Темпы седиментации на поймах равнинных рек Центра Европейской части России по данным изучения почвенно-аллювиальных серий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Скорости отложения пойменного аллювия за различные временные интервалы голоцена на реках Истра, Ока и Сейм определены с помощью комбинации методов датирования (радиоуглеродного, радиоцезиевого и историко-археологических) и на основе разработанного метода определения темпов седиментации, основанном на оценке степени развития профиля почв, погребенных в аллювии. В результате проведенных хронологических и почвенно-геоморфологических исследований установлены пространственно-временные различия скоростей пойменной седиментации. На приречных участках молодой поймы она составляет 1.8–23 мм/год (р. Сейм), 2–15 мм/год (р. Истра), тогда как на древних (рр. Ока, Сейм) в разные периоды скорости аккумуляции изменялись в диапазоне 0.01–0.7 мм/год, причем периоды усиления темпов отложения наносов были непродолжительными по времени. На основании изучения молодой, быстро нараставшей поймы р. Истры, отложения которой датированы на основе историко-археологических материалов, получены новые уточненные данные о характерных скоростях седиментации в поймах центра Восточно-Европейской равнины: аллювий без признаков педогенеза формируется при скорости накопления более 15 мм/год, с признаками такового – 2–15 мм/год, кумулятивные почвы – при скорости 0.5–2 мм/год. По разрезу Никитино на р. Оке, который выделяется большой серией хорошо развитых палеопочв, на основании 14С и археологических дат, установлены циклические колебания скорости седиментации в голоцене: во время накопления слоев аллювия она составляла около 2 мм/год, что в 20 раз выше, чем в более длительные периоды формирования почв – 0.07–0.14 мм/год.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Л. Александровский

Институт географии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: alexandrovski@igras.ru
Россия, Москва

В. Н. Голосов

Институт географии РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: alexandrovski@igras.ru

