Палеопочвенные горизонты лессовых отложений четвертичного периода

1

Строение

В разрезе выделяются 4-15 и более лёссовых горизонтов, входящих в состав определенных циклитов. Мощность лёссовых горизонтов 0,2-8 м и более, с общей мощностью 25_30 м. Сверху которых развиты палеопочвы с карбонатными горизонтами, мощностью от 0,1 до 0,7 м. Возраст лёссовых отложений верхне-, средне- и нижненеоплейстоценовый.

В разрезе выделяются до 22 палеопочв, из них 7-12 наиболее полно развиты. Мощность которых изменяется от 1 до 4 м. Они с карбонатными горизонтами развиты на лёссовых толщах верхнее-, средне- и нижненеоплейстоценовых возрастов.

2

Цвет

Серые, палево-серые, темно-серые

Коричневые, красновато-коричневые, темно-серые

3

Гранулометрический состав

В гранулометрическом составе преобладают пылеватая фракция (60-65%), содержание глинистой фракции доходит до 25-30 %, песчанистой до 15-5%.

Содержание глинистой фракции значительно больше (до 40-50%), а содержание пылеватой фракции сравнительно меньше (до 45-50 %), чем в лёссовых толщах.

4

Минераль-ный состав

В минералогическом составе из минералов легкой фракции преобладает кварц (46-75 %), полевые шпаты (10-20 %), обломки пород (7-26 %), биотит (2-9 %), мусковит (0,5-4%); из минералов тяжелой фракции встречаются (%): магнетит-ильменит (20-67), гемотит-лимонит (10-36), эпидот (4-20), роговая обманка (1-13), циркон (2-11), гранат (3-10). В высокодисперсной части преобладают гидрослюда (50-60), хлорит (10-20), каолинит (3-8).

В минералогическом составе элювиальных горизонтов резко сокращается содержание кальцита (в 5-15 раз), в пылеватой фракции появляется геотит (1-2), в глинистой фракции в 3-5 раз сокращается содержание монтмориллонит - гидрослюдистого состава (3-12).

5

Структура

Алеврито-макропористая-пылеватая

Алеврито-макропористо-комковатая

6

Легкорастворимые соли

По содержанию водорастворимых солей относятся к незасоленным и слабозасоленным грунтам, среди анионов преобладают HCO₃ и SO₄^2, среди катионов Ca²⁺ и Mg²⁺. Содержание СаО и СаО₂ составляет 10-15 и 8-15% соответственно.

Содержание анионов (HCO₃ и SO₄² ) и катионов (Ca²⁺ и Mg²⁺) и СаО и СаО₂ значительно снижаются до 4-6% за счет выноса карбонатов в иллювиальный горизонт, поэтому содержание карбонатов значительно увеличивается до 27-30% и более.

7

Естествен-ная влажность, %

По разрезу изменяется преимущественно в пределах от 17-28%. Высокие значения влажности характерны нижней части слоя.

Изменяется в пределах от 20-24 %. Высокие значения влажности характерны для верхней части горизонта.

8

Число пластичности

Характеризуется значением от 10 до 12%

Характеризуется высоким значением от 11 до 16 и более

9

Плотность минераль-ных частиц

По разрезу изменяется в пределах от 2,70 до 2,74 г/см³. Резкое различие между лёссовым и погребенным почвенным горизонтом не наблюдается.

10

Плотность влажного грунта

По разрезу изменяется в диапазоне 1,50-1,80 г/см³. Высокое значение характерно для нижних глубин.

Характеризуется высоким значением от 1,60 до 2,05 г/см³ и более.

Плотность скелета

По разрезу изменяется в диапазоне 1,30-1,70 г/см³

Характеризуется значением от 1,50 до 1,80 г/см³

11

Пористость

По разрезу изменяется от 54 до 40%, причем с глубиной наблюдается общее уменьшение.

Изменяется преимущественно от 50 до 38%

12

Размокае-мость

При естественной влажности, характер размокания - пылеватый, пылевато-комковатый. Время размокания - преимущественно от нескольких минут до нескольких часов. При воздушно-сухом состоянии размокают быстро. Обычно водонеустойчивые.

При естественной влажности, характер размокаемости комковатый, пылевато-комковатый, время размокания от нескольких минут до 24 часов. Относительно водоустойчивые.

13

Модуль общей деформации

При естественной влажности изменяется в пределах от 4 до 19 МПа

При естественной влажности довольно высокое и доходит до 20 МПа, а при водонасыщении уменьшается до 10-15 МПа и ниже.

14

Удельное сцепление

При естественной влажности составляет 0,01-0,06 МПа. С увеличением влажности (до 22-24%) снижается в среднем до 0,05 МПа.

При естественной влажности доходит до 0,095 МПа. С увеличением влажности с глубиной постепенно снижается в среднем до 0,04-0,06 МПа

15

Просадоч-ность

Относительная просадочность лёссовой толщи при природной нагрузке преимущественно не более 0,01, а при дополнительном давлении (Р=0,3; 0,4; 0,5 МПа) значительно увеличивается до 0,02-0,05. Суммарная просадка от собственного веса толщи составляет 7,9 см. Тип грунтовых условий по просадочности II

Относительная просадочность при природном давлении значительно меньше и в среднем составляет 0,003. При дополнительном давлении наблюдается некоторое увеличение (до 0,007). Суммарная просадка от веса выше лежащей толщи меньше 0,05 см. Тип грунтовых условий по просадочности I.

16

Набухае-мость

Набухаемость лёссовой толщи значительно меньше (<2%), чем погребенных почвенных горизонтов. Это объясняется довольно низким содержанием глинистой фракции относительно погребенных горизонтов (25-30)

Набухаемость погребенных почвенных горизонтов больше (>2%)0, чем лёссовых горизонтов. Это объясняется высоким содержанием глинистой фракции (40-50%). Они по числу пластичности относятся в основном к тяжелым суглинкам.

17

Характер перехода

Переход между лёссовой толщей и развивающемся погребенным горизонтом постепенный. Между циклитами резкий.

