| 1 |
1 февраля 2012 г.-15 декабря 2012 г. |
Палеопочвы девона Центрального девонского поля : строение, минералогия, геохимия - ключ к познанию эволюции биосферы в среднем палеозое |
| Результаты этапа: В ходе полевых работ 2010-2012 гг нашим коллективом обнаружены и описаны уникальные палеопочвенные объекты девонского возраста на двух стратиграфических уровнях : в живетском ярусе среднего девона , франском ярусе верхнего девона ( ~ 385 млн. лет назад) ( Шкурлатовский карьер гранитов, Воронежская область и Михайловский ГОК , г. Железногорск, Курская область) и в подошве задонского горизонта на границе франского и фаменского ярусов верхнего девона (~370 млн. лет назад) ( г. Ливны и пос. Горностаевка, Орловская обл).
В отчетном году детально с применением комплекса геохимических и минералогических методов изучен педокомплекс средне-верхнедевонского возраста, включающий 4 палеопочвы ( Павловск, Воронежская обл.).
Были изучены химический состав палеопочв, подстилающих и перекрывающих отложений ( валовые образцы и илистая фракция) - XRF; минералогический состав ( валовые образцы и илистая фракция) - рентгеновская дифрактометрия и ИК- спектроскопия; микроморфология и морфология поверхности кварцевых зерен ( сканирующая злектронная микроскопия), изотопный состав углерода карбонатов ( масс-спектрометрия).
Нижняя палеопочва комплекса сформирована на ардатовских аргиллитах, 3 другие палеопочвы – на вулканогенно-осадочных породах (туффитах и туфопесчаниках) ястребовской свиты верхнего девона . Данная свита вмещает богатейший комплекс остатков наземной флоры (Ищенко Т., Ищенко А, 1981; Раскатова, 2004; Броушкин, Горденко, 2009 и др.) . Среди визуальных признаков развития палеопочв можно выделить наличие органических остатков, включая инситные корни, кутаны на поверхностях отдельностей, карбонатные конкреции и др. Профили дифференцированы по гранулометрическому составу, содержанию карбонатов и органического вещества (ОВ). Карбонаты представленны сидеритом (FeCO3) Органическое вещество (1.25 - 2.25 % Сорг ) углифицировано, визуально представлено крупными растительными фрагментами , детритом, спорами хорошей сохранности. В подошвах всех ПП развиты зоны гематитизации. Еще одной характерной чертой профилей всех ПП является наличие желваковых образований цвета охры ( 2.5 Y 4/4). Основной минерал желваков - сидерит (FeCO3). Изотопный состав ?13С сидерита облегчен и изменяется в пределах от -7.8 до – 11.9 ‰, что говорит в пользу его биогенного происхождения. По минеральному составу илистой фракции все 4 ископаемые почвы данного педокомплекса схожи: выделяются горизонты с практически мономинеральным – каолинитовым составом и двухкомпонентные - с каолинит - гетитовым. По нашему мнению изученные палеопочвы относятся к полугидроморфному типу с фазами автоморфного развития, когда окислительные обстановки преобладали. В растительном сообществе доминировали крупные прогимноспермовые растения рода Callixylon ( археоптерисовые) , которым принадлежат инситные корни непревзойденной сохранности и остатки окаменелой и обугленной древесины, обнаруженной в кровле ПП2 и ПП3. Это крупное растение доминировало на данной территории во франское время. Помимо археоптерисовых для ПП3 были характерны мелкие лепидодендровые растения (Cyclostigma). Обнаруженные нами
инситные корневые системы археоптерисовых растений являются единственными описанными в литературе на настоящий момент. |
| 2 |
1 января 2013 г.-15 декабря 2013 г. |
Палеопочвы девона Центрального девонского поля : строение, минералогия, геохимия - ключ к познанию эволюции биосферы в среднем палеозое |