географический факультет

Россия, Москва; Москва

И. В. Замотаев

Институт географии РАН

Email: alexandrovski@igras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Александровский А.Л. Этапы и скорость развития почв в поймах рек центра Русской равнины // Почвоведение. 2004. № 11. С. 1285-1295.
  2. Александровский А.Л. Запись среды в почвах и отложениях поймы: модели педогенеза, скорость процессов, полнота летописи // Мат-лы Всерос. науч. конф. “Динамика современных экосистем в голоцене”. Пущино: Ин-т физ.-хим. и биол. Проблем почвоведения РАН, 2016. С. 7-10.
  3. Александровский А.Л., Александровская Е.И. Эволюция почв и географическая среда. М.: Наука, 2005. 223 с.
  4. Александровский А.Л., Гласко М.П., Фоломеев Б.А. Археолого-географические исследования погребенных пойменных почв как геохронологических уровней второй половины голоцена (на примере Средней Оки) // Бюлл. Комисс. по изуч. четвертич. периода. 1987. № 56. С. 123-128.
  5. Геннадиев А.Н. Почвы и время: модели развития. М.: Изд-во МГУ, 1990. 230 с.
  6. Гласко М.П., Фоломеев Б.А. Методика определения скоростей накопления пойменного аллювия равнинных рек по археолого-геоморфологическим данным (на примере долины Средней Оки) // Геоморфология. 1981. № 3. С. 26-36.
  7. Ершов И.Н., Александровский А.Л., Ершова Е.Г., Кренке Н.А., Панин А.В. Пойма реки Истры у Ново-Иерусалимского монастыря: природно-археологический аспект исследования // Археология Подмосковья. Мат-лы науч. семинара. Вып. 10. М.: Ин-т археологии РАН, 2014. С. 217-235.
  8. Иванов И.В., Александровский А.Л. Методы изучения эволюции почв // Почвоведение. 1987. № 1. С. 112-121.
  9. Кривцов В.А., Воробьев А.Ю., Водорезов А.В., Зазовская Э.П. Особенности формирования поймы реки Оки в ее среднем течении (на примере Спасского расширения) // Геоморфология. 2020. № 3. С. 56-71.
  10. Маркелов М.В., Голосов В.Н., Беляев В.Р. Изменение скорости аккумуляции наносов на поймах малых рек в центре Русской равнины // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2012. № 5. С. 70-76.
  11. Панин А.В., Сидорчук А.Ю., Баслеров С.В., Борисова О.К., Ковалюх Н.Н., Шеремецкая Е.Д. Основные этапы истории речных долин центра Русской равнины в позднем валдае и голоцене: результаты исследований в среднем течении р. Сейм // Геоморфология. 2001. № 2. С. 19-34.
  12. Пространственно-временные закономерности развития современных процессов природно-антропогенной эрозии на Русской равнине / В. Н. Голосов, О. П. Ермолаев (ред.). Казань: Изд-во АН Республики Татарстан, 2019. 372 с.
  13. Сычева С.А., Гласко М.П. Ритмичность осадконакопления и почвообразования на Среднерусской возвышенности в голоцене // Изв. РГО. 2003. Т. 135. Вып. 1. С. 45-57.
  14. Сычева С.А., Узянов А.А. Динамика уровня р. Тускарь. Почвенные и археологические данные // Изучение и оптимизация водных ресурсов Курской области. Курск: Изд-во МФГО, 1987. С. 75-82.
  15. Таргульян В.О. Теория педогенеза и эволюции почв. М.: ГЕОС, 2019. 296 с.
  16. Фоломеев Б.А., Александровский А.Л., Гласко М.П., Гуман М.А. Климентовская стоянка (к вопросу о хозяйственной деятельности человека и развитии природной обстановки в долине Средней Оки) // Наследие В.А. Городцова и проблемы современной археологии / Тр. гос. Ист. музея. Вып. 68. 1988. С. 168-191.
  17. Чичагова О.А. Радиоуглеродное датирование гумуса почв. М.: Наука, 1985. 158 с.
  18. Alexandrovskiy A., Ershova E., Ponomarenko E., Krenke N., and Skripkin V. Floodplain paleosols of Moskva River basin: chronology and paleoenvironment // Radiocarbon. 2018. Vol. 60. No. 4. P. 1169-1184. https://doi.org/10.1017/RDC.2018.73
  19. Alexandrovskiy A.L., Glasko M.P., Krenke N.A., and Chichagova O.A. Buried soils of floodplains and paleoenvironmental changes in the Holocene // Revista Mexicana de Ciencias Geologicas. 2004. Vol. 21. No. 1. P. 9-17.
  20. Alexandrovskiy A.L., van der Plicht J., Belinskiy A.B., and Khokhlova O.S. Chronology of soil evolution and climatic changes in the dry steppe zone of the Northern Caucasus, Russia, during the 3rd millennium BC // Radiocarbon. 2001. Vol. 43. No. 2B. P. 629-635. https://doi.org/10.1017/S003382220004128X
  21. Amos K.A., Croke J.K., Timmers H., Owens Ph., and Thompson C. The application of caesium-137 measurements to investigate floodplain deposition in a large semi- arid catchment in Queensland, Australia: low-fallout environment // Earth Surf. Process. Landforms. 2009. Vol. 34. P. 515-529. https://doi.org/10.1002/esp.1749
  22. Belyaev V.R., Golosov V.N., Markelov M.V., Evrard O., Ivanova N.N., Paramonova T.A., and Shamshurina E.N. Using Chernobyl-derived 137Cs to document recent sediment deposition rates on the River Plava floodplain (Central European Russia) // Hydrological Processes. 2013. Vol. 27. P. 781-794. https://doi.org/10.1002/hyp.9461
  23. Bettis III E.A., Benn D.W., and Hajic E.R. Landscape evolution, alluvial architecture, environmental history, and the archaeological record of the Upper Missouri Valley // Geomorphology. 2008. Vol. 101. P. 362-377. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2008.05.030
  24. Bronk Ramsey C. Bayesian analysis of radiocarbon dates // Radiocarbon. 2009. Vol. 51. No. 1. P. 337-360. https://doi.org/10.2458/azu_js_rc.51.3494
  25. Brown A., Toms P., Carey C., and Rhodes E. Geomorphology of the Anthropocene: Time- transgressive discontinuities of human-induced alluviation // Anthropocene. 2013. Vol. 1. P. 3-13. https://doi.org/10.1016/j.ancene.2013.06.002
  26. Dreibrodt S., Jarecki H., Lubos C., Khamnueva S.V., Klamm M., and Bork H-R. Holocene soil formation and soil erosion at a slope beneath the Neolithic earthwork Salzmünde (Saxony-Anhalt, Germany) // Catena. 2013. Vol. 107. P. 1-14. https://doi.org/10.1016/j.catena.2013.03.002
  27. Dreibrodt S., Lubos C., Lomax J., Sipos G., Schroedter T., and Nelle O. Holocene landscape dynamics at the tell Arslantepe, Malatya, Turkey - Soil erosion, buried soils and settlement layers, slope and river activity in a middle Euphrates catchment // The Holocene. 2014. Vol. 24. No. 10. P. 1351-1368. https://doi.org/10.1177/0959683614540949
