Пространственное распределение магнитных параметров в дневных и погребенных почвах Cуздальского ополья

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Магнитные свойства почв зависят от исходных свойств почвообразующих пород и ряда постседиментационных процессов. Установлено, что в условиях возвышенностей центра и юга Восточно-Европейской равнины неоднородность пространственного распределения магнитных свойств находится в тесной связи с неоднородностью почвенного покрова, обусловленной фактором реликтового криогенного микрорельефа. Различия в магнитной восприимчивости достаточны для формирования выраженного геофизического контраста, фиксируемого наземной магниторазведкой, однако этот метод до сих пор использовался в почвенных исследованиях единично. Дискуссионным остается происхождение и возраст магнитной фракции в маломощных почвенно-седиментационных толщах в области распространения покровных суглинков. Целью работы является определение закономерностей пространственного распределения магнитных параметров в поверхностных позднеплейстоцен-голоценовых педолитокомплексах на примере Суздальского плато. Использован комплекс магнитных методов, включающий полевое и лабораторное определение параметров объемной и удельной магнитной восприимчивости, а также детальную магниторазведку. В результате получены и сопоставлены наборы данных, характеризующие магнитную неоднородность в масштабах от отдельных литопачек и морфонов до элементарных почвенных ареалов, составляющих комплекс агроземов текстурно-дифференцированных, агросерых и агродерново-подзолистых почв. Выявлено, что основным источником магнитных аномалий является аутигенная сильномагнитная фракция педогенного и пирогенного происхождения, сосредоточенная в материале гумусовых горизонтов почв позднеледниковья и голоцена. Результаты могут быть использованы при изучении структуры почвенного покрова, реконструкции природной среды позднего плейстоцена – голоцена и интерпретации геофизических данных.

Об авторах

В. А. Лобков

Институт географии РАН; МГУ им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: vasilylobkov@igras.ru
ORCID iD: 0000-0001-5296-1725
Россия, Старомонетный пер., 29, Москва, 119017; Ленинские горы, 1, Москва, 119991

И. Г. Шоркунов

Институт географии РАН; МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: vasilylobkov@igras.ru
Россия, Старомонетный пер., 29, Москва, 119017; Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Е. В. Гаранкина

Институт географии РАН; МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: vasilylobkov@igras.ru
Россия, Старомонетный пер., 29, Москва, 119017; Ленинские горы, 1, Москва, 119991

В. А. Шевченко

МГУ им. М.В. Ломоносова; Институт археологии РАН

Email: vasilylobkov@igras.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991; ул. Дм. Ульянова, 19, Москва, 117292