Переход между погребенным почвенным горизонтом и лёссовой толщей постепенный. В нижней части погребенных почвенных горизонтов наблюдается карбонатный - (иллювиальный) горизонт светло-серого цвета характеризующийся большой плотностью (до 2,10-2,15 г/см³), и низкой пористостью (до 40-35%), небольшой мощностью преимущественно (0,1-0,7 м), высокой карбонатностью (до 30%). Переход между циклитами резкий.

18

Водопрони-цаемость

Относительно погребенного почвенного горизонта значительно больше и изменяется от 0,006 до 0,17 м/сут.

Относительно лёссовой толщи характеризуется небольшой водопроницаемостью (0,001-0,04 м/сут). Во многих местах являются водоупорными горизонтами и способствует возникновению склоновых смещений.

Б. Пролювиалые лёссовый породы среднего неоплейстоцена (LpQ_II) слагающие предгорья и предгорные равнины

1

Строение

В разрезах толщи выделяются от 3 до 10 лёссовых горизонтов, составляющих циклиты. Мощность отдельных лёссовых горизонтов изменяются от 1 до 5 и более метров, общей мощностью 30-70 м. Сверху каждой лёссовой толщи развиты палеопочвы мощностью до 4 и более метров. Карбонатные горизонты такие как в высоких предгорий здесь отсутствуют. Но наблюдается общее увеличение содержания карбонатных солей.

В разрезе выделяются от 3 до 9-10 палеопочв, в зависимости от общей мощность лёссовых пород. Мощность которых доходит до 4 м. Карбонатные горизонты под палеопочвами почти отсутствуют. Но в них наблюдается повышение содержания карбонатной соли.

Уменьшение количества палеопочвы и отсутствие явно выраженных карбонатных горизонтов объясняется тектоническими особенностями и климатическими условиями высоких предгорий, предгорий и предгорных равнин.

2

Цвет

В основном желтовато-серые, палевые

Буровато-серые, коричне-вые, коричневато-серые

3

Гранулометри

ческий состав микроагрега-тным методом

В составе преобладают пылеватые фракции в среднем по участкам от 63 до 91%, содержание глинистых частиц составляет 10-21,3% и песчанистых 4,5-11,5%.

Содержание пылеватой фракции в среднем составляет от 63 до 82%, глинистой - 9-22% и песчаной - 0,35-9,64%

4

Минеральный состав

Содержание легкой фракции в пределах 82,14-99,6%, тяжелой - 0,46-4,4%.В легкой фракции преобладают кварц (36-52%), карбонаты (16-44%), обломки пород (11-30%), полевые шпаты (4-10%). В тяжелой - гемотит, магнетит, эпидот, роговая обманка. Содержание гумуса в среднем составляет 0,25-0,35%, алевролито-макропористая

В легкой фракции содержание кварца составляет - 26%, карбонаты - 64%, полевые шпаты - 4%. Минералы тяжелой фракции представлены эпидотом (12-20%), роговой обманкой (9-16%) пироксенами (1-4%). В отношении гумуса отличается некоторое повышении по сравнению с лёссовым горизонтом.

5

Структура

Макропористая с размерами макропор от 0,2 до 0,5 иногда до 2 мм, слабовато комковатая с глинисто-известковистыми конкрециями, на ощупь мягкий, пылеватый, лёгкий, хорошо берется лопатой.

Комковатая. Состоят из сплошных беспорядочно расположенных червеобразных стяжений длиной 4-5 см, толщиной 0,7-1,8 см, имеют черные пятна гумуса и известковистую корку толщиной 2-3 мм. При ударе лопатой быстро рассыпаются и трудно берется.

6

Легкорастворимые соли

В основном грунты не засолены. Среднее содержание солей различных участков - 0,1-1,0%. В исключительных случаях на границе лёссовых и погребенных почвенных горизонтов наблюдается повышение содержания солей (1,2-1,5%). Тип засоления сульфатный, карбонатно - сульфатный, иногда хлоридно-сульфатный. Среди анионов преобладают сульфаты (0,1-0,68%), гидрокарбонаты (0,03-0,11%), хлора (0,1-0,02%), из катионов-кальций,(0,01-0,25%), калий и натрий (0,1-0,15%)

Относительно лёссовых горизонтов имеет повышенное содержание солей (0,5-1,20% и более). Тип засоления в основном сульфатный, карбонатно- сульфатный. В анионном составе преобладают сульфаты (0,023-0,47%). Содержания гидрокарбонатов составляют - 0,03-0,12%. Среди катионов-калий, натрий (0,1-0,3%) магний (0,005-0,022%).

7

Естественная влажность

По разрезу лёссовых пород различных участков изменяется от 2,14 до 21,6%. Наблюдается увеличение ее вниз по разрезу и в погребенных почвах. Здесь необходимо отметить, что влажность естественно неизмененных (неповергнутых техногенным воздействиям) грунтов характеризуется значением от 5 до 12-14%

В погребенных почвенных горизонтах от 8,25 до 24%. Эти горизонты в пределах новоосваиваимых и частично городских территориях являются как будто временным водоупорным горизонтом, а в процессе длительного орошения или подъема уровня грунтовых вод подвергаются к разрушению, что проводят к внезапным деформациям зданий и сооружений.

8

Число пластичности

Характеризуется преимущественно значением от 7 до 12%

В погребенных почвенных горизонтах значение пластичности несколько повышенная (8-12%)

9

Плотность минеральных частиц

По разрезу различных участков преимущественно составляют 2,65_2,72 г/см³. Резкое различие между лёссовым и погребенным почвенным горизонтом не наблюдается.

10

Плотность влажного грунта

В различных участках средне значение колеблется от 1,34-1,59 г/см³ в среднем 1,45 г/см³ (в техногенно не измененных территориях); до 1,40-1,69 г/см³ в среднем 1,54 г/см³ (в техногенно измененных территориях).

Изменяется от 1,60 до 1,98 г/см³, в среднем 1,72 г/см³

10

Плотность скелета

По разрезу различных участков (не подверженных изменению) колеблется от 1,33 до 1,54 г/см³ среднем составляет 1,45 г/см³,а подверженных к изменению территориях среднем составляет 1,54 г/см³

Изменяется от 1,40 до 1,85 г/см³, в среднем 1,58 г/см³

11

Пористость

В разрезе лёссовых горизонтов изменяется от 41 до 55%, в среднем 48%.

