Paleosols in red-colored sediment complex in the Pre-Sayan Basin (Southeastern Siberia)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The red-colored deposits of the Mikhailovka section, formed during the filling of the erosional landform formed during the main phase of neotectonic uplift (late Pliocene – early Pleistocene) in the south of the Irkutsk amphitheater are analysed. There is a pedocomplex consisting of three soils of varying preservation, formed during phases of decreasing activity of exogenous processes of relief formation. The upper parts of the soil profiles are characterized by biogenic structuring and contain biogenic forms of secondary carbonates. The middle horizons show orientation of clay and contain flowing forms of carbonates, which indicates the mobility of ferruginous-clay and carbonate micromass in periods of different moisture. Analysis of the δ13С values of soil organic matter, as well as δ13С and δ18О of carbonate accumulations indicates a significant role of pedogenesis in the genesis of the carbonates and indicates of the soil formation on red-colored sediments under a hydrothermal regime comparable to the modern one in the study area. At the same time, the observed isotopic equilibrium between carbonates and soil organic matter suggests a lower contrast of hydrothermal regimes in the intra-annual cycle and a longer duration of the growing season. Soils formed at red-colored deposits show signs of cryogenesis at the macro and micro levels, indicating a trend toward climate cooling during transition from pedogenic to morpholithogenic stages.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. A. Golubtsov

Sochava Institute of Geography, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: tea_88@inbox.ru
Russian Federation, Irkutsk, 664033; Moscow, 119017

O. S. Khokhlova

Institute for Biological Instrumentation of the Russian Academy of Sciences (IBI RAS)