| Результаты этапа: В ходе полевых работ 2010-2013 гг нашим коллективом обнаружены и описаны уникальные палеопочвенные объекты девонского возраста на трех стратиграфических уровнях : в живетском ярусе среднего девона , франском ярусе верхнего девона (~ 385 млн. лет назад) ( Шкурлатовский карьер гранитов, Воронежская область и Михайловский ГОК , г. Железногорск, Курская область) и в подошве задонского горизонта на границе франского и фаменского ярусов верхнего девона (~370 млн. лет назад) ( г. Ливны и пос. Горностаевка, Орловская обл). Дополнительно на территории Подмосковного осадочного бассейна (пос. Полотняный завод, Калужская обл) были обнаружены и описаны 6 палеопочв нижнего карбона (визе, ~ 345-326 млн лет назад). Палеопочва живетского яруса ( Курская обл) отнесена к гидроморфному ряду. Она сформирована на песках, некарбонатна, слабомагнитна, основной глинистый минерал – каолинит, богата микрокристаллическим пиритом в виде фромбоидов с диаметром до 10 мкм. Профиль недифференцирован по минеральному составу и магнитным свойствам. Анализ спорового материала демонстрирует существенное биоразнообразие: прогимноспермовые и членистостебельные растения с преобладанием первых. 2 объекта в Орловской области представляют собой педокомплексы позднедевонского возраста, имеют одинаковый облик и схожие свойства. Эти красные девонские почвы являются составной частью так называемого «древнего красного континента». Педокомплексы имеют мощность около 170 см, состоят из двух палеопочв схожего генезиса. Характеризуются легким гранулометрическим составом, нижние части профилей оглинены. Почвы карбонатны, изотопный состав углерода кальцита облегчен (?13С около -6 ‰). Почвы имеют одинаковый минералогический состав илистой фракции, представленный каолинит-гетит-иллитовой ассоциацией. Минеральный состав монотонен по профилю. Органический С не сохранился. Следы былой растительности представлены преимущественно редкими ризокрециями цилиндричексой формы длиной
1.5- 2 см, диаметром около 0.5 см. Весь комплекс полученных данных свидетельствует, что почвенный покров «древнего красного континента» формировался в условиях жаркого аридного климата под редкой и достаточно мелкой растительностью. Изученные палеопочвы нижнего карбона объединены в 4 группы. Особый интерес для нас представляют палюстриновые карбонатные отложения на границе михайловского и веневского горизонтов позднего визе. Мощность данного профиля может достигать 90 см. Его морфологической особенностью является темно-серый до черного цвет, что вместе взятое позволяет использовать как маркер для обнаружения границы михайловского и веневского горизонтов. Палюстриновые отложения имеют следующие характеристики: не морские , щелочные Са-Mg системы , богатые основаниями, карбонатные , в том числе содержат и микритовый кальцит легкого изотопного состава, содержат аутигенные смектиты, не содержат терригенных минералов . В кровле могут содержать гипс, палыгорскит, лепидокрокит. Илистые фракции богаты органическим С (1-5 % ). По данным 13С ЯМР ЯМР-спектроскопии углерод представлен преимущественно алкилами , а также ароматическими структурами. Макро остатки каменноугольной флоры в данном карьере представлены исключительно стигмариями корнеподобными частями стволов гигантских древовидных плауновидных – лепидодендронов. Палеоклимат на территории Центрального девонского поля и Подмосковного осадочного бассейна в течение среднего-верхнего девона и нижнего карбона характеризовался цикличностью. Теплый влажный ( не менее 1000 мм/год) климат среднего и в низах верхнего девона сменился жарким аридным на границе фран-фамен ( формирование древнего красного континента). На место гигантских прогимноспермовых деревьев ( типа вайтезы) пришли редкие мелкие растения. В нижнем визе и затем в верхнем визе (веневский горизонт) был характерен теплый влажный климат, а палеопочвы михайловского горизонта формировались в более аридных условиях. В это время климат был семи-аридный сезонный с выраженными сухими сезонами. Но при этом в растительном покрове лепидодендроны доминировали и существовали на протяжении всего визе. |
| 3 |
1 января 2014 г.-15 декабря 2014 г. |
Палеопочвы девона Центрального девонского поля : строение, минералогия, геохимия - ключ к познанию эволюции биосферы в среднем палеозое |
