New Data on the Age of the Early Khvalynian Transgression of the Caspian Sea

R. N. Kurbanov; Курбанов Р. Н.; V. R. Belyaev; Беляев В. Р.; M. I. Svistunov; Свистунов М. И.; E. A. Butuzova; Бутузова Е. А.; D. A. Solodovnikov; Солодовников Д. А.; N. A. Taratunina; Таратунина Н. А.; T. A. Yanina; Янина Т. А.

doi:10.31857/S2587556623030081

New Data on the Age of the Early Khvalynian Transgression of the Caspian Sea

Authors: Kurbanov R.N.¹^,2, Belyaev V.R.¹, Svistunov M.I.², Butuzova E.A.², Solodovnikov D.A.³, Taratunina N.A.¹^,2, Yanina T.A.¹
Affiliations:
1. Faculty of Geography, Moscow State University
2. Institute of Geography, Russian Academy of Sciences
3. Volgograd State University
Issue: Vol 87, No 3 (2023)
Pages: 403-419
Section: ЭВОЛЮЦИЯ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ
URL: https://journals.rcsi.science/2587-5566/article/view/135592
DOI: https://doi.org/10.31857/S2587556623030081
EDN: https://elibrary.ru/QSLXBQ
ID: 135592

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

This study presents results of the first detailed absolute chronology of the Early Khvalynian transgression of the Caspian Sea based on optically stimulated luminescence (OSL) dating. Study was carried out for special facies of the Khvalyninan deposits–Chocolate Clays, widely distributed in the Northern Caspian Lowland. In the studied reference sections of the Lower Volga region (Srednyaya Akhtuba, Raygorod, Leninsk), Chocolate Clays are of considerable thickness, three subfacies are distinguished in their structure: a unit of interbedded sands and loams; unit of unified dense clays; and a unit of characteristic clays with thin interlayers of silt, forming a characteristic fine-platy structure. The first unit reflects the conditions of the initial penetration of the Khvalynian waters into the studied area, the second unit reflects conditions of a deep-sea bay, while the third unit reflects the time of regression, with a significant influence of alluvial processes on sedimentation. OSL chronology was obtained for both quartz and feldspar grains using modern measuring protocols. Our dating results clearly indicate that formation of the Lower Khvalynian marine deposits in the northern part of the Lower Volga region took place between 27 and 14 ka. New data on the age of the Khvalynian deposits are further confirmed by dating of the overlying Kastanozem soils (9.6–0.7 ka) and the underlying loess-paleosol series (37–19 ka). High-resolution luminescence dating for the first time distinguished four stages in the development of the Khvalynian transgression in the Lower Volga region: the initial penetration of waters to a level of ~5 m (27 ka); stage of stabilization and gradual level rise from ~5 to ~7 m (27–20 ka); the stage of active sea level rise and movement of the coastline northward (16–15 ka); and the final regressive phase with a drop in sea level (15–14 ka).

Keywords

Khvalynian transgression, Caspian Sea, sea-level change, OSL dating, quartz, feldspar, chronology, Chocolate Clays