Email: tea_88@inbox.ru

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science

Russian Federation, Pushchino, 142290

References

  1. Базаров Д.-Д.Б. О нижней границе антропогена Прибайкалья и Западного Забайкалья // Стратиграфия пограничных отложений неогена и антропогена Сибири. Новосибирск: Изд-во ИГиГ, 1984. С. 100–115.
  2. Белова В.А. Растительность и климат позднего кайнозоя юга Восточной Сибири. Новосибирск: Наука, 1985. 160 с.
  3. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
  4. Воробьева Г.А., Мац В.Д., Шимараева М.К. Палеоклиматы позднего кайнозоя Байкальского региона // Геология и геофизика. 1995. Т. 36. № 8. С. 82–96.
  5. Воробьева Л.А. Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
  6. Герасимова М.И., Губин С.В., Шоба С.А. Микроморфология почв природных зон СССР. Пущино, 1992. 215 с.
  7. Глобальные и региональные изменения климата и природной среды позднего кайнозоя в Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 511 с.
  8. Голубцов В.А., Вантеева Ю.В., Воропай Н.Н. Влияние влагообеспеченности на состав стабильных изотопов углерода органического вещества почв Байкальского региона // Почвоведение. 2021. № 10. С. 1182–1194.
  9. Голубцов В.А., Черкашина А.А., Бронникова М.А. Карбонатные новообразования в степных и лесостепных почвах Байкальского региона: генезис, условия и хронология формирования. Новосибирск: СО РАН, 2021. 222 с.
  10. Государственная геологическая карта Российской Федерации. М-б 1: 1000000 (третье поколение). Серия Ангаро-Енисейская. Лист N-48–Иркутск. Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2012. 574 с.
  11. Добровольский В.В. Окраска красноцветных отложений плиоцен-нижнеплейстоценового возраста // Бюл. Комиссии по изучению четвертичного периода. 1974. № 41. С. 3–12.
  12. Ербаева М.А., Карасев В.В., Алексеева Н.В. Новые данные по стратиграфии плиоцен-плейстоценовых отложений Забайкалья // Геология и геофизика. 2005. Т. 46. № 4. С. 414–423.
  13. Иванова В.В., Ербаева М.А., Щетников А.А., Казанский А.Ю., Матасова Г.Г., Алексеева Н.В., Филинов И.А., Кузьмин М.И. Опорный разрез Тологой (верхний кайнозой, Забайкалье): реконструкция условий и особенностей осадконакопления // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. № 12. С. 1672–1691. https://doi.org/10.15372/GiG2020141
  14. Калмыков Н.П. Фауна млекопитающих и биостратиграфия плиоцена Забайкалья. Новосибирск: Наука, Сибирская изд. фирма, 1992. 97 с.
  15. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  16. Литвинцев Г.Г., Тараканова Г.И. Пестроцветные плиоценовые (эоплейстоценовые) отложения южной части Иркутского амфитеатра // Геология и полезные ископаемые юга Сибирской платформы. Л.: Недра, 1970. С. 76–88.
  17. Логачев Н.А., Ломоносова Т.К., Климанова В.М. Кайнозойские отложения Иркутского амфитеатра. М.: Наука, 1964. 195 с.
  18. Мац В.Д., Ломоносова Т.К., Воробьева Г.А., Вологина Е.Г. Позднемеловые–кайнозойские отложения Байкальской рифтовой впадины в связи с меняющимися природными обстановками // Геодинамика и тектонофизика. 2010. № 1(1). С. 75–86. https://doi.org/10.5800/GT-2010-1-1-0007
  19. Молодых И.И. Лессовые породы южной части Ангара-Окинского междуречья. Иркутск: Институт геологии Вост.-Сиб. Фил. АН СССР, 1958. 55 с.
  20. Надеждин Б.В. Лено-Ангарская лесостепь. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 327 с.
  21. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер. 3. Многолетние данные. Ч. 1–6. Вып. 22. Иркутская область и западная часть Бурятской АССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 604 с.
  22. Палеолимнологические реконструкции (Байкальская рифтовая зона). Новосибирск: Наука, 1989. 111 с.
  23. Плоскогорья и низменности Восточной Сибири. М.: Наука, 1971. 320 с.
  24. Покатилов А.Г. Геология и фауна позднекайнозойских отложений в Прибайкалье // Известия АН СССР. Серия геологическая. 1985. № 9. С. 52–65.
  25. Равский Э.И. Осадконакопление и климаты Внутренней Азии в антропогене. М.: Наука, 1972. 323 с.
  26. Рентгеновские методы изучения и структуры глинистых минералов. М.: Мир, 1965. 599 с.
  27. Тимонина Н.Н., Симакова Ю.С. Минералы группы каолинита в нижнетриасовых отложениях севера Тимано-Печорской провинции // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2018. № 4. С. 26–33. https://doi.org/10.19110/2221-1381-2018-4-26-33
  28. Хмелева М.В., Панин П.Г., Фролов П.Д., Тесаков А.С., Бухонов А.В. Почвообразование в раннем плиоцене по материалам лессово-почвенного разреза Альма-Песчаное (западная часть полуострова Крым) // Почвоведение. 2024. № 1. С. 37–51.
  29. Хохлова О.С., Кузнецова А.М., Хохлов А.А., Олейник С.А., Седов С.Н. О происхождении белоглазки и журавчиков на примере мезокатены черноземных почв в южном Приуралье // Почвоведение. 2004. № 7. С. 773–780.
  30. Чижикова Н.П., Гамзиков Г.П., Чечетко Е.С. Особенности профильного распределения и кристаллохимии слоистых силикатов в почвах лесостепи Предбайкалья // Почвоведение. 2018. № 1. С. 93–110. https://doi.org/10.7868/S0032180X18010100
  31. Щетников А.А., Казанский А.Ю., Ербаева М.А., Матасова Г.Г., Иванова В.В., Филинов И.А., Хензыхенова Ф.И., Намзалова О.Д.-Ц., Нечаев И.О. Строение и условия формирования верхнекайнозойских отложений опорного разреза Улан-Жалга, Западное Забайкалье // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2023. Т. 31. № 6. С. 113–139. https://doi.org/10.31857/S0869592X2306011X
