной Африке и присредиземноморской Западной Европе некоторые из разновидностей коричневых почв называются каштановыми (sols marron: Duchaufour, 1977, 1991; Дюшофур, 1970). Указывалось, что в коричневых средиземноморских почвах вторичные карбонаты могут образовывать целые прослои или «плиты» (Ruellan, 1970), аналогичные карбонатным прослоям верхнепермских кальциевых литосолей в разрезах Котельнич и Монастырский Овраг. Возможно, близкий генезис имеют кальцисоли северодвинского горизонта из разрезов по рекам Сухоне и Малой Северной Двине с мощными массивными прослоями вторичных карбонатов с корнями высших растений in situ (Арефьев, Наугольных, 1998), а также кальцисоли из разреза Кошка (Южный Урал). Хорошим примером коричневых или каштановых почв служат слабодифференцированные почвы с карбонатными конкрециями, описанные Дюшофуром (1970) из Марокко (см., также, Лобова, Хабаров, 1983, иллюстрация на с. 156). В условиях более продолжительного сухого сезона (более четырех месяцев) формируются красно-бурые субаридные (=семиаридные) почвы с высокой карбонатностью и развитой слитизацией, а также слабым развитием гумусового горизонта (Глазовская, 1973, 1975; Glazovskaya, 1985).
В Южной Америке в областях с длительным (до 5 месяцев) сухим сезоном известны железистые лессивированные почвы с небольшим количеством гумуса (до 1 %). Эти почвы также напоминают некоторые из изученных в Монастырском Овраге верхнепермских (татарских) палеопочвенных профилей на красных алевролитах (Иноземцев и др., в печати).

Почвы, напоминающие описанные выше из разреза Котельнич, известны в Австралии (коричневые карбонатные ксеросоли). Эти почвы характерны для зон сухого субтропического климата. К этому же типу примыкают красно-бурые субаридные и красно-бурые слитые почвы Австралии, характерные для областей с сухим сезоном, длящимся более четырех месяцев. Почвы этого типа развиты на востоке центральной части Австралии.

Как это хорошо видно из приведенного выше списка, почвы, наиболее напоминающие верхнепермские палеопочвы Русской платформы и Приуралья, характерны для современных областей с семиаридным или средиземноморским климатом. Это позволяет сделать предположение о том, что и в позднепермскую эпоху во время формирования описанных выше палеопочвенных профилей в пределах Русской платформы и Приуралья существовал семиаридный климат с отчетливой сезонностью, жарким и сухим летом, прохладной и влажной зимой, среднегодовой температурой около +10єC, +15єC; в течение года выпадало приблизительно 400 мм осадков.

Пермские палеопочвы могут быть сгруппированы в несколько основных типов:

1. Палеопочвы гумидного ряда, сероцветные гидроморфные солумы; нижняя и верхняя пермь, кунгурский – татарский ярусы, Печорский бассейн, Кузбасс (Чалышев, 1968).

2. Ископаемые лессы (лесситы; о термине см.: Chan, 1999); верхняя пермь, татарский ярус, уржумский и северодвинский горизонты, р. Сухона, устье реки Мяколицы (Игнатьев, 1963); среднее течение р. Волги, Монастырский овраг (Наугольных и др., 2001; полевые наблюдения).

3. Палеотакыры, палеолиторендзины, кальциевые литосоли, верхняя пермь, татарский ярус, уржумский и северодвинский горизонты, среднее течение р. Волги, Монастырский овраг, Гребени (Наугольных и др., 2001); палеолиторендзины, верхняя пермь, казанский и татарский ярусы, Южное Приуралье, разрезы Кошка, Вязовка (Твердохлебов, 1996, а также неопубликованные данные).

4. Карбонатные палеопочвы (кальцисоли) с инситными остатками корней, образовавшиеся в условиях семиаридного климата; нижняя пермь, ротлигенд, Hartensdorf Formation, Германия (Schneider, Rossler, 1996); каличи, образовавшиеся в условиях семиаридного или аридного климата, верхняя пермь, Шотландия (Steel, 1974; Watts, 1976; 1978); палеопочвы с палеотакырами, образованные в условиях семиаридного климата при некомпенсируемом испарении осадков и наличии временных водоемов со слабо соленой средой, нижняя пермь, верхний ротлигенд, Tambacher Sandstein (Martens, Schneider, Walter, 1981).

5. Каличи, образовавшиеся в условиях аридного или экстрааридного климата, нижняя (?)пермь, США, Нью Мексико (Dunham, 1969; Estaban, Pray, 1983; Retallack, 1981); Хорошо развитые палеопочвы, образовавшиеся в условиях аридного или экстрааридного климата, нижняя пермь, США, Opeche formation, Южная Дакота (Retallack, 1981).

6. Каличи с карбонатными конкрециями, образованными по инситным корням кониферофитов, а также слои с признаками гидроморфного педогенеза, нижняя пермь, артинский и кунгурский (?) ярусы, Южная Испания и Марокко (Freytet, Aassoumi, Broutin et al., 1992,etc).

7. Косвенные указания на присутствие сероцветных палеопочв гумидного ряда с автохтонно сохранившимися подземными частями побегов реликтовых лепидофитов, нижняя и верхняя пермь (Wang, 1989, 1993, 1996; etc).

8. Палеопочвы гумидного ряда, сероцветные гидроморфные солумы; нижняя и верхняя пермь, Perth & Sydney basins (Retallack, 1980); Ecca formation: палеопочвы гумидного ряда, сероцветные гидроморфные солумы; нижняя пермь; Beaufort, formation: палеопочвы с глинистыми кутанами, ризоконкрециями, пятнами оглеения (?), карбонатными новообразованиями, сростками («розочками») гипса и палеотакырами, образовавшиеся в условиях семиаридного и аридного климата, верхняя пермь, Южная Африка (Plumstead, 1957; Falcon, 1986; Smith, 1990).

Вот мы с вами и проделали весь путь от изучения отдельного органа ископаемого растения к реконструкции древнего ландшафта. Однако у скептически настроенного читателя может возникнуть вопрос: а зачем все-таки это надо?

Чтобы правильнее и точнее ответить на такой вопрос, его следует сформулировать значительно шире: а зачем вообще люди изучают прошлое? Ответ на этот вопрос довольно прост. Как сказал когда-то классик: «Не зная прошлого, трудно понять настоящее и нельзя заглянуть в будущее». Именно изучение прошлого нашей планеты и ее биосферы позволяет нам понять место и роли Человечества в окружающем мире, а также делать прогнозы на будущее развитие современной цивилизации, а значит и влиять на это будущее, будущее наше с вами и наших детей.