METHODS FOR STUDYING LANDSCAPE AND SOIL DEVELOPMENT IN RELATION TO RESEARCH ON ARCHAEOLOGICAL MONUMENTS IN THE MIDDLE VOLGA REGION
METHODS FOR STUDYING LANDSCAPE AND SOIL DEVELOPMENT IN RELATION TO RESEARCH ON ARCHAEOLOGICAL MONUMENTS IN THE MIDDLE VOLGA REGION
Abstract
The article shows special scientific methods of research of soil geography of the Middle Volga region, which are used in the process of field collection of information and its cameral processing, as well as the systematization of the collected material. The special scientific methods of different branches of geographical science are analysed: soil-archaeological, historical, comparative-geographical and comparative-chronological methods of paleogeography. Moreover, an additional method of comparative geochemical analysis of background, mounded and buried soils has been studied, allowing for reconstruction of paleoenvironment of different Holocene time slices and relations of the CIA (the Chemical Index of Alteration) by N.W. Nesbitt. The CIA reflects the conditions of transformation of primary minerals and has a close correlation with the average annual amount of precipitation.
1. Введение
Научные труды основных российских и зарубежных авторов, всевозможные публикации, исследования археологических памятников, связанные с исследованиями почв в голоцене, определяют методологические подходы изучения развития почв. В Среднем Поволжье комплексных исследований проводилось мало, преобладали геоботанические исследования на основе споро-пыльцевого анализа Н.В. Благовещенской, многочисленные работы археологов А.А. Чижевского, А.В. Лыганова, М.Ш. Галимовой, также Л.А. Гугалинской и др. , , , . Из проведенных работ в степной зоне следует отметить изучение курганных захоронений М.И. Дергачевой и др., а также Е.В. Пономаренко и др. по исследованию динамики заселения участка Самарской Луки, где было выявлено семь эрозионно-аккумулятивных циклов в позднем голоцене , .
2. Методы и принципы исследования
При почвенных исследованиях используется широкий спектр различных методов: минералогические, гранулометрические, химические и физико-химические, рентгеноструктурные, спектральные, микробиологические и многие другие анализы. В результате устанавливается конкретная связь в изменении тех или иных свойств почвы с изменением почвообразующих факторов.
Сравнительно-географический метод был первым и ключевым способом, применяемым в исследованиях почвоведения, с момента его возникновения. Этот метод связывает наличие определенных типов почв с конкретными географическими условиями. А.А. Роде оценивал этот метод как коррелятивный и называл его сравнительно-генетическим, основанным на интеграции результатов, получаемых сравнительно-аналитическими, стационарными методами и моделированием почвенных процессов, при учитывании внешних условий почвообразования , .
Вместе с комплексными исследованиями факторов почвообразования на исследуемой территории также изучаются и сами почвы – их внешние признаки, химические и физические свойства.
Почвенно-археологический метод, или метод почвенных хронорядов, первоначально обоснованный А.Н. Геннадиевым , , в геоархеологии и почвоведении России пользуется широким признанием. Многие авторы используют почвенно-археологический метод , , , . Метод основан на сравнительном изучении почв на земляных археологических памятниках (культурные слои древних поселений, курганы, валы) с естественными почвами вокруг памятников археологического значения. При сравнении между собой компонентов почвенного хроноряда, чем больше используется количество различных датированных земляных насыпей, а также погребенных под ними почв, тем более подробная, дателизированная информация получается об изменении во времени природной среды. Метод почвенных хронорядов показывает, как почвы ведут взаимодействие с растительностью и нижнем слоем атмосферы, в котором формируются и развиваются, указывая информацию о биоклиматической обстановке. Когда происходит наложение техногенного наноса, почвы в этот момент «выходят» из области интенсивного и активного почвообразования на длительное время (тысячелетия) и сохраняют те факторы среды, которые присутствовали до момента ее погребения. Направленность и скорость эволюции почвы определяются при помощи сравнения признаков этой почвы с признаками современной почвы, которая развивалась и изменялась вплоть до настоящего времени .
Одним из важных методов палеопочвенного исследования является комплекс магнитных методов и осуществление геохимических и минералогических анализов. Изучение магнитной минералогии почв доказало увеличение значения магнитной восприимчивости материала почвенного профиля в сравнении с почвообразующей породой, которое зависит от среднегодового количества осадков , . Теперь стало возможно более детально вычислить и рассчитать на изучаемой территории величины атмосферных осадков в прошлые исторические эпохи.
Благодаря более углубленному изучению разновозрастных погребенных почв (курганов) в степной зоне Русской равнины, стали использоваться геохимические методы исследования, которые показывают реконструкцию эволюции голоценовых почв. Исследование геохимического состава этих почв показали, что их химический и минералогический состав значительно варьируется на незначительных с геологической точки зрения интервалах, иногда не превышающих 150 лет и эти изменения прямо коррелируют с динамикой климата в голоцене. Можно сказать, что фактор времени оказывает меньшее воздействие на накопление и перемещение химических элементов, чем кратковременные климатические колебания .
Перемещение химических элементов в профиле почвы (CaO, Na2O, MgO, S, Sr, Sc, Cd, As), которые легко соединяются с карбонатами, солями, гипсом, и осаждение, осуществляющее при испарительной концентрации, воздействуют на миграцию химических элементов в почвах сухостепной зоны. Основной фактор, оказывающий влияние на почвообразование сухостепной зоны, является динамика климата. Динамика показывает, что в аридные эпохи преимущественно осуществляется процесс испарительной концентрации. Важную роль играет увеличение уровня биологической активности и видового разнообразия. А в гумидных эпохах – накопление элементов растениями (MnO, Fe2O3, Cr, Co, Ni, Ba, Zr, Mo, Sn, Ce, Nb).
В течение голоцена циклично изменялись геохимические показатели интенсивности засоления (Na2O/K2O, (K2O+Na2O)/Al2O3, Na2O/Al2O3), карбонатности ((CaO+MgO)/Al2O3), окисления ((Fe2O3+MnO)/Al2O3), биологической активности (биопродуктивности) (MnO/Al2O3, MnO/Fe2O3, (Fe2O3+MnO)/Fe2O3), выщелачивания (Ba/Sr) и выветривания (индекс химического выветривания CIA=[Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O+K2O)]x100, коэффициент выветривания Al2O3/(СаО+Na2O+K2O+MgO)). Основываясь на принципиально новых палеопочвенных геохимических методах, реконструирована вековая динамика палеоэкологических условий в степях юго-восточной части Русской равнины в голоцене. Согласно исследованиям сухостепной зоны за последние 6000 лет, следует отметить что, климат носит циклический характер, то есть с разной продолжительностью и интенсивностью периоды увлажнения сменялись аридными эпохами.
Для количественных реконструкций палеоклиматических условий древних эпох, для определения зависимости параметров в отложениях с современными климатическими условиями необходимо использование геохимических, геофизических показателей (среднее годовое количество осадков, температура и т. д.) .
3. Основные результаты
Основной метод исследований, используемый при изучении погребенных почв курганных захоронений Коминтерн I, а также культурных слоёв Маклашеевского II городища (Республика Татарстан), был почвенно-археологический, при котором изучались почвы поселений, почвы курганных захоронений, а также городищ. Также выделенные в позднем голоцене семь эрозионно-аккумулятивных циклов позволили изучить границы ареалов поселений по «следам» жизнедеятельности отмеченных этносов в почвах и наносах . Был произведен анализ валового химического состава генетических горизонтов. Результаты, полученные рентгенфлюорисцентным методом, были пересчитаны на прокаленную бескарбонатную навеску. Затем определены отношения TiO2/Al2O3, MnO/Fe2O3, Al2O3/(CaO+MgO+Na2O+K2O), которые рассчитываются в пересчете на молярную массу и был найден индекс химического выветривания CIA (The Chemical Index of Alteration) по N.W. Nesbitt , , , который показывает условия преобразования первичных минералов и непосредственно взаимодействует со среднегодовым количеством осадков , . При осуществлении анализа данных по объектам Среднего Поволжья, на примере Спасского района Республики Татарстан, определены значения CIA верхних генетических горизонтов почв, а также рассчитаны соответствующие им значений среднегодового количества осадков с величиной достоверности 0,9629. На рисунках 1,2 и 3 показаны предполагаемые величины увлажнения отдельных срезов голоцена.
Рисунок 1 - Количество осадков и реконструкция палеосреды луговской культуры
Рисунок 2 - Количество осадков и реконструкция палеосреды ананьинской культуры
Рисунок 3 - Количество осадков и реконструкция палеосреды именьковской культуры
Примечание: 1 – Осадки – реконструированы по индексу химического выветривания, коэффициентам выветривания и другим показателям; 2 – Среднегодовая температура для южной лесной зоны; 3 – Ритмы почвообразования по С.А. Сычевой (темные полосы – периоды почвообразования, светлые – периоды литогенеза); 4 – Подразделение голоцена в модификации Н.А. Хотинского [19]: SA – субатлантический период голоцена, SB – суббореальный период голоцена, АТ – атлантический период голоцена, ВО – бореальный период голоцена, РВ – пребореальный период голоцена, DR3 – поздний дриас; 5 – Века; 6 – An – ананьинская культура, Im – именьковская культура
Были рассмотрены методологические подходы и методы изучения развития почв. Отобранные нами методы исследования позволяют установить основные стадии формирования почв в позднем голоцене, этапы развития геосистем и ландшафтов, а также строение почвенного покрова в различных подразделениях позднего голоцена. Представленный набор методов исследования позволяет реализовать комплексный подход по реконструкции условий почвообразования, а также эволюции природной среды в голоцене.
4. Заключение
Таким образом, научно-методический и исследовательский материал был изучен и проанализирован. Следует отметить, что изучение результатов исследования, проведенных на территории лесостепной зоны Республики Татарстан, сводится к рациональному использованию изученных исследуемых данных по эволюции почв и преобразованию природных условий в позднем голоцене лесостепной зоны Среднего Поволжья. Также результаты исследования необходимы при разработке современных проектов землепользования и для обоснования и планирования лесозаготовительных, лесовосстановительных работ. Археологические объекты эпохи поздней бронзы, раннего железного века и раннего средневековья можно рассматривать как объекты проектирования зон рекреации и научного туризма. Эти объекты лесостепной зоны Среднего Поволжья имеют археологически датированное начало регенерационных процессов и они могут быть основой исследования воспроизводства почв и биоты в экосистемах с нарушенным почвенно-растительным покровом. Археологические объекты возможно использовать как пространственно-временную модель для исследования процессов воспроизводства компонентов нарушенных геосистем.