Список литературы

  1. Александровский А.Л. Эволюция почв Восточно-Европейской равнины в голоцене. М.: Наука, 1983. 150 с.
  2. Александровский А.Л. Эволюция почв низких террас озера Неро // Почвоведение. 2011. № 10. С. 1155–1167. https://doi.org/10.31857/S0032180X22020022
  3. Александровский А.Л., Чендев Ю.Г., Юртаев А.А. Почвы со вторым гумусовым горизонтом и палеочерноземы как свидетельства эволюции педогенеза в голоцене на периферии лесной зоны и в лесостепи (обзор) // Почвоведение. 2022. № 2. С. 147–167. https://doi.org/10.31857/S0032180X22020022
  4. Алексеев А.О. Оксидогенез железа в почвах степной зоны. Автореф. дис. … д-ра биол. наук. М., 2010. 48 с.
  5. Алехин С.В., Квятковская Г.Н. Геологическая карта СССР масштаба 1: 200 000. Серия Московская. Лист O-37-XXXV. Объяснительная записка. М.: ВГФ, 1970. 149 с.
  6. Алешинская А.С., Кочанова М.Д., Макаров Н.А., Спиридонова Е.А. Становление аграрного ландшафта Суздальского Ополья в средневековье (по данным археологических и палеоботанических исследований) // Российская археология. 2008. № 1. С. 35–47.
  7. Алифанов В.М. Палеокриогенез и современное почвообразование. Пущино, 1995. 318 с.
  8. Алифанов В.М., Вагапов И.М., Гугалинская Л.А. Распределение магнитной восприимчивости в профилях сложных палеокриоморфных почв // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 1–8. С. 2028–2031.
  9. Бабанин В.Ф. Зависимость магнитной восприимчивости почв от условий прокаливания // Биол. науки. 1974. № 7. С. 118–122.
  10. Бабанин В.Ф., Трухин В.И., Карпачевский Л.О. Магнетизм почв. М.–Ярославль, 1995. 222 с.
  11. Бердников В.В. Палеокриогенный микрорельеф центра Русской равнины. М.: Наука, 1976. 126 с.
  12. Вагапов И.М., Алексеев А.О. Магнитная восприимчивость в оценке пространственной и профильной неоднородности почв, обусловленная палеоэкологическими факторами // Известия РАН. Сер. географическая. 2015. № 5. С. 99–106. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2015-5-99-106
  13. Вагапов И.М., Гугалинская Л.А., Алифанов В.М. Закономерности варьирования магнитной восприимчивости в профилях палеокриоморфных почв // Почвоведение. 2013. №. 3. С. 322–322. https://doi.org/10.7868/S0032180X13030118
  14. Вадюнина А.Ф., Бабанин В.Ф. Магнитная восприимчивость некоторых почв СССР // Почвоведение. 1972. № 10. С. 55–65.
  15. Величко A.A., Морозова Т.Д., Нечаев В.П., Порожнякова О.М. Палеокриогенез, почвенный покров и земледелие. М.: Наука, 1996. 150 с.
  16. Водяницкий, Ю.Н. Минералы железа как память почвенных процессов // Память почв: почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий. М.: ЛКИ, 2008. С. 289–313.
  17. Гольева А.А. Фитолитные комплексы почв и культурных слоев Владимирского ополья // Перигляциал Восточно-Европейской равнины и Западной Сибири. Матер. Всерос. науч. конф. Ростов Великий, 25–26 августа 2023 г. М.: 2023. С. 36–41.
  18. Ерохин С.А., Модин И.Н., Паленов А.Ю., Шевнин В.А. Картирование реликтовых криогенных полигональных структур с помощью геофизических методов // Инженерные изыскания. 2011. № 11. С. 30–34.
  19. Золотая Л.А., Коснырева М.В. Георадиолокационные исследования при решении задач почвенной геофизики // Геофизика. 2015. № 2. С. 16–22.
  20. Карта почвенно-экологического районирования Российской Федерации. Масштаб 1 : 2 500 000 / Под ред. Добровольского Г.В., Урусевской И.С. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2013. 16 листов.
  21. Коснырева М.В. Разработка комплекса геофизических методов для решения прикладных задач почвенного картирования. Автореферат дис. ... канд. геол.-мин. наук. М.: 2007. 22 с.
  22. Коснырева М.В., Золотая Л.А. Геофизические методы в почвоведении. Lambert Academic Publishing, 2011. 132 с.
  23. Лобков В.А., Шоркунов И.Г., Гаранкина Е.В., Беляев В.Р., Шеремецкая Е.Д., Модин И.Н., Ерохин С.А., Красникова А.М., Шевченко В.А., Скобелев А.Д. Ревизия роли реликтовой криогенной морфоскульптуры в ландшафтной структуре Суздальского ополья с применением методов геофизики и палеопочвоведения // Пути эволюционной географии – 2021. Вып. 2. Матер. II Всерос. науч. Конф., посвященной памяти профессора А.А. Величко. Москва, 22–25 ноября 2021 г. Т. 2., 2021. С. 197–201.
  24. Лобков В.А., Шоркунов И.Г., Гаранкина Е.В., Шеремецкая Е.Д. Пространственная организация почвенного покрова на модельном участке Владимирского ополья // Перигляциал Восточно-Европейской равнины и Западной Сибири. Матер. Всерос. науч. конф. Ростов Великий, 25–26 августа 2023 г. М.: ИГ РАН, 2023. С. 55–64.
  25. Макаров Н. А., Красникова А.М., Ерохин С.А. Первые результаты новых исследований могильника Гнездилово под Суздалем // Краткие сообщения Института археологии. 2021. № 264. С. 7–29.
  26. Макеев А.О. Поверхностные палеопочвы лёссовых водоразделов Русской равнины. М.: Молнет, 2012. 259 с.
  27. Малышев В.В., Алексеев А.О. Сравнение площадных и профильных показателей магнитной восприимчивости степных почв Восточно-Европейской равнины // Почвоведение. 2023. № 7. С. 843–852. https://doi.org/10.31857/S0032180X22601591
  28. Матасова Г.Г. Магнетизм позднеплейстоценовых лессово-почвенных отложений Сибирской субаэральной формации. Автореферат дис. … д-ра геол.-мин. наук. Казань, 2006. 36 с.
  29. Милановский Е.Ю. Гумусовые вещества почв как природные гидрофобно-гидрофильные соединения. М.: ГЕОС, 2009. 186 с.
  30. Минаев Н.В. Цифровая модель почвенно-ландшафтных связей Владимирского ополья. Автореферат дис. … канд. биол. наук. М.: 2020. 23 с.
  31. Модин И.Н., Ерохин С.А., А. М. Красникова, Шоркунов И.Г., Шевченко В.А., Скобелев А.Д. Геофизические исследования не выраженного на поверхности средневекового некрополя Шекшово-9 (Суздальское Ополье) // Вестник Моск. Ун-та. Сер. 4, геология. 2020. № 6. С. 3–15. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2020-6-3-15
  32. Модин И.Н., Ерохин С.А., Шевченко В.А., Красникова А.М. Влияние фонового почвенно-геологического разреза на эффективность геофизических исследований в археологии (Суздальское ополье) // Геофизика. 2022. № 6. С. 106–114.
  33. Модин И.Н., Шевченко В.А., Ерохин С.А., Красникова А.М. Геофизические исследования курганного некрополя Гнездилово-12 (Суздальское Ополье) // Вестник Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2023. № 5. С. 3–12. https://doi.org/10.55959/MSU0579-9406-4-2023-63-5-3-12
  34. Сычева С.А. Палеомерзлотные события в перигляциальной области Русской равнины в конце среднего и в позднем плейстоцене // Криосфера Земли. 2012. T. 16. № 4. С. 45–56.
  35. Фролова Л.С., Шоркунов И.Г., Гаранкина Е.В., Лобков В.А., Шеремецкая Е.Д., Шишкина Ю.В. Морфологическая диагностика реликтов позднеплейстоценового педогенеза в дневных почвах Владимирского ополья // Перигляциал Восточно-Европейской равнины и Западной Сибири. Матер. Всерос. науч. конф. Ростов Великий, 25–26 августа 2023 г. М.: ИГ РАН, 2023. С. 167–175.
  36. Чижикова Н.П., Карпова Д.В. Особенности пространственного распределения минеральных компонентов почвенных сочетаний агросерых почв со вторым гумусовым горизонтом Владимирского ополья // Почвоведение. 2016. № 9. С. 1107–1117. https://doi.org/10.7868/S0032180X16090021
  37. Шеин Е.В., Калинин Т.Г., Дембовецкий А.В. Агрофизические свойства почв, их мониторинг в комплексном почвенном покрове Владимирского ополья // Современные тенденции в научном обеспечении агропромышленного комплекса. Иваново: ФГБНУ Верхневолжский ФАНЦ, 2020. С. 90–93.
  38. Шеин Е.В., Кирюшин В.И., Корчагин А.А., Мазиров М.А., Дембовецкий А.В., Ильин Л.И. Оценка агрономической однородности и совместимости почвенного покрова Владимирского ополья // Почвоведение. 2017. № 10. С. 1208-1215. https://doi.org/10.7868/S0032180X17100112
  39. Arkhangelskaya T.A. Diversity of thermal conditions within the paleocryogenic soil complexes of the East European Plain: The discussion of key factors and mathematical modeling // Geoderma. 2014. V. 213. P. 608–616. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2013.04.001
  40. Dearing J. Environmental Magnetic Susceptibility Using the Bartington MS2 System (Second Edition). Chi Publishing, 1999. 43 p.
  41. Dearing J.A., Dann R.J.L., Hay K., Lees J.A., Loveland P.J., Maher B.A., O’Grady K. Frequency-dependent susceptibility measurements of environmental materials // Geophys. J. Int. 1996. 124. P. 228–240.
  42. Garankina E., Lobkov V., Shorkunov I., Sheremetskaya E. Fine-scale heterogeneity of Suzdal plateau: deposits, paleosols, and relict periglacial features // Valdai Periglacial Field Symposium Guidebook, 27–30 August 2023 [Electronic edition]. M., 2023. P. 121–149.
  43. Garankina E.V., Lobkov V.A., Shorkunov I.G., Belyaev V.R. Identifying relict periglacial features in watershed landscape and deposits of Borisoglebsk Upland, Central European Russia // JGS. 2022. V. 179. P. jgs2021–135. https://doi.org/10.1144/jgs2021-135
  44. Hounslow M.W., Maher B.A. Laboratory procedures for quantitative extraction and analysis of magnetic minerals from sediments // Environmental Magnetism: A Practical Guide. Quarternary Research Association Technical Guide. No. 6. London. 1999. P. 139–189.
  45. Jordanova D., Jordanova N., Petrov P. Pattern of cumulative soil erosion and redistribution pinpointed through magnetic signature of Chernozem soils // Catena. 2014. V. 120. P. 46–56. https://doi.org/10.1016/j.catena.2014.03.020
  46. Jordanova N., Jordanova D., Henry B., Le Goff M., Dimov D., Tsacheva T. Magnetism of cigarette ashes // J. Magn. Magn. Mater. 2006. V. 301. P. 50–66. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2005.06.008
  47. Költringer C., Stevens T., Bradák B., Almqvist B., Kurbanov R., Snowball I., Yarovaya S. 2021. Enviromagnetic study of Late Quaternary environmental evolution in Lower Volga loess sequences, Russia // Quat. Res. 2021. 103. P. 49–73. https://doi.org/10.1017/qua.2020.73
  48. Le Borgne E. The influence of iron on the magnetic properties of the soil and on those schists and granite // Ann. De Geophys. 1960. V. 16. P. 159–195.
  49. Liu Q., Jin C., Hu P., Jiang Z., Ge K., Roberts A.P. Magnetostratigraphy of Chinese loess–paleosol sequences // Earth Sci. Rev. 2015. 150. P. 139–167. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2015.07.009
  50. Maher B.A. Magnetic properties of modern soils and Quaternary loessic paleosols: paleoclimatic implications // Palaeogeog. Palaeoclimat. Palaeoecol. 1998. 137. P. 25–54.
  51. Maher B.A., Taylor R.M. Formation of ultrafine-grained magnetite in soils // Nature. 1988. 336. P. 368–370.
  52. Peters C., Thompson R., Harrison A., Church M. Low temperature magnetic characterisation of fire ash residues // Phys. Chem. Earth. 2002. 27. № 31. P. 1355–1361. https://doi.org/10.1016/S1474-7065(02)00133-X
  53. Till J.L., Moskowitz B., Poulton S.W. Magnetic properties of plant ashes and their influence on magnetic signatures of fire in soils // Front. Earth Sci. 2021. № 8. P. 592659. https://doi.org/10.3389/feart.2020.592659