| Результаты этапа: В ходе полевых работ 2010-2014 гг нашим коллективом обнаружены и описаны уникальные палеопочвенные объекты девонского возраста на трех стратиграфических уровнях : в живетском ярусе среднего девона , франском ярусе верхнего девона (~ 385 млн. л. н.) ( Шкурлатовский карьер гранитов, Воронежская область и Михайловский ГОК , Курская область) и в подошве задонского горизонта на границе франского и фаменского ярусов верхнего девона (~370 млн. л.н.) (Орловская обл). Дополнительно на территории Подмосковного осадочного бассейна (Калужская обл.) обнаружены 6 палеопочв нижнего карбона (визейский и серпуховский ярусы ~ 345-326 млн л.н.). До появления публикаций нашего коллектива в литературе отсутствовали прямые упоминания о находках палеопочв в разрезах девона Центрального Девонского Поля (ЦДП). На основании комплексного мультидисциплинарного исследования этих объектов с применением самых современных методов и оборудования ( рентгеновская дифрактометрия, рентген-флюоресцентный метод, электронная микроскопия с микрозондом, твердофазная 13С ЯМР-спектроскопии , Фурье ИК-спектроскопия и др) были получены : базовые почвенные характеристики ; химический и минералогический составы; изотопный состав углерода карбонатов и органического С; магнитные характеристики; строение , элементный, изотопный и минеральный составы новообразований , содержание и структурные особенности захороненного органического вещества; палеоботанические исследования. Эти результаты позволяют сделать следующие основные выводы . Педокомплекс средне-верхнедевонского времени (живетский и франский ярусы) в Павловском гранитном карьере состоит, как минимум, из 7 ископаемых почв и представляет собой редчайший предмет исследования. Почвы педокомплекса формировались на разных породах ( кора выветривания гранитов, аргиллиты, туффиты), занимали водоразделы ( андосоли) и склоны (супераквальные ) и были заселены разными типами растительности. Доминируют прогимноспермовые растения - гигантские деревья
(Callixylon – Archaeopteris) и более мелкие, кустарниковые - Tanaitis Krassilov. Разнообразием отличались также плауновидные и риниевые. Обнаруженные здесь корневые системы непревзойденной сохранности являются единственными на сегодняшний день. Палеопочвы этого комплекса имеют следующие общие черты : дифференциация профиля по гранулометрическому составу и магнитному сигналу , инситные корневые системы, обогащенность Fe2O3, каолинит- гетитовый состав , почвенные (? 13C - 11 ‰) , карбонатные конкреции( сидерит), повышенные значения MnО /Al2О3 и Fe2O3+MnO /Al2O3, красный ( гематитовый) горизонт в подошве профиля. Второй из обнаруженных в Павловском карьере педокомплекс живетского яруса, состоящий из трех палеопочв гидроморфного ряда, формировался в прибрежно-морской зоне при участии растения – таллофита (Orestovia ). Большинство палеопочв нижнего карбона представляют собой двучлен, нижняя часть которого – автоморфная почва, сформированная на карбонатном субстрате, ее перекрывает гидроморфная почва на терригенных глинистых отложениях. Следующие их характеристики являются ключевыми: инситные корневые системы, органическое вещество , аутигенные смектиты, микритовый-спаритовый кальцит с легким изотопным составом С, значения величины Ba/Sr > 2. Последнее является более чувствительным параметром для вычленения палеопочвенных профилей по сравнению с магнитным сигналом.
Палеоклимат на территории ЦДП и Подмосковного осадочного бассейна в течение среднего-верхнего девона и нижнего карбона характеризовался цикличностью. Преимущественно теплый влажный ( не менее 1000 мм/год) климат среднего и в низах верхнего девона сменился жарким аридным на границе фран-фамен. Для михайловского и веневского горизонтов нижнего карбона был характерен теплый влажный климат с величиной атмосферных осадков 1000-1300 мм/год и среднегодовой температурой около 15 ? С. Начиная с тарусского горизонта намечается крен в сторону аридизации климата, когда величина осадков составляла 400-600 мм/год. Усиление аридности сопровождалось понижением среднегодовой температуры на 3 ? С. С этого времени в растительном покрове перестают доминировать плауновидные (лепидодендроны ) – наиболее типичные растения для всего визейского яруса. |