  32. Alexeeva N.V., Erbajeva M.A. Pleistocene permafrost in Western Transbaikalia // Quater. Int. 2000. V. 68–71. P. 5–12.
  33. Andreev A.A., Tarasov P.E., Wennrich V., Raschke E., Herzschun U., Nowaczyk N., Brigham-Grette J., Melles M. Late Pliocene and early Pleistocene environments of the north-eastern Russian Arctic inferred from the Lake El’gygytgyn pollen record // Climate of the Past Discussions. 2013. V. 9. P. 4599–4653. https://doi.org/10.5194/cpd-9-4599-2013
  34. Camino‐Serrano M., Tifafi M., Balesdent J., Hatté C., Peñuelas J., Cornu S., Guenet B. Including stable carbon isotopes to evaluate the dynamics of soil carbon in the land‐surface model ORCHIDEE // J. Adv.Modeling Earth Systems. 2019. V. 11. P. 3650–3669. https://doi.org/10.1029/2018MS001392
  35. Demske D., Mohr B., Oberhänsli H. Late Pliocene vegetation and climate of the Lake Baikal region, southern East Siberia, reconstructed from palynological data // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2002. V. 184. P. 107–129.
  36. Ding Z., Rutter N.W., Liu T. The onset of extensive loess deposition around the G/M boundary in China and its palaeoclimatic implications // Quarter. Int. 1997. V. 40. P. 53–60.
  37. Ehleringer J.R. The influence of atmospheric CO2, temperature, and water on the abundance of C3/C4 taxa // A history of atmospheric CO2 and its effects on plants, animals and ecosystems. Ecological Studies. New York: Springer, 2005. P. 214–231. https://doi.org/10.1007/0-387-27048-5_10
  38. Erbajeva M.A., Alexeeva N.V. Pliocene and Pleistocene biostratigraphic succession of Transbaikalia with emphasis of small mammals // Quaternatry International. 2000. V. 68–71. P. 67–75.
  39. Guillermic M., Misra S., Eagle R., Tripati A. Atmospheric CO2 estimates for the Miocene to Pleistocene based on foraminiferal δ11B at Ocean Drilling Program Sites 806 and 807 in the Western Equatorial Pacific // Climate of the Past. 2022. V. 18. P. 183–207. https://doi.org/10.5194/cp-18-183-2022
  40. Hare V.J., Loftus E., Jeffrey A., Bronk Ramsey C. Atmospheric CO2 effect on stable carbon isotope composition of terrestrial fossil archives // Nature Communications. 2018. V. 9. 252. https://doi.org/10.1038/s41467-017-02691-x
  41. Hayashi T., Yamanaka T., Hikasa Y., Sato M., Kuwahara Y., Ohno M. Latest Pliocene Northern Hemisphere glaciations amplified by intensified Atlantic meridional overturning circulation // Communications Earth and Environment. 2020. V. 1. P. 25. https://doi.org/10.1038/s43247-020-00023-4
  42. IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources, 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports. № 106. Rome.
  43. Kovács J., Fábián S., Varga G., Újvári G., Varga G., Dezso J. Plio-Pleistocene red clay deposits in the Pannonian basin: A review // Quarter. Int. 2011. V. 240. P. 35–43. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2010.12.013
  44. Kuzyakov Y., Shevtsova E., Pustovoytov K. Carbonate re-crystallization in soil revealed by 14C-labeling: experiment, model and significance for paleo-environmental reconstructions // Geoderma. 2006. V. 131. P. 45–58. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2005.03.002
  45. Müller J., Oberhänsli H., Melles M., Schwab M., Rachold V., Hubberten H.-W. Late Pliocene sedimentation in Lake Baikal: implications for climatic and tectonic change in SE Siberia // Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 2001. V. 174. P. 305–326.
  46. Munsell Soil Color Charts. Revised Edition. Munsell Color, 2009.
  47. Nie J., Peng W., Möller A., Song Y., Stockli D.F., Stevens T., Horton B.K., Liu S., Bird A., Oalmann J., Gong H., Fang X. Provenance of the upper Miocene–Pliocene Red Clay deposits of the Chinese loess plateau // Earth and Planetary Science Letters. 2014. V. 407. P. 35–47. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2014.09.026
  48. Oerter E.J., Amundson R. Climate controls on spatial and temporal variations in the formation of pedogenic carbonate in the western Great Basin of North America // Geological Society of America Bulletin. 2016. V. 128(7). B31367.1.
  49. Panin P.G., Timireva S.N., Konstantinov E.A., Kalinin P.I., Kononov Yu.M., Alekseev A.O., Semenov V.V. Plio-Pleistocene paleosols: Loess-paleosol sequence studied in the Beregovoye section, the Crimean Peninsula // Catena. 2019. V. 172. 590–618. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.09.020
  50. Ruddiman W.F., Raymo M.E., Prell W.L., Kutzbach J.E. The Uplift-Climate Connection: A Synthesis / Tectonic Uplift and Climate Change. New York: Plenum Press, 1997. P. 471–515.
  51. Van Vliet-Lanoe B., Fox C.A. Frost action // Interpretation of Micromorphological Features of Soils and Regoliths. Second Edition. Elsewier, Netherlands, 2018. P. 575–603.
  52. Vogt T., Clauer N., Larqué P. Impact of climate and related weathering processes on the authigenesis of clay minerals: Examples from circum-Baikal region, Siberia // Catena. 2010. V. 80. P. 53–64. https://doi.org/10.1016/j.catena.2009.08.008
  53. Zamanian K., Pustovoytov K., Kuzyakov Y. Pedogenic carbonates: forms and formation processes // Earth-Sci. Rev. 2016. V. 157. P. 1–17. http://dx.doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.03.003