В разрезе погребенных горизонтов изменяется от 33 до 50%, в среднем 44%.

12

Размокае-мость

Скорость размокая преимущественно колеблется от 2 сек до 3 мин, редко до часа. Некоторые образцы из типичного лёсса по сравнению с лёссовидными (проявленного лёсса) пород, а также погребенного почвенного горизонта размокают быстрее. Характер размокания в основном пылеватый.

Размокают значительно медленно (до 1 часа и иногда до сутки) чем лёссовые породы. Характер размокания преимущественно комковатый, пылевато-комковатный

13

Модуль общей деформации

При естественной влажность изменяется в широких пределах от 5 до 30 МПа. С увеличением влажности при водонасыщении снижается до 1-11 МПа. Погребенные почвенные горизонты относительно лёссовых толщи характеризуется всегда большим значением модуля деформации.

14

Удельное сцепление

В интервале глубин 0-30 м преимущественно изме-няется от 0,1-0,2 МПа имеются отдельные толщи с значением 0,05 и более 0,2 МПа

Относительно лёссовых толщ характеризуется значением более 0,1и 0,2 МПа

15

Просадочность

Во всех участках территории характеризуется высоким значениям просадочности при природном давлении доходя до 0,043-0,23. Суммарная величина просадочности всей толщи в отдельных районах (Паркентские и Пскентские лёссовые массивы) составляет 175-200 см. Все толщи относятся ко II типу грунтовых условии по просадочности. Необходимо отметить, что в пределах г. Ташкента, г. Чирчика и г. Янгиюля величина просадочности в результате техногенного воздействия значительно уменьшилась - менее 1,5-1м. Преимущественно 0,5-0,35м.

Просадочность относительно лёссовых толщ значительно ниже и изменяется в пределах от 0,005 до 0,085. Относится ко II типу грунтовых условий по просадочности.

16

Объемная набухаемость

При естественной влажности колеблется от 0,65 до 18,50% в среднем 10,5%, а при воздушно-сухом состоянии (при влажности 2-2,5%) значительно увеличивается доходя до 27%.

При естественной влажности колеблется от 15,16 до 17,80%, в среднем 16,5%,

17

Характер перехода

Между погребенными почвенными горизонтами постепенный

Между лёссовыми толщами постепенный, между циклитами резкий

18

Водопроницаемость

Изменяется от 0,065 до 0,316м/сут, в среднем 0,067м/сут.

Характеризуется относительно низким значением водопроницаемости менее 0,01 м\сутки. Изучение влажности разреза во многих местах г. Ташкента показывает, что погребенные почвенные горизонты являются временным слабым водоупорным горизонтом определяющим характер деформации лёссовых толщ залегающих между погребенными почвами. В процессе подъема уровня грунтовых вод (снизу вверх) и просачивания поверхностных вод сверху вниз доходя до этих горизонтов начинается накапливаться. Но эти накопления очень часто имеют временный характер. С появлением малейшей возможности (в результате природных или техногенных воздействий) продолжают двигаться довольно значительным давлением вниз или вверх до следующего погребенного горизонта оказывая влияние на вводно-физические, прочностные и просадочные свойства лёссовых толщ. Эти процессы являются довольно опасными и иногда приводят к значительной деформации лессо-почвенного разреза и расположенных на них зданий и сооружений.

В. Аллювиальные лёссовые породы верхнего (La Q _III) неоплейстоцена и голоцена (La Q _IV) слагающие предгорья и предгорные равнины

1

Строение

В разрезах верхнего неоплейстоцена выделяются 2-3 лёссовых горизонтов мощностью от 2 до 16 м, а голоцен преимущественно состоит из одного лессового горизонта мощностью от 0,5 до 3 м. Общая мощность лессового покрова верхнего неоплейстоцена составляет 15-20 м., голоцена 2,5-3,5 м. Количество циклитов обычно 1-2. Такое малое количество циклитов объясняется возрастом отложений, тектонической обстановкой и климатическими условиями территории.

В разрезах верхнего неоплейстоцена выделяются 2 почвенных горизонта мощностью 0,5-2,5 м., а голоцена обычно одна современная почва мощностью преимущественно 0,25-0,3 м. Карбонатные подпочвы отсутствуют, но в местах их наличия они характеризуются включением большого количества карбонатных конкреций.

2

Цвет

Обычно желтый и палевый

Буровато-серый и коричневато-серый

3

Гранулометрический состав

При микроагрегатной подготовке гранулометрический состав разреза верхнего неоплейстоцена сложены средними и легкими суглинками. Содержание пылеватой фракции изменяется от 68 до 92%, Преобладают частицы диаметром 0,05-0,01. С глубиной наблюдается увеличение песчаной фракции доходя в отдельных разрезах до 27%. Содержание глинистой фракции в среднем составляет 22,6%. Ниже залегают аллювиальные галечники различного состава.

В гранулометрическом составе резкие различия не наблюдаются. Отмечается некоторое увеличение глинистой фракции доходя до 25%. Они в основном являются тяжелыми и средними суглинками.

4

Минеральный состав

Содержание минералов легкой фракции, являющихся основной составной частью как лёссовых, так и погребенных почвенных горизонтов, на различных участках изменяется от 70 до 98%, в среднем составляет 83%. В них преобладают кварц (18,5-40,0%), полевые шпаты (2,4-29%), обломки пород (1,12-22,6%). Минеральный состав тяжелой фракции (1,2-2,16 %) довольно разнообразен и представлен рудными минералами: магнетит-ильменит (12,9-33,2%), гемотит-лимонит (13,1-34,1%), роговая обманка (6,8-22,4%), биотит (0,4-11,7%), мусковит (0,4-2,2%). Глинистая фракция характеризуется в основном гидрослюдистым составом с примесью монтмориллонита, хлорита и каолинита.

5

Структура

Лёссовые породы представлены макропористыми, слоистыми лёссовидными суглинками. Содержание гумуса в разрезе в среднем составляет 0, 062-0,3%.

Слабомакропористые, уплотненные и комковатые.