  28. Golosov V., Aseeva E., Belyaev V., Markelov M., and Alyabieva A. Redistribution of sediment and sediment-associated contaminants in the River Chern basin during the last 50 years. Erosion and Sediment Yields in the Changing Environment. Proceedings of a Symposium held in Chengdu, China, October 2012. IAHS Publ. No. 356. Wallingford, UK: IAHS Press, 2012. P. 12-19.
  29. Golosov V.N., Belyaev V.R., Markelov M.V., and Kislenko K.S. Overbank sedimentation rates on the flood plains of small rivers in Central European Russia. Sediment Dynamics for a Changing Future. Proceedings of a Symposium held in Warsaw, Poland, June 2010. IAHS Publ. No. 337. Wallingford, UK: IAHS Press, 2010. P. 129-136.
  30. Golosov V., Konoplev A., Wakiyama Y., Ivanov M., and Komissarov M. Erosion and Redeposition of Sediments and Sediment-Associated Radiocesium on River Floodplains (the Niida River Basin and the Abukuma River as an Example). Behavior of Radionuclides in the Environment III. Singapore: Springer, 2022. P. 97-133. https://doi.org/10.1007/978-981-16-6799-2-7
  31. Golosov V. and Panin A. Century-scale stream network dynamics in the Russian plain in response to climate and land use change // Catena. 2006. Vol. 66. P. 74-92. https://doi.org/10.1016/j.catena.2005.07.011
  32. Hobo N., Makaske B., Middelkoop H., and Wallinga J. Reconstruction of floodplain sedimentation rates: a combination of methods to optimize estimates. Earth Surface // Processes and Landforms. 2010. Vol. 35. P. 1499-1515. https://doi.org/10.1002/esp.1986
  33. Hoffmann T., Erkens G., Gerlach R., Klostermann J., and Lang A. Trends and controls of Holocene floodplain sedimentation in the Rhine catchment // Catena. 2009. Vol. 77. No. 2. P. 96-106. https://doi.org/10.1016/j.catena.2008.09.002
  34. Holliday V.T. Soil Formation, Time, and Archaeology. Soils in Archaeology. Landscape Evolution and Human Occupation. Washington & London: Smithsonian Institution press, 1992. P. 101-117.
  35. Hupp C.R., Schenk E.R., Kroes D.E., Willard D.A., Townsend P.A., and Peet R.K. Patterns of floodplain sediment deposition along the regulated lower Roanoke River, North Carolina: annual, decadal, centennial scales // Geomorphology. 2015. Vol. 228. P. 666-680. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2014.10.023
  36. Kalicki T., Sauchyk S., Calderoni G., and Simakova G. Climatic versus human impact on the Holocene sedimentation in river valleys of different order: examples from the upper Dnieper basin, Belarus // Quaternary International. 2008. Vol. 189. No. 1. P. 91-105. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2007.09.028
  37. Knox J.C. Floodplain sedimentation in the Upper Mississippi Valley: natural versus human accelerated // Geomorphology. 2006. Vol. 79. P. 286-310. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2006.06.031
  38. Lespez L., Clet-Pellerin M., Limondin-Lozouet N., Pastre J.-F., Fontugne M., and Marcigny C. Fluvial system evolution and environmental changes during the Holocene in the Mue valley (Western France) // Geomorphology. 2008. Vol. 98. P. 55-70. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2007.02.029
  39. Mandel R.D. Soils and Holocene Landscapes Evolution in Central and Southwestern Kanzas: Implications for Archaeological Research. Soils in archaeology: landscape evolution and human occupation (edited by V.T. Holliday), Washington-London, Smithsonian institution press, 1992. P. 41-100.
  40. Miao X., Mason J.A., Johnson W.C., and Wang H. High-resolution proxy record of Holocene climate from a loess section in southwestern Nebraska, USA // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2007. Vol. 245. No. 3-4. P. 368-381. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2006.09.004
  41. Muhs D.R., Bettis E.A., Aleinikoff J.N., McGeehin J., Beann J., Skipp G., Marshall B.D., Roberts H.M., Johnson W.C., and Benton R. Origin and paleoclimatic significance of late Quaternary loess in Nebraska: Evidence from stratigraphy, chronology, sedimentology, and geochemistry // GSA Bulletin. 2008. Vol. 20. No. 11-12. P. 1378-1407. https://doi.org/10.1130/B26221.1
  42. Notebaert B. and Verstraeten G. Sensitivity of West and Central European River systems to environmental changes during the Holocene // Earth-Sci. Rev. 2010. No. 103. P. 163-182. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2010.09.009
  43. Reimer P., Austin Wen., Bard E., Bayliss A., Blackwell P.G., Bronk Ramsey C., Butzin M., Hai Cheng., Edwards R.L., Friedrich M., Grootes P.M., Guilderson T.P., Hajdas I., Heaton T.J., Hogg A.G., Hughen K.A., Kromer B., Manning S.W., Muscheler R., Palmer J.G., Pearson C., van der Plicht J., Reimer R.W., Richards D.A., Scott E.M., Southon J.R., Turney C.S.M., Wacker L., Adolphi F., Büntgen U., Capano M., Fahrni S., Fogtmann-Schulz A., Friedrich R., Köhler P., Kudsk S., Miyake F., Olsen J., Reinig F., Sakamoto M., Sookdeo A., and Talamo S. The IntCal20 Northern Hemisphere Radiocarbon Age Calibration Curve (0-55 cal kBP) // Radiocarbon. 2020. Vol. 62. No. 4. P. 725-757. https://doi.org/10.1017/RDC.2020.41
  44. Stevens P.R. and Walker T.W. The chronosequence concept and soil formation // Quart. Review Biol. 1970. Vol. 45. No. 4. P. 333-350.
  45. Sycheva S., Glasko M., and Chichagova O. Holocene rhythms of soil formation and sedimentation in the central Russian upland // Quaternary International. 2003. Vol. 106-107. P. 203-213. https://doi.org/10.1016/S1040-6182(02)00173-8
  46. Tsymbarovich P., Kust G., Kumani M., Golosov V., and Andreeva O. Soil erosion: An important indicator for the assessment of land degradation neutrality in Russia // International Soil and Water Conservation Research. 2020. Vol. 8. No. 4. P. 418-429. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2020.06.002
  47. Walling D.E. and He Q. The spatial variability of overbank sedimentation on river floodplains // Geomorphology. 1998. Vol. 24. P. 209-223. https://doi.org/10.1016/S0169-555X(98)00017-8
  48. Walling D.E. and He Q. Use of fallout 137Cs in investigations of overbank sediment deposition on river floodplains // Catena. 1997. Vol. 29. P. 263-282. https://doi.org/10.1016/S0341-8162(96)00072-0
  49. Walling D.E., Owens P.N., and Leeks G.J.L. The role of channel and floodplain storage in the suspended sediment budget of the River Ouse, Yorkshire, UK // Geomorphology. 1998. Vol. 22. P. 225-242. https://doi.org/10.1016/S0169-555X(97)00086-X