References

Андрусов Н.И. О геологических исследованиях в Закаспийской области, произведенных в 1887 г. // Тр. Арало-Касп. экспед. 1889. Вып. 6.
Бадюкова Е.Н. Возраст хвалынских трансгрессий Каспийского моря // Океанология. 2007. Т. 47. № 3. С. 432–438.
Бадюкова Е.Н. Колебания уровня Каспийского моря в неоплейстоцене (была ли ательская регрессия?) // Океанология. 2021. № 61. С. 320–329.
Безродных Ю.П., Романюк Б.Ф., Сорокин В.М., Янина Т.А. Первые данные о радиоуглеродном возрасте ательских отложений Северного Каспия // ДАН. 2017. Т. 473. № 3. С. 327–330.
Курбанов Р.Н., Ульянов В.А., Анойкин А.А., Павленок Г.Д., Семиколенных Д.В., Харевич В.М., Таймагамбетов Ж.К., Мюррей Э.С. Первая люминесцентная хронология начального верхнего палеолита Восточного Казахстана (по материалам стоянки Ушбулак) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2021. № 5. С. 131–148.
Курбанов Р.Н., Янина Т.А., Мюррей А.С., Семиколенных Д.В., Свистунов М.И., Штыркова Е.И. Возраст Карангатской трансгрессии (поздний плейстоцен) Черного моря // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2019. № 6. С. 29–39.
Лаврушин Ю.А., Спиридонова Е.А., Тудрин А., Шали Ф., Антипов М.П., Кураленко Н.П., Курина Е.Е., Тухолка П. Каспий: гидрологические события позднего квартера // Бюлл. Комиссии по изучению четвертич. периода. 2014. Вып. 73. С. 19–51.
Макшаев Р.Р., Ткач Н.Т. Хронология хвалынского этапа развития Каспия по данным радиоуглеродного датирования // Геоморфология и палеогеография. 2023. Т. 54. № 1. С. 37–54. https://doi.org/10.31857/S0435428123010108
Москвитин А.И. Плейстоцен Нижнего Поволжья // Труды ГИН АН СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1962. Вып. 64. 263 с.
Рычагов Г.И. Плейстоценовая история Каспийского моря. М.: Изд-во МГУ, 1997. 267 с.
Рычагов Г.И. Хвалынский этап в истории Каспийского моря // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2014. № 4. С. 3–9.
Свиточ А.А. Большой Каспий: строение и история развития. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2014. 272 с.
Свиточ А.А. О природе хвалынской трансгрессии Каспия // Океанология. 2007. Т. 47. № 2. С. 304–311.
Семиколенных Д.В., Курбанов Р.Н., Янина Т.А. Возраст хвалынского пролива в позднеплейстоценовой истории Манычской депрессии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2022. № 5. С. 103–112.
Федоров П.В. Плейстоцен Понто-Каспия. М.: Наука, 1978. 163 с.
Шаховец С.А. Хронология палеогеографических событий позднего плейстоцена Нижней Волги (по данным термолюминесцентного метода): Автореф. дисс. … канд. геогр. наук. М.: МГУ, 1987. 24 с.
Янина Т.А., Свиточ А.А., Курбанов Р.Н., Мюррей Э.С., Ткач Н.Т., Сычев Н.В. Опыт датирования плейстоценовых отложений Нижнего Поволжья методом оптически стимулированной // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2017. № 1. С. 21–29.
Arslanov Kh.A., Yanina T.A., Chepalyga A.L., Svitoch A.A., Makshaev R.R., Maksimov F.E., Chernov S.B., Tertychniy N.I., Starikova A.A. On the age of the Khvalynian deposits of the Caspian Sea coasts according to 14C and 230Th/234U methods // Quat. Int. 2016. Vol. 409. Part A. P. 81–87. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.05.067
Butuzova E.A., Kurbanov R.N., Taratunina N.A., Makeev A.O., Rusakov A.V., Lebedeva M.P., Murray A.S., Yanina T.A. Shedding light on the timing of the largest Late Quaternary transgression of the Caspian Sea // Quat. Geochronology. 2022. Vol. 73. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101378
Hojsager P. High-resolution optically stimulated luminescence dating at the type section Srednyaya Akhtuba, Russia. Master Thesis. Aarhus: Aarh. Univ., Dep. of Geosci., 2019. 100 p.
Költringer C., Bradák B., Stevens T., Almqvist B., Banak A., Linder M., Kurbanov R., Snowball I. et al. Paleoenvironmental implications from Lower Volga loess – Joint magnetic fabric and multi-proxy analyses // Quat. Sci. Rev. 2021. Vol. 267. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.107057
Költringer C., Stevens T., Bradák B., Almqvist B., Kurbanov R., Snowball I., Yarovaya S. Enviromagnetic study of Late Quaternary environmental evolution in Lower Volga loess sequences, Russia // Quat. Res. 2021. Vol. 103. P. 49–73. https://doi.org/10.1017/qua.2020.73
Költringer C., Stevens T., Lindner M., Baykal Y., Ghafarpour A., Khormali F., Taratunina N., Kurbanov R. Quaternary sediment sources and loess transport pathways in the Black Sea- Caspian Sea region identified by detrital zircon U-Pb geochronology // Global and Planetary Change. 2022. Vol. 209. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2022.103736
Kurbanov R.N., Buylaert J.-P., Stevens T., Taratunina N.A., Belyaev V.R., Makeev A.O., Lebedeva M.P., Rusakov A.V., Solodovnikov D., Költringer C., Rogov V.V., Streletskaya I.D., Murray A.S., Yanina T.A. A detailed luminescence chronology of the Lower Volga loess-palaeosol sequence at Leninsk // Quat. Geoch. 2022. Vol. 73. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101376
Kurbanov R., Murray A., Thompson W., Svistunov M., Taratunina N., Yanina T. First reliable chronology for the early Khvalynian Caspian Sea transgression in the Lower Volga River valley // Boreas. 2021. Vol. 50. № 1. P. 134–146. https://doi.org/10.1111/bor.12478
Kurbanov R.N., Svitoch A.A., Yanina T.A. New data on marine Pleistocene stratigraphy of the Western Cheleken peninsula // Doklady Earth Sci. 2014. Vol. 459. P. 1623–1626.
Lebedeva M., Makeev A., Rusakov A., Romanis T., Yanina T., Kurbanov R., Kust P., Varlamov E. Landscape dynamics in the Caspian Lowlands since the last deglaciation reconstructed from the pedosedimentary sequence of Srednyaya Akhtuba, southern Russia // Geosciences. 2018. Vol. 8. № 492. P. 1–21. https://doi.org/10.3390/geosciences8120492
Leroy S.A.G., Tudryn A., Chalié F., López-Merino L., Gasse F. From the Allerød to the mid-Holocene: palynological evidence from the south basin of the Caspian Sea // Quat. Sci. Rev. 2015. Vol. 78. P. 77–97.
Makeev A., Lebedeva M., Kaganova A., Rusakov A., Kust P., Romanis T., Yanina T., Kurbanov R. Pedosedimentary environments in the Caspian Lowland during MIS5 (Srednaya Akhtuba reference section, Russia) // Quat. Int. 2021. Vol. 590. P. 164–180. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2021.03.015
Makshaev R.R., Svitoch A.A. Chocolate clays of the northern Caspian Sea region: distribution, structure, and origin // Quat. Int. 2016. Vol. 409. Part A. P. 44–49. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.07.018
Mamedov A.V. The Late Pleistocene-Holocene history of the Caspian Sea // Quat. Int. 1997. Vol. 41–42. P. 161–166.
Murray A.S., Thomsen K.J., Masuda N., Buylaert J.-P., Jain M. Identifying well-bleached quartz using the different bleaching rates of quartz and feldspar luminescence signals // Radiation Measurements. 2012. Vol. 47. P. 688–695.
Taratunina N.A., Buylaert J.P., Kurbanov R.N., Yanina T.A., Makeev A.O., Lebedeva M.P., Utkina A.O., Murray A.S. Late Quaternary evolution of lower reaches of the Volga River (Raygorod section) based on luminescence dating // Quat. Geoch. 2022. Vol. 72. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101369
Taratunina N., Rogov V., Streletskaya I., Thompson W., Kurchatova A., Yanina T., Kurbanov R. Late Pleistocene cryogenesis features of a loess-paleosol sequence in the Srednyaya Akhtuba reference section, Lower Volga River valley, Russia // Quat. Int. 2021. Vol. 590. P. 56–72. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2020.12.015
Tudryn A., Leroy S.A.G., Toucanne S., Gibert-Brunet E., Tucholka P., Lavrushin Y.A., Dufaure O., Miska S., Bayon G. The Ponto-Caspian basin as a final trap for southeastern Scandinavian Ice-Sheet meltwater // Quat. Sci. Rev. 2016. Vol. 148. P. 29–43.
Yanina T., Sorokin V., Bezrodnykh Yu., Romanyuk B. Late Pleistocene climatic events reflected in the Caspian Sea geological history (based on drilling data) // Quat. Int. 2018. Vol. 465. Part A. P. 130–141.
Yanina T.A. Environmental variability of the Ponto-Caspian and Mediterranean basins during the last climatic macrocycle // Geography, Environment, Sustainability. 2020. № 13 (4). P. 6–23. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2020-120
Zastrozhnov A., Danukalova G., Golovachev M., Titov V., Osipova E., Simakova A., Yakovlev A., Yakovleva T., Aleksandrova G., Shevchenko A., Murray A., Tesakov A., Sadikhov E. Biostratigraphical investigations as a tool for palaeoenvironmental reconstruction the Neopleistocene (Middle-Upper Pleistocene) at Kosika, Lower Volga, Russia // Quat. Int. 2020. Vol. 540. P. 38–67.