6

Легкораст-воримые соли

Толщи в целом незасоленные, слабозасоленные. Плотный остаток составляет 0,099-0,677 (в среднем 0,317). Тип засоления гидрокарбонатный, сульфатно-карбонатный, карбонатно-сульфатный. В анионном составе преобладают HCO₃^- (0,06-0,08%), SO₄² (0,02-0,04%), (0,06-0,016%). В катионном составе преобладают Na⁺ и K⁺ (0,02-0,03%), Ca⁺² (0,01-0,02%), Mg⁺² (0,002-0,007%)

В отношении легкорастворимых солей довольно резкие различия не наблюдаются.

7

Естествен-ная влажность

Естественная влажность в основном зависит от глубины залегания грунтовых вод и изменяется от 3 до 22%. Для лёссовых пород голоцена изменения влажности имеет сезонный характер, из-за малой их мощности изменяется от 3-5 до 20-30%.

Влажность погребенных почв верхнего неоплейстоцена характеризуются значением влажности от 6 до 12%.

8

Число пластичности

Лёссовые породы верхнего неоплейстоцена в среднем по участкам изменяется от 6 до 11, гологцена от 4 до 10% соответственно.

Погребенная почва характеризуется повышенным значением пластичности (8-12%).

9

Плотность минеральных частиц

По отношению минеральных частиц между лёссовыми породами и погребенными почвенными горизонтами довольно резкие различия не наблюдаются, и изменяется в основном от 2,67 до 2,72 г/см³.

10

Плотность влажного грунта.

По разрезу различных участков верхнего неоплейстоцена в зависимости от глубины залегания грунтовых вод изменяется в пределах от 1,40 до 1,88 г/см³, в среднем 1,66 г/см³, а голоцена от 1,34 г/см³ до 1,99 г/см³ в среднем 1,64 г/см³. Отмечается увеличение плотности с глубиной, а также в подпочвенных горизонтах.

Плотность влажного грунта верхнего неоплейстоцена изменяется в пределах 1,6-1,8 г/см³, в среднем 1,7 г/см³. Плотность современных почвенных горизонтов развитых на лёссовых породах голоцена имеет сезонный характер и изменяется в широких пределах - 1,40-2,0 г/см³.

10

Плотность скелета (сухого) грунта.

Плотность сухого грунта верхнего неоплейстоцена изменяется в пределах от 1,33 до 1,71 г/см³, в среднем 1,5 г/см³, а голоцена Ї от 1,35 до 1,65 г/см³, в среднем 1,50 г/см³.

Плотность сухого грунта верхнего неоплейстоцена 1,40-1,5г/см³. Голоцен в основном представлен современной почвой и характеризуется теми значениями плотности сухого грунта лёссовидного суглинка, на которой они формируются.

11

Пористость

Пористость лёссовых пород верхнего неоплейстоцена колеблется от 36 до 54%, в среднем 46%, а голоцена - от 37 до 53%, в среднем 44,3%.

Пористость погребенных почв развитых в лёссовых горизонтах верхнего неоплейстоцена, в среднем составляет 45%. Современная почва развитая на голоценовых лёссовых породах характеризуется значениями - 45-50%, в зависимости от сезона года.

12

Размокае-мость

Скорость размокания лёссовых пород верхнего неоплейстоцена и голоцена при естественной влажности относительно медленная. Время размокания изменяется от 1 до 24 часа и более. Характер размокания мелкокомковатый и пылеватый.

Скорость размокания образцов отобранных как из погребенных горизонтов, так и современных погребенных почв довольно медленная. Время размокания преимущественно более 24 часа. Характер размокания комковатый, мелкокомковатый и комковато-пылеватый. Образец при воздушно-сухом состоянии размокает быстрее и время размокания составляет преимущественно от 2 мин. до 1 часа. Характер размокания комковато-пылеватый, пылеватый.

13

Модуль общей деформации

Модуль деформации лёссовых горизонтов верхнего неоплейстоцена и голоцена преимущественно изменяется в интервалах 6,14-40 МПа, в среднем 25,2МПа. При водонасыщении и с глубиной при увеличении естественной влажности компрессионный Модуль деформации снижается до 1-15 МПа.

Модуль деформации погребенных и современных почв при естественной влажности изменяется от 10 до 50 МПа, в среднем 20-30 МПа.

14

Удельное сцепления

Удельное сцепление лёссов верхнего неоплейстоцена и голоцена изменяется от 0,017 до 0,25 МПа.

Удельное сцепление погребенных почв среднего неоплейстоцена изменяется в интервале 0,1-0,363МПа.

15

Просадоч-ность

Общая мощность просадочной толщи лёссовых пород верхнего неоплейстоцена доходит до 15-18 м. Величина относительной просадочности при естественной влажности при природном давлении изменяется от 0,001 до 0,02. Однако, при дополнительном давлении (Рпр+0,1 МПа; Рпр+0,3 МПа) резко увеличивается до 0,10-0,136. Суммарная просадка от собственного веса толщи 16-19см. Относительная просадочность лёссовых толщ голоцена при природном давлении незначительная - 0,00ч0,001. Тип грунтовых условий по просадочности - I.

Лёссовые суглинки погребенных почв верхнего неоплейстоцена и современных почв в основном непросадочные. При дополнительных давлениях (Рпр+0,1 МПа) наблюдаются некоторое увеличение - 0,001-0,005. Тип грунтовых условий по просадочности - I.

16

Характер перехода

Переход между лёссовой толщей и развитой на ней почвой как верхнего неоплейстоцена, так и в современных почвах постепенный.

17

Водопроницаемость

Коэффициент фильтрации лёссовых пород верхнего неоплейстоцена методом налива в среднем составляет 0,95 м/сутки, и по изученным лабораторным методам на приборе Ф-1 колеблется от 0,022 до 0,169 м/сутки, в среднем также 0,95 м/сутки.

Коэффициент фильтрации в современных почвенных горизонтах голоцена изменяется от 2,81 до 2,97м/сутки. Высокая величина коэффициента фильтрации подпочвенных горизонтов объясняется большим содержанием песчаной фракции в составе лёссовых суглинков.

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы морфологические характеристики современной почвы?

2. Что такое «журавчики»?

3. Что такое «куколки»?

4. Что представляет из себя конкреции, называемые «трубочки»?

5. Что такое «дендроиды»?