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение объектов исследования в пределах центра Европейской части России: Льгов – на р. Сейм, Никитино – на р. Оке, Скит Никона – на р. Истре.

Скачать (362KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Топографический профиль (A–Б) на пойме р. Сейм с расположением разрезов (а); строение разрезов (б) и вид на участок долины р. Сейм (в). 1 – номера разрезов; 647 ± 51 – возраст отложений.

Скачать (687KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Разрез Скит Никона, пойма р. Истры. Внизу, на глубине 270–300 см залегает почва времени строительства Скита Никона, на глубине170 см – кирпич и другие артефакты середины XVIII в. В средней части изученной толщи, 135–235 см, залегает грубослоистый аллювий, накапливавшийся с высокой скоростью.

Скачать (737KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Эпюра вертикального распределения 137Cs по глубине в разрезах 1 (а) и 2 (б), расположенных в старичном понижении и на прирусловом валу соответственно (см. рис. 2). 1986 г., 1963 г. и 1954 г. – поверхность аллювиальной почвы на момент выпадения из атмосферы 137Cs Чернобыльского происхождения, максимума глобальных выпадения и начала глобальных выпадений соответственно.

Скачать (61KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схема фаз развития аллювия поймы и погребенных почв. (а) – сценарий 1 (простой). Стадия накопления слоя аллювия (L2) сменяется стадией формирования почвы (S2), в течение которой седиментация отсутствует. Скорость седиментации вычисляется для исходной мощности слоя аллювия (“a”). (б) – сценарий 2 (сложный). Почва S2 – кумулятивная, она частично развивается вглубь, частично прирастает вверх, что обозначено стрелками 1 (педогенез) и 2 (седиментация). Скорость седиментации для периода развития почвы S2 рассчитывается только для слоя, накопившегося за это время (“d”). Для исходного слоя аллювия (L2), на котором сформировалась эта почва, она та же, что и в сценарии 1. Остальные обозначения объясняются в тексте.

Скачать (112KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Скорость накопления аллювия на пойме р. Оки (разрез Никитино) (а): 1 – кривая, построенная на основе 14С-дат; 2 – кривая, построенная на основе 14С-дат и данных по длительности периодов педогенеза (табл. 3). (б) – разрез Lubbock Like – кривая построена с учетом длительности периодов педогенеза (Holliday, 1992).

Скачать (60KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах