Результаты геохимических исследований курганных захоронений на территории Республики Татарстан

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 903.53:550.4 (470.41)

Результаты геохимических исследований курганных захоронений на территории Республики Татарстан

И.Н. Спиридонова

Аннотация

почва генетический курган геохимический

В статье представлены данные по геохимическому анализу почв поселений и почв Коминтерновского кургана I. Почвенные характеристики (морфологические признаки, физические, физико-химические и химические данные) совместно с геохимическими показателями позволили выявить особенности развития генетических горизонтов погребенных почв при сравнении со свойствами фоновых почв, имеющих полноголоценовый период развития.

Ключевые слова: курганные захоронения, погребенные почвы, геохимический коэффициент CIA.

Об авторах:

ассистент кафедры «Землеустройство и геодезия» Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Пенза, Irunek@yandex.ru

Annotation

I.N.Spiridonova

Results of geochemical investigations of curegenal burials on the territory of the republic of tatarstan

The data on the geochemical analysis of soils in settlements and soils of the Kominternovsky Barrow I. Soil characteristics (morphological features, physical, physicochemical and chemical data) together with geochemical indicators made it possible to reveal the features of the development of genetic horizons of buried soils when compared with the properties of background soils having full-price period of development.

Key words: burial mounds, buried soils, geochemical coefficient CIA.

В настоящее время, вместе с почвенно-археологическим методом, имеющим различные модификации [1], в последнее время используется и геохимический анализ почв поселений и почв курганных захоронений. Кроме общих химических параметров, эти методы сопровождались анализом валового химического состава генетических горизонтов (рентгенфлюорисцентный метод). Его результаты были пересчитаны на прокаленную навеску. Также, на этой основе в пересчете на молярную массу рассчитан коэффициент CIA (the Chemical Index of Alteration) по N.W. Nesbitt [2, 3, 4]. CIA отражает условия образования вторичных минералов и имеет тесную взаимосвязь со среднегодовым количеством осадков, которая была описана рядом авторов [3, 5]. На основе литературных источников, сведений, полученных по другим объектам Среднего Поволжья, в том числе Спасского района Республики Татарстан, был сформирован ряд значений CIA верхних генетических горизонтов почв и соответствующих им значений среднегодового количества осадков. Получена зависимость СКО = 9.3 Ч СIA - 179 с величиной достоверности 0,9629.

Объектом исследования является Коминтерновский курган I, который расположен на левобережье Куйбышевского водохранилища в районе слияния pp. Волга и Кама на поверхности II надпойменной террасы в 400 м к западу от окраины пос. Коминтерн (Спасский район, Республики Татарстан).

Фоновые почвы изучены на примере разреза 1 заложенного в 20 м к северо-востоку от Коминтерновского кургана I. Широколиственный лес из дуба (Quercus robur), клена (Аcer platanoides) и липы (Tilia cordata). Почва: темно серая лесная с признаками лессиважа [7,8].

Валовой химический состав фоновых почв в окрестностях кургана Коминтерн I характеризуется невысокими значениями SiO₂ - 67-69%, что отражает среднесуглинистый состав почвы. В почвообразующей породе величины кремнезема относительно снижаются, за счет накоплений оксида кальция (10,12%).

Распределение Al₂O₃, как основного компонента глинистой составляющей, неоднородно по почвенному профилю - 11,56% в верхних горизонтах, существенно увеличивается в средней части до 15,32%. По величине отношений SiO₂ к R₂O₃ отмечается увеличение кремнезема в верхних горизонтах Аd и А1 - 8,09-7,01 за счет лессиважа глинистых материалов в среднюю часть почвенного профиля, где их значения снижаются до 6,32-6,13 [9].

Более конкретно эти выводы иллюстрируются соотношением SiO₂:Аl₂О₃, в верхних горизонтах почв - Аd, А1 и А1А2 - 9,84-8,44 происходит обеднение алюминием за счет его лессиважа в составе ила. В средних горизонтах А2В - Вt отношение уменьшается до 7,60-7,41 в результате накопления илистой фракции.

Геохимические особенности почв. Для более детального анализа геохимических условий формирования фоновых почв - был использован метод расчета геохимических коэффициентов на основе валового химического состава по G. Retallack, Nesbitt H.W. и др., Алексееву О.А. и др. [2,4,5]. В настоящее время этот метод также используется и для реконструкции палеосреды развития различных археологических культур в голоцене [3].

Отношение, например оксида титана к оксиду алюминия отражает однотипность геохимической обстановки в почвообразующей породе и подчеркивает единый источник осадконакопления в фоновых почвах, он составляет 0,06, и только в верхних горизонтах отмечается привнос эолового силикатного материала, за счет чего значение коэффициента возрастает до 0,08 в горизонте Аd (табл.1).

Геохимический коэффициент CIA представляет собой выражение * 100. CIA показывает соотношение первичных и вторичных минералов в почвах и отражает изменение условий образования вторичных минералов. В современных (фоновых) почвах значение коэффициента изменяется в пределах 65,09 в верхних горизонтах и до 72,83 - в нижних. Таким образом, верхние горизонты Аd и А1 фоновых почв формировались в менее гумидных условиях по сравнению с нижележащими (табл.1).

Коэффициент отношения Al₂O₃ к CaO+Na₂O+K₂O+MgO был предложен G.Retallack [5], как отношение алюминия, являющегося основным компонентом глинистой составляющей к окислам растворимых оснований, поступающих в почвенный раствор в результате выветривания. Указанный коэффициент отражает активность миграции химических элементов по почвенному профилю в зависимости от водного режима почв. В современных почвах значение коэффициента составляет 1,15-1,19 для верхних гумусовых горизонтов и подчеркивает привнос силикатного материала. В переходных горизонтах, вплоть до породы его величины возрастают до 1,28-1,33, что может подчеркивать существенную миграцию окислов растворимых оснований, в результате более гумидных условий выветривания и почвообразования. В почвообразующей породе значение коэффициента снижается до 1,12, и показывает на обогащенность лессовидных суглинков первичными минералами, содержащих окислы растворимых оснований.

Соотношение К₂О+Na₂О к Al₂O₃, т.е. растворимых оснований оксидов к глинистой составляющей, подчеркивает общий тренд развития современных почв: - накопление натрия и калия в верхних горизонтах Аd и А1 - 0,35-0,32 за счет привноса силикатного материала; снижение значений коэффициентов в нижних горизонтах до 0,28-0,27 и увеличение Al₂O₃, в результате процессов оглинивания и миграции растворимых оксидов.

Соотношение Na₂О к Al₂O₃ и значение коэффициента 0,17-0,14 для верхних горизонтов Аd и А1 подчеркивает привнос свежего силикатного материала. В средних горизонтах фоновых почв этот коэффициент снижается до 0,10-0,12 и может указывать на активную миграцию Na₂О при выветривании первичных минералов типа полевых шпатов (табл.1).

Динамика почвенного кальцита и доломита характеризует соотношение СаО+МgO к Al₂O₃ по Retallack [5]. Значение коэффициента верхних горизонтов современных почв составляют - 0,52-0,52, т.е. чуть выше, чем в средней части почвенного профиля - 0,48-0,50 и указывает на существенную выщелоченность

Таблица 1 Геохимические коэффициенты отношений оксидов современных почв вокруг кургана Коминтерн I, разрез 1

карбонатов из почвенной толщи. В почвообразующей породе это величина возрастает до значений - 0,63 и отражает существенную карбонатность лессовидных суглинков [6].

Комплексный анализ свойств погребенных почв отражает равномерность распределения гумуса и величин емкости поглощения по всему погребенному профилю, почти нейтральная реакция почвенной среды, преобладание процессов оглинивания в генетических горизонтах погребенного профиля, что позволяет диагностировать процессы лугово-степного черноземообразования. Морфологические и химические показатели более древней второй погребенной почвы отражают начальные стадии черноземообразования и по этим признакам данную почву можно диагностировать как дерново-карбонатную.

Валовой химический состав погребенных почв. Анализ почв в насыпи, по динамике большинства химических элементов, показал увеличение в гор. А1, по сравнению с вышележащим - Аd, Na₂O, MgO, Fe₂O₃, K₂O, и даже таких оксидов как Аl₂O₃ и SiO₂, что указывает на миграцию элементов в составе ила [6].

В погребенных черноземах заметна аккумуляция MgO, Fe₂O₃, K₂O и оксидов Аl₂O₃ и SiO₂. Таким образом, в погребенных дерново-карбонатных почвах происходит стабилизация большинства оксидов, в том числе аккумуляция MgO и СаО. В погребенных черноземных почвах заметно увеличение Аl₂O₃ до 14,37%, и определяет значительную их оглиненность. Верхние горизонты почвы насыпи Аd и А1 по соотношению SiO₂ к R₂O₃ (8,31-7,78) обеднены R₂О₃ - также как и в фоновых почвах. В погребенных черноземных почвах отмечается сужение величин SiO₂ к R₂О₃ до 6,53, и отражает накопление полуторных окислов.

Геохимические особенности погребенных почв. В погребенных почвах геохимическая обстановка в целом соответствует фоновым почвам. Однако, в погребенных дерново-карбонатных почвах значение коэффициента TiO₂:Аl₂O₃ составляет 0,07, в погребенных черноземных почвах коэффициент колеблется от 0,06 до 0,07, а в экспонированных почвах насыпи он также увеличивается до 0,08 и подчеркивает привнос силикатного материала (табл.2).

Среди погребенных почв выделяются дерново-карбонатные - небольшой аридизацией - 68,73-69,79. Погребенные черноземные почвы характеризуются более гумидными условиями выветривания и почвообразования и для них характерны значения CIA - 68,56-70,04. В экспонированных почвах насыпи коэффициент CIA понизился до 64,02-65,73 и подчеркивают условия выветривания близкие к верхним горизонтам фоновых почв.

В погребенных почвах распределение значений коэффициента отношения Al₂O₃ к CaO+Na₂O+K₂O+MgO подобно фоновым: - низкие (1,10-1,13) - для экспонированных горизонтов насыпи; повышенные (1,18-1,23) - для погребенных черноземных почв и очень низкие (1,11-0,99) - для погребенных дерново-карбонатных почв.

В погребенных почвах выделяются дерново-карбонатные варианты преобладанием К₂О по сравнению с Na₂О - коэффициент 0,43. В погребенных черноземных почвах значение коэффициента возрастает до 0,60-0,72 и имеет сходство с фоновыми почвами. В экспонированных почвах насыпи заметны турбационные процессы, связанные с перемещением мелкоземистой массы при сооружении кургана (табл.2).

Значение коэффициента Na₂О к Al₂O₃ погребенных черноземных почв (0,10-0,11) и погребенных дерново-карбонатных почв (0,08-0,07) указывает на активную миграцию натрия по сравнению с алюминием. В экспонированной почве в насыпи заметны неоднородные величины отношений - 0,14-0,12, что объясняется турбационными процессами, связанными с возведением насыпи (табл.2).

Таблица 2. Геохимические коэффициенты отношений оксидов экспонированных и погребенных почв, разрез 2 (Коминтерн I)

В погребенных почвах значение коэффициента СаО+МgO к Al₂O₃ значительно выше, особенно в дерново-карбонатной почве - 0,65-0,77, и отражает высокую их карбонатность.

Соотношение Fe₂O₃+MnO к Al₂O₃ показывает, что железо и марганец на фоне содержания алюминия показывает слабое накопление железа и марганца, а также биологическую активность почв самых верхних экспонированных горизонтов - Аd - 0,24. В погребенных черноземных и дерново-карбонатных почвах значение коэффициента снижается до 0,22-0,21 [6].

Заключение

Проведенные сравнительные исследования современных и погребенных почв курганных захоронений кургана Коминтерн I ? 3500 л.н. выявили особенности их хронологического развития:

- комплексный анализ морфологических признаков и свойств, отражающих условия почвообразования до погребения, позволил диагностировать формирование черноземов в атлантическое время (АТ) и степных карбонатных почв в раннем голоцене.

- современные темно-серые лесные почвы, прошедшие весь цикл голоценового почвообразования, имели подобное развитие в атлантическое время, как и погребенные почвы, однако при залесении террасы в позднем голоцене они эволюционировали в серые лесные почвы.

С помощью геохимических коэффициентов была проведена палеогеографическая реконструкция природной среды. Для проведения реконструкции была установлена связь коэффициента выветривания в современных почвах с атмосферными осадками. Была получена функция линейной зависимости показателя CIА от среднегодового количества осадков: СКО = 9,3 * СIA - 179, с величиной достоверности 0,96.

На рисунке показана реконструкция палеосреды в раннем, среднем и позднем голоцене. В пределах подразделений голоцена выделены ритмы почвообразования и кривая изменения среднегодовой температуры для лесной зоны (рис.1).

Рис. 1. Количество осадков и ритмы почвообразования в голоцене. Обозначения: 1 - осадки - реконструированы по коэффициентам выветривания и другим показателям; 2 - среднегодовая температура для южной лесной подзоны [10]; 3 - ритмы почвообразования по С.А. Сычевой [11] (темные полосы - стадии почвообразования, светлые промежутки - стадии литогенеза); 4 - подразделение голоцена дано в модификации Н.А. Хотинского [10].

Таким образом, данные реконструкции показали:

1. Погребенные дерново-карбонатные почвы формировались при выпадении осадков порядка 425 мм/год.

2. Погребенная черноземная почва формировалась в атлантическое время с небольшим превышением выпадавших атмосферных осадков - 425-430 мм/год.

3. Экспонированные почвы в насыпи имели пониженные величины осадков - 390-400 мм/год.

4. Современные осадки в Татарстане составляют пределы от 460 до 540 мм/год, т.е. превышает рассчитанные на 60-130 мм, если учитывать величины реконструкции только в позднеголоценовом периоде. Для Среднего Поволжья прирост осадков за 100 лет составляет ?140 мм/год [12]. Поэтому, если учесть постепенный прирост осадков за последние 100 лет, то можно оценивать хорошую достоверность проведенных реконструкций.

Реконструкция палеоклиматических данных по коэффициенту выветривания (CIA) показала, что палеоусловия развития луговской КИО составляли 390-430 мм/год осадков и преобладание лугово-степной растительности.

Библиографический список

1. Дергачева М.И., Васильева Д.И. Палеопочвы, культурные горизонты и природные условия их формирования в эпоху бронзы в степной зоне Самарского Заволжья // Вопросы археологии Поволжья. Самара, 2006. С. 464-476.

2. Алексеев А.О., Алексеева Т.В. Оксидогенез железа в почвах степной зоны. М., 2012. 202 с.

3. Калинин П.И., Алексеев А.О. Геохимические характеристики погребенных голоценовых почв степей Приволжской возвышенности // Вестник ВГУ. Сер. география, геоэкология. 2008. № 1. С. 9-15.

4. Nesbitt H.W., Young G.M. Early Proterozoic climate of sand stone and munstone suites using SiO2 content and K2O/Na2O ratio // J. Geology. 1997. V. 105. P. 173-191.

5. Retallack G. Soils and Global Change in the Carbon Cycle over Geological Time // Treatise On Geochemistry. 2003. P. 581-605.

6. Ломов С.П., Лыганов А.В., Хисяметдинова А.А., Спиридонова И.Н., Солодков Н.Н. Современные и погребенные почвы курганных захоронений лесостепной зоны Среднего Поволжья (на примере Коминтерновского кургана I)// Почвоведение. - 2017. - №5. - С.558-568

7. Спиридонова И.Н., Ломов С.П., Солодков Н.Н. Изучение почв курганных захоронений в Среднем Поволжье // Сб. научн. трудов I межд. н.-п. конф. Пенза, 2014. С. 183-188.

8. Чижевский А.А., Галимова М.Ш., Мельников Л.В., Хисамутдинова Р.А. Междисциплинарные исследования Коминтерновского кургана 2 эпохи поздней бронзы и стоянки каменного века // Археология и естественные науки Татарстана.Казань: Институт истории им. Ш. Марджани АН РТ, 2011. Кн. 4. С. 336-367.

9. Спиридонова И.Н., Ломов С.П. Погребенные черноземы курганных захоронений лесостепной зоны Среднего Поволжья//. Сб. материалов науч. конф. Воронеж: Издательско-полиграфический центр «Научная книга», 2017. - С. 473-477

10. Хотинский Н.А. Голоцен Северной Евразии. М., 1987. 200 c.

11. Сычева С.А. Главный (2000-летний) ритм голоцена и его проявления в почвах и отложениях пойм русской равнины // Ж. Ритм. 2010. № 5. С.1-8.

12. Ломов С.П. Почвы и климат Пензенской области. Пенза, 2012. 290 с.

Размещено на Allbest.ru