6. Что такое «погремши»?

7. Что представляет из себя конкреции, называемые «ядра»?

8. Каков приблизительно химический состав конкреций?

9. Назовите отличительные особенности делювиальных и делювиально-пролювиальных лёссовых пород от палеопочв?

10. Назовите отличительные особенности пролювиальных и аллювиальных лёссовых пород от палеопочв?

4. Стратиграфия палеопочв четвертичного периода Узбекистана

В середине прошлого века на основании анализа неотектонических движений и их роли в формировании рельефа горных долин Ю.А. Скворцовым (1941) и Н.П. Васильковским (1951) была разработана схема расчленения четвертичных отложений Узбекистана. Согласно этим исследователям, в пределах предгорий и среднегорий выделяются 4 эрозионно-аккумулятивных цикла: нанайский (Q₁), ташкентский (Q₂), голодностепский (Q₃) и сырдарьинский (Q₄). Хронологические рамки соответствующих циклов считались весьма условными, на что указывали и сами авторы схемы. Материалы, полученные в последние годы благодаря применению новейших методов палеогеографических исследований, в частности, палеопочвенного, археологического и палеомагнитного, позволили некоторым образом уточнить геохронологию четвертичных отложений Узбекистана ([3], [4], [20], [22]).

Магнитостратиграфическая схема континентальных четвертичных отложений, предложенная Х.А. Тойчиевым (1996), разработана на более объёмном фактическом материале и даёт возможность выявить корреляцию событий четвертичного периода на территории Узбекистана с таковыми в планетарном масштабе. Исходя из особенностей развития региональных тектонических процессов и эволюции геомагнитного поля в четвертичное время, последнее, согласно Х.А. Тойчиеву, следует рассматривать в качестве единого тяньшанского орогенного комплекса. В его рамках, с учётом цикличности осадконакопления, выделяются критические периоды импульсивного (катастрофического) развития неотектонических явлений, которые способствовали образованию мощных (реперных) толщ грубообломочного материала в горных и предгорных районах. В настоящее время эти реперы представлены конгломератами грубообломочного материала в пределах речных террас и конусов выноса временных водотоков на разных геоморфологических уровнях. На предгорных равнинах отложения данных периодов имеют вид тонкодисперсного материала болотно-озёрного происхождения.

Во время относительного тектонического покоя на горных склонах и в предгорной зоне накапливались мощные толщи лёссовидных суглинков, шёл интенсивный почвообразовательный процесс. Поэтому в сводной хроностратиграфии четвертичных отложений, кроме грубообломочных горизонтов, чётко просматривается серия горизонтов палеопочв и лёссовидных суглинков. Во время импульсивного проявления неотектонических движений на склонах горных хребтов усиливался плоскостной смыв, о чём свидетельствуют обнаруживающиеся в вертикальном разрезе лёссовых толщ линии среза между несогласно залегающими горизонтами палеопочв и лёссовидных суглинков (рис. 8).

Рис. 8 Общий вид разреза Апартак

Морфологическая характеристика древних почв и палеогеографическая реконструкция четвертичного периода произведена нами по периодам геохронологической схемы Х.А. Тойчиева (1996). В этой схеме тяньшанский орогенный комплекс подразделён на раннетяньшанскую (возрастом от 1,8 млн. лет до 690 тыс. лет), позднетяньшанскую (возрастом от 690 тыс. лет до 10-12 тыс. лет) и аральскую (возрастом от 10-12 тыс. лет до наших дней) серии. Каждая из этих серий на основании комплексного анализа геологических и геофизических условий с использованием палеопочвенных и палеомагнитных данных дифференцируется на дробные подразделения.

Эрозионно-аккумулятивные циклы, выделенные Ю.А. Скворцовым и Н.П. Васильковским, находятся в пределах позднетяньшанской и аральской серий. Отложения террас каждого цикла имеют двухчленное строение, т.е. зачастую в основании террас залегают конгломераты, перекрытые сверху лёссовидными суглинками. Если по возрасту конгломераты соответствуют базису эрозии данной террасы, то возраст лёссовидных суглинков моложе конгломератов. В зависимости от характера осадконакопления возраст суглинков может колебаться от голоценового до эоплейстоценового включительно. При этом их генетические особенности, как правило, накладывают определённый отпечаток на внешние (морфологические) параметры соответствующих горизонтов отложений.

По материалам палеопочвенного и палеомагнитного изучения лёссово-почвенных отложений Узбекистана нами составлена стратиграфическая схема четвертичных отложений (рис. 9).

В этой схеме сходные морфологические признаки одновозрастных погребенных почв и разделяющих их суглинков индексированны латинскими буквами, при этом, почвы - заглавными, а суглинки - малыми. Так, почвы имеют обозначения: A - современная со всеми ее генетическими горизонтами, B - голоценовая, C, D - позднеплейстоценовая и т.д.

Комплексы почв и суглинков даются в виде сочетаний: Aa, Bb, Cc и др. Однако в природе не всегда можно найти вышеописанную последовательную смену почв от молодых к более древним: A, B, C, D, E и т.п. Часто голоценовые почвы резко по денудационной линии сменяются среднеплейстоценовыми, иногда последние выходят на дневную поверхность, а подстилаются неогеном или мелом. С другой стороны, отмечаются серии палеопочв E, F, обозначаемые как E₁e₁, E₂e_2, E₃e₃, F₁ f₁, F₂ f₂, F₃ f₃ и т.д.

В предлагаемой схеме приведено обобщенное описание морфологии разновозрастных палеопочв в лёссах четвертичного периода с выделением лишь тех деталей их строения, которые являются маркирующими.

Рис. 9 Схема хроностратиграфии лёссово-почвенных отложений четвертичного периода орогенной области Узбекистана (Х.А. Тойчиев, У.К. Абдуназаров, А.Г. Стельмах, 2011 г.). Лёссово-почвенные отложения голоцена включают следующие индексы палеопочв и лёссов: А - коричневатая или серая современная почва; а - серовато-коричневый лёссовый суглинок; В - темно-серая, серая палеопочва с охристыми пятнами, встречаются структурные «орехи» - зоогенные образования диаметром до 1,5 см, переход в нижележащий суглинок обычно постепенный, предварительный возраст данной почвы - средний голоцен; b - коричневатый, светло-коричневатый лёссовый суглинок, характерно присутствие конкреций - журавчиков, по возрасту нами ориентировочно отнесен к низам голоцена и верхам позднего плейстоцена

Лёссы, лёссовидные суглинки и супеси плейстоцена включают следующие индексы палеопочв и лёссов:

С - серо-коричневая, коричневая палеопочва, встречаются структурные «орехи» диаметром до 2,0 см;

с - коричневатый лёссовый суглинок;

Возраст почвы С и суглинка с - верхи позднего плейстоцена.

D - серо-бураватая палеопочва, встречаются структурные «орехи» диаметром до 2,0 см;

d - серовато-коричневый лёссовый суглинок, характерны отдельные мучнистые беловатые пятна и конкреции в виде «трубочек»;

Возраст почвы D и суглинка d отнесен к низам позднего плейстоцена.

E - красновато-коричневая палеопочва, встречаются конкреции в виде крупных дендроидов;

е - коричневый лёссовый суглинок, встречаются конкреции в виде «погремшей»;

Возраст почвы Е и суглинка е - верхи среднего плейстоцена.

F - темно красновато-коричневая, буроватая палеопочва;

f - серовато-коричневый лёссовый суглинок, встречаются продолговато-округлые конкреции;

Почва F и суглинок f нами отнесены к среднему плейстоцену.

В лёссовидных суглинках эоплейстоцена серия однотипных палеопочв, обозначеные как G.

G - светло красновато-коричневая палеопочва;

g - коричневый лёссовый суглинок.

Схема палеопочвенных горизонтов сопоставлена с магнитостратиграфической схемой четвертичных отложений орогенной области Узбекистана.

Для распознавания лёссовидных суглинков разного возраста большое значение имеют визуальные критерии разновозрастных палеопочв и суглинков. В связи с этим ниже приводятся морфологическое описание и стратиграфия горизонтов палеопочв эоплейстоцена, плейстоцена и голоцена Узбекистана.

4.1 Палеопочвенные горизонты эоплейстоцена

Мелкозёмистые отложения эоплейстоцена в пределах Узбекистана сохранились весьма фрагментарно и их можно встретить в пределах низко- и среднегорных частей речных долин, где они имеют вид мощной моноклинально залегающей толщи красновато-коричневого цвета. Слои этой толщи образованы чередованием порошистых серовато-коричневых суглинков, комковато-ореховатых, красновато-коричневых палеопочв и палевых карбонатных «шоховых» горизонтов, часто называемых «каменным лёссом». Отложения данного возраста изучены на разрезах Аркутсай в долине реки Чирчик и Апартак в пределах Ахангаранской долины. Ниже даётся морфологическое описание некоторых разрезов, где имеются палеопочвы эоплейстоцена.

Разрез Аркутсай расположен на правом водораздельном хребте сая на абсолютной высоте 1250 м. Отложения голоцена, плейстоцена и эоплейстоцена вскрываются на стенке среза мощного оползня (рис. 10). Здесь обнажена мощная толща мелкозёмистых отложений. Ширина охвата оползня доходит до 150 м, глубина же составляет около 70 метров. На глубине 55,5 метров вскрываются мелкозёмистые отложения эоплейстоцена, отличающиеся особенностями морфологии и геологогеоморфологических условий залегания. Граница плейстоцена и эоплейстоцена установлена на основании палеомагнитных данных. Приводим описание разреза Аркутсай, начиная с глубины 55,5 м, т.е. с эоплейстоценовых отложений.

55,50 - 56,75 м. Палеопочва «G». Сухой, серовато-коричневый, средний суглинок ореховатой структуры. Структурные комочки угловатые, диаметром до 1,0-1,5 см, плотные вокруг структурных комочков тонкая (до 1 мм) карбонатно-известковая плёнка, переход резкий.

56,75 - 56,85 м. Палевый, карбонатный, «шоковый» или «каменный лёсс». Плотный, окаменевший, с трудом при помощи молотка можно отколоть куски горной породы. Переход резкий.

56,85 - 59,65 м. Сухой, серовато-коричневый, средний суглинок, плотный, комковатый, порошистый, однородный. Переход резкий.

59,65 - 63,15 м. Палеопочва «G₁». Сухой, коричневый, плотный, комковато-ореховатый средний суглинок.

63,15 - 63,65 м. Карбонатный горизонт, идентичный горизонту в интервале 56,75 - 56,85 м.

63,65 - 64,75 м. Палеопочва «G₂». Сухой, коричневый, средний суглинок, плотный, комковато-ореховатый, комки угловатые диаметром 0,7 - 1,0 см. Включения в виде мелких глинистых конкреций. На гранях ореховатых структур тонкая карбонатная плёнка. Переход постепенный.

64,75 - 65,00 м. Карбонатный горизонт, плотный, сухой, палево-серого цвета, тонкогоризонтально слоистый. Переход резкий.65,00 - 66,25 м. Палеопочва «G₃». Сухой, серовато-коричневый, средний суглинок, плотный, угловато-ореховатой структуры, карбонатный. Переход постепенный.

66,25 - 66,50 м. Карбонатный горизонт, плотный, сухой, палево-серый, тонкослоистый, прослойки светло-серого и коричневого цвета, мощность слоёв 1-2 мм. Переход резкий.

66-50 - 68,00 м. Палеопочва «G₄». Сухой, серовато-коричневый, средний суглинок, ореховатой структуры, вокруг которых карбонатный налёт. Переход резкий.

68,00 - 70,00 м. Лёссовидный суглинок, сухой, серый, порошистый, плотный, карбонатный. Переход резкий.

70,00 м и ниже. Горизонтально грубослоистые песчано-гравийно-супесчаные отложения неогена серовато-коричневого цвета.

Как видно из описания, эоплейстоценовые отложения от ниже и верхнележащих горизонтов, отличаются мощным, монотонным сложением, почти размеренным чередованием палеопочв, лёссовидных суглинков и плотных, карбонатно-глинистых горизонтов. Из-за такого мощного сложения и окраски, до недавнего времени многие геологи относили их к верхнему неогену. Однако палеомагнитные и другие исследования свидетельствуют об их эоплейстоценовом возрасте.

Эоплейстоценовые отложения, подобные Аркутсайским, вскрываются на разрезе Апартак, расположенном в долине реки Ахангаран на абсолютных высотах 1100-1200 м. (рис. 11). Здесь, в отличие от разреза Аркутсай, в строении почвенно-лёссовой толщи карбонатные горизонты, прослойки так называемого «каменного лёсса» выражены не особенно чётко. Это связано с региональными палеогеографическими различиями между указанными разрезами. Среди них важным является то, что воздействие на климат оказывали озёра, унаследованные от неогена, и низкогорный рельеф Западного Тянь-Шаня в целом, имевший место быть в ту эпоху. Горы были низкими, а потому вертикальная поясность не имела особо чёткой выраженности. С учётом углов наклона слоёв палеопочв и карбонатных горизонтов можно сделать вывод о том, что в то время преобладали склоны крутизной до 10-12⁰.

Как видно из вышеприведённого литологического описания разреза, палеопочвы данного возраста, отмеченные как серии почв «G», «G₁» и т.д., представляют собой мощную толщу коричневато-красных лёссов с прослойками карбонатных горизонтов. Судя по литологическому и морфологическому строению отложений разреза, в эоплейстоцене климат был тёплым и влажным. По морфологическим признакам палеопочвы данного возраста очень близки друг другу, поэтому их разделение на горизонты «G», «G₁», «G₂» и т.д. весьма условно и их можно рассматривать как единую серию палеопочв эоплейстоцена. Лёссово-почвенные горизонты такого типа могли быть образованы только в результате интенсивного испарения с поверхности пресноводных озёр или болот, а также частично являются иллювиальным горизонтом палеопочв. О резкой смене почвообразования и осадконакопления во время образования почвенно-лёссовых комплексов свидетельствует весьма четкий характер перехода горизонтов палеопочв, лёссовидных суглинков и карбонатных горизонтов.

Палеопочвы эоплейстоцена по своему морфологическому строению довольно чётко отличаются от аналогичных образований более поздних периодов. Главным отличием является более тёмная окраска с красноватым оттенком и плотное сложение с вкраплением ореховатых угловатых структур размером от 1,0 до 1,5 см. На гранях структурных комочков имеются тонкие тёмные налёты окиси марганца, пространство между агрегатами заполнено глинисто-карбонатным веществом, которые при зачистке стенки шурфа издают характерный скрипучий звук.

Широкое распространение грубообломочного материала, в основном конгломератов, на границе эоплейстоцена и плейстоцена свидетельствует о крупных тектонических и климатических изменениях.

Наиболее мощные отложения того времени обнаружены у селения Нанай в долине реки Пскем. Здесь мощные толщи конгломератов около 60 м. сверху перекрыты лёссовидными суглинками толщиной около 40 м. Нижняя кровля конгломератов, отнесённая к отложениям нанайской террасы, в настоящее время находится на высоте 800 м над руслом реки, что дало основание для отнесения их к нижнечетвертичным отложениям (Скворцов, 1961). Это не противоречит принятой нами схеме Х.А. Тойчиева (1996), где они отнесены к раннему плейстоцену. Толща террасы сложена угловатой и угловато-окатанной галькой размером 10-15 см, скреплённой карбонатным цементом.

Из всех приведённых сведений следует, что осадконакопление и почвообразование на фоне влажного и тёплого климата эоплейстоцена сменилось мощной денудацией под влиянием неотектонических движений на границе эоплейстоцена и раннего плейстоцена. События этого периода чётко зафиксированы в осадках данной эпохи в виде грубообломочного материала в горах (с. Нанай) и в виде мелкозёмистых отложений типа «каменного лёсса» (долина реки Аксакатасай) предгорной зоны.

Большая часть предгорных равнин в то время представляла собой обширные озёрно-болотистые участки, где насчитывались мощные толщи песчано-супесчаных отложений (низовья рек Чирчик, Келеса и др.).

4.2 Палеопочвенные горизонты плейстоцена

Плейстоцен, выделяемый Х.А. Тойчиевым как позднетяньшанская серия, охватывает временной отрезок, длившийся от 690 тысяч лет назад до 10-12 тысяч лет назад.

Литолого-геоморфологический анализ отложений данного возраста свидетельствует о неоднократном резком изменении природных условий под влиянием неотектонических движений и климата. В целом, в то время сток по магистральным долинам был более обильным, чем сейчас, а русла рек располагались на несколько десятков метров выше пойм современных речных долин. Если фазы оживления тектонических движений приводили к образованию ступенчатых форм рельефа в пределах долин рек, то динамика осадконакопления и почвообразования под влиянием климатических процессов способствовала накоплению мощных лёссово-почвенных комплексов на склонах горных хребтов и на предгорных равнинах. В результате соответствующих событий ландшафты низкогорий и среднегорий становятся более разнообразными.

Наряду с автоморфными условиями развития обширных припойменных участков, связанных с общим подъёмом горных сооружений, большое распространение получил также гидроморфный тип почвообразования в пределах предгорных равнин. Наличие окрашенных в серый цвет суглинков между палеопочвами с неокисленными минералами группы магнетита-ильменита и гематита-лимонита указывает на то, что долины в эпоху формирования лёссовых горизонтов были слабо расчленёнными и сильно заболоченными. Здесь господствовали восстановительные условия.

В результате проведённых исследований, на основании литолого-геоморфологического анализа было установлено, что в плейстоцене можно выделить ранний, средний и поздний этапы, в определённой степени близкие нанайскому, ташкентскому и голодностепскому эрозионно-аккумулятивным циклам Ю.А. Скворцова и Н.П. Васильковского.

Палеопочвы раннего и среднего плейстоцена, отмеченные как почвенно-лёссовые комплексы «Ff», «F₁f₁» «F₂f₂» и т.д., отличаются морфологически от ниже- и вышележащих горизонтов палеопочв рядом свойств. В первую очередь, они отличаются темновато-коричневой (до бурого) окраской, плотностью сложения, наличием характерных структурных комочков и включением карбонатных конкреций продолговато-округлой формы диаметром 4-6 см и длиной до 10-15 см (морфологические характеристики карбонатных конкреций приведены выше). Палеопочвы данного возраста встречаются на высоких водораздельных и приводораздельных частях склонов. По механическому составу они тёмносуглинистые, плотные, комковато-ореховатые, комки угловатые диаметром 1,5-2,0 см, на их гранях видны темноватые пятна, карбонаты не выражены, содержание СО₂ до 8-10%, ила - 15-20%, содержание общего гумуса - 0,1-0,2%. Горизонты палеопочв отделены друг от друга горизонтами лёссовидных суглинков и карбонатными горизонтами, часто называемые «шоховыми горизонтами», или «каменным лёссом».

Собственно к палеопочвам среднего плейстоцена относятся как почвенно-лёссовые комплексы «2», «1», «F», «f», «F₁», «f₁» и т.д., наиболее широко распространенные в пределах низкогорий и среднегорий. От нижележащих и вышележащих горизонтов они отличаются более светлым во влажном и палево-серым до коричневого цветом в сухом состоянии, а также присутствием конкреций, имеющих форму крупных дендроидов диаметром 2-3 см, длиной 8-12 см. Палеопочвы и разделяющие их суглинки имеют тяжёло-суглинистый механический состав.

Палеопочвы «Е» и «F» комковато-ореховатой структуры, плотного сложения, слабопористые, карбонатный налёт вокруг структурных «орехов» выражен слабее, чем в вышележащих почвах. Среднее содержание СО₂ карбонатов 6-7%, общего гумуса 0,3%, ила 15-25%. Мощность палеопочв 1-3 м, переход к нижележащим горизонтам заметный, зачастую чёткий.

Лёссовые суглинки, разделяющие палеопочвы, представляют собой комковато-порошистый мелкозём средней плотности, мучнистый, пачкает руки, присутствуют конкреции в виде «погремшей» удлинённо-округлой формы длиной 6-10 см, диаметром 4-5 см.

Ниже приводится описание Аркутсайского разреза, где на глубинах от 3,5 м и глубже присутствуют палеопочвы «Е» и «F».

3,5 - 8,05 м. Палеопочва «Е» Сухой, серовато-коричневый, книзу более тёмный, средний суглинок. Комковато-порошисто-ореховатый, средней плотности, карбонатные прожилки и конкреции в виде крупных дендроидов, на глубинах 6,0 - 6,25 м просматривается горизонт лёссовидных суглинков, слабо затронутый почвообразованием, сухой, серый до серовато-коричневого цвета, плотный, комковатый, комки угловатые, встречаются кристаллы гипса, переход резкий.

8,25 - 8,50 м. Карбонатный горизонт, плотный, мелкогоризонтально-слоистый, переход резкий.

8,5 - 14,35 м. Лёссовидный суглинок «е». Сухой, светло-серый до коричневого средний суглинок, комковато-порошистый, пористый, стенки пор с карбонатной плёнкой. Переход резкий.

14,35 - 15,5 м. Палеопочва «F». Сухой, серо-коричневый средний суглинок. Комковато-ореховатый, комки угловатые диаметром 1,5-2 см, резкие включения мелких глинистых конкреций. Переход резкий.

15,5 - 16,9 м. Лёссовидный суглинок «f». Сухой, светло-серый, плотный, пористый, включения продолговато-округлых конкреций диаметром до 5-6 см. Переход резкий.

В разрезе на глубинах от 16,9 до 55,45 м присутствует серия почвенно-лёссовых комплексов, состоящих из чередующихся горизонтов палеопочв «F₁», «F₂», а также разделяющих их лёссовидных суглинков «f₁» «f₂» и т.д.

Мощность почвенно-лёссовых горизонтов от 1 до 3 м. В разрезе встречаются также прослойки «каменного лёсса» мощностью до 25 см. Угол падения горизонтов около 10-12⁰. Цвет палеопочв темновато-коричневый, разделяющих их суглинков - светло-серый, шоховых прослоек - серый.

Вся стенка среза Аркутсайского оползня, где расположен разрез, представляет собой мощную горизонтально-слоистую массу, состоящую из палеопочв, лёссовидных суглинков и карбонатных горизонтов средне- и нижнеплейстоценового возраста. В рассматриваемом разрезе отсутствуют горизонты почвенно-лёссового комплекса верхнего плейстоцена, встречающиеся в разрезах на других участках средне- и низкогорий. Их присутствие, как было выявлено во время полевых исследований, зависит от геолого-геоморфологических условий осадконакопления. К верхнему плейстоцену на основании комплексного анализа отнесены палеопочвенные горизонты, отмеченные как палеопочвы «С» и «D».

Палеопочва «D» имеет тяжёлосуглинистый состав и от более молодых по возрасту почв отличается более тёмным, буроватым цветом. Имеет плотное сложение, комковато-ореховатую структуру. «Орехи» округлые, диаметром до 2 см., вокруг них тонкая плесень светло-серых карбонатов; на гранях структурных комочков во влажном состоянии обычны темноватые пятна. Комки плотные, с трудом раздавливаются рукой, при взятии монолита весь горизонт легко распадается на «орехи». Карбонатные конкреции отсутствуют, пор мало. Содержание СО₂ и карбонатов 7-8%, общего гумуса - 0,2-0,4%, ила - 13-14%. Мощность слоя обычно 1-2 м, переход в нижележащий слой постепенный, что свидетельствует о постепенном усилении почвообразования в одно время с интенсивным осадконакоплением. Лёссовидный суглинок «d» представляет собой средний до тяжёлого суглинок серовато-коричневого во влажном и палево-серого цвета в сухом состоянии; средней плотности, комковато-порошистый, иногда встречаются включения полутвёрдых структурных комочков, вероятно, являющихся следами реликтового почвообразовательного процесса. Карбонаты выражены в виде отдельных беловатых пятен и карбонатно-глинистых конкреций в виде «трубочек». Содержание СО₂ карбонатов до 15%, общего гумуса - 0,3%, ила - 10-17%. Мощность горизонта 1-3 м. Местами в нижних частях склонов имеются включения щебня. Часть горизонта подстилается мощным до 10-20 см шохообразным слоем. Выше в разрезе почвенно-лёссового комплекса «Dd» залегает почвенно-лёссовый комплекс «Сс».

...