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Приложение 1
Скачать (663KB)
Метаданные
3. Приложение 2
Скачать (598KB)
Метаданные
4. Рис. 1. Строение ключевых участков. (a) принципиальная схема организации РКМ и унаследованная структура отложений и почвенного покрова. Границы ЭПА: 1 – четкие; 2 – размытые; 3 – криоморфные участки внутри ЭПА; отложения: 4 – толща отложений I–V; 5 – делювиальные линзы VI–VII; 6 – второй гумусовый горизонт; палеокриогенные структуры: 7 – A; 8 – B–C; 9 – скважины; 10 – шурфы. (b) почвенно-геологический профиль через основные элементы нивелированного РКМ: (I) ЭПА агроземов текстурно-дифференцированных с реликтовым карбонатным горизонтом; (II) ЭПА агросерых и агродерново-подзолистых почв с реликтовым ВГГ. Для иллюстрации строения узлового сочленения на профиль снесены данные из Gn26 (верхняя часть толщи) и Gn02 (нижняя часть толщи). Индексы горизонтов и признаков даны в соответствии с Классификацией и диагностикой почв России (2004 г.).

Скачать (928KB)
Метаданные
5. Рис. 2. Карты интерполяции аномального магнитного поля (ΔTa) ключевых участков, наложенные на спутниковые изображения (Google Earth): (a) “Гнездилово-12”, общий план; (b) “Гнездилово-12”, детально изученный участок c изолиниями ΔTa через 2 нТл; (c) “Дубовая роща”, общий план; (d) “Дубовая роща”, детально изученный участок. Условные обозначения: красные пунктирные прямоугольники – детально изученные участки; желтые полигоны – шурфы; желтая линия – профиль (см. рис. 1); черные кружки – скважины; значения ΔTa в нТл.

Скачать (986KB)
Метаданные
6. Рис. 3. Пространственная вариация МВ на примере межблочья второй генерации (Gn01): (a) трехмерная визуализация строения шурфа; (b) распределение κ (ед. ×10–3 СИ) на вертикальных и горизонтальном срезах; (c) распределение κ (заливка, ед. ×10–3 СИ) и χLF (кружки, ед. ×10–6 м3/кг) на западной стенке. Красным крестом помечено положение ярко-красно-бурой линзы в створе клина B.

Скачать (839KB)
Метаданные
7. Рис. 4. Распределение χLF и χFD: (a) профильное распределение χLF; (b) – профильное распределение χFD; (с) диаграмма рассеяния параметров по полной выборке. Линии регрессии: фиолетовая – по всей выборке; зеленая – по выборке без образцов из клина A. Пространственное положения колонок (рис. 1 и 2). Обозначения юнитов и вмещенных структур (табл. 1). Отдельно отмечены образцы из морфонов второго гумусового горизонта (ВГГ) и ярко-красно-бурой линзы (Pyr).

Скачать (559KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025