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Appendix
Download (955KB)
Indexing metadata
3. Fig. 1. Structure of sediments, paleosols and carbonate neoformations of the Mikhailovka section (left); granulometric composition of sediments, content of total organic carbon and carbonates (right): 1 – humus horizons; 2 – loams; 3 – sandy loams; 4 – sands; 5 – soil veins; 6 – pedosediments; 7 – pebble inclusions; 8 – carbonate cutans; 9 – undisturbed carbonate nodules; 10 – fragments of carbonate nodules; 11 – carbonate veins; 12 – coal inclusions; 13 – ferromanganese nodules; 14 – boundaries of stratigraphic unconformities.

Download (933KB)
Indexing metadata
4. Fig. 2. Microstructure of soil horizons I. Photos (a), (b), (d), (f), (g), (h) were taken with parallel nicols; (c), (e) – with crossed nicols. Explanations for the photos in the text.

Download (609KB)
Indexing metadata
5. Fig. 3. Microstructure of soil horizons II. Photos (a), (c)–(e), (g), (i) were taken with parallel nicols; (b, (f), (h), (j) – with crossed. Explanations for the photos in the text.

Download (898KB)
Indexing metadata
6. Fig. 4. Microstructure of soil horizons IV. Photos (a), (c), (d) were taken with parallel nicols; (b) – with crossed. Explanations for the photos in the text.

Download (440KB)
Indexing metadata
7. Fig. 5. Fractionation of 13C in soils (dashed lines) [53]; δ13C values of soil organic matter, carbonate material of nodules of the Mikhailovka section and their comparison with δ13C of pedogenic carbonates of the Baikal region (a); comparison of the composition of stable oxygen isotopes (δ18O) of KNO of the Mikhailovka section and pedogenic carbonates of the Baikal region (b). Numbers 1–5 on the x-axis correspond to the positions of the legend. Legend: 1–3 – secondary carbonates in the Holocene (MIS 1) (1), Sartan (MIS 2) (2) and Karginsky (MIS 3) (3) soils of the forest-steppe of the Cis-Baikal region; 4 – secondary carbonates in the Holocene soils of the steppe of Transbaikalia; 5 – carbonate nodules from red soils of the Mikhailovka section; 6 – δ13C of organic matter of soils of Transbaikalia; 7 – δ13C of organic matter of modern and MIS 3 soils of the Mikhailovka section; 8 – δ13C of organic matter of red soils of the Mikhailovka section.

Download (167KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».