Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Последовательность палеопочв, Тоскана, Италия
Вытравленный участок палеопочвы Атлантики, остров Сан-Сальвадор , Багамы, указывающий на вершину формации грот-бич плейстоцена (известняк)

В геонауках , палеопочвы ( palaeosol в Великобритании и Австралии ) может иметь два значения. Первое значение, распространенное в геологии и палеонтологии , относится к бывшей почве, сохранившейся путем захоронения под отложениями (аллювий или лёсс ) или вулканическими отложениями ( вулканический пепел ), которые в случае более старых отложений литифицировались в породу . В четвертичной геологии, седиментологии , палеоклиматологии и геологиив целом, это типичная и общепринятая практика - использовать термин «палеопочва» для обозначения таких « ископаемых почв », обнаруженных в осадочных и вулканических отложениях, обнаженных на всех континентах, как показано Retallack (2001), [1] Kraus (1999). , [2] и другие опубликованные статьи и книги.

В почвоведении палеопочвы - это почвы, сформировавшиеся давно, не имеющие никакого отношения по своим химическим и физическим характеристикам к современному климату или растительности. Такие почвы образуются на очень старых континентальных кратонах и в виде небольших разрозненных участков в останцах древних горных пород.

Свойства [ править ]

Из-за изменений климата Земли за последние пятьдесят миллионов лет почвы, образовавшиеся под тропическими лесами (или даже саванной ), стали подвергаться воздействию все более засушливого климата, что вызывает высыхание бывших оксизолей , ультисолей или даже альфизолей таким образом, что образуется очень твердая корочка. Этот процесс происходил настолько широко в большинстве частей Австралии, что ограничивал развитие почвы - бывшая почва фактически является исходным материалом для новой почвы, но она настолько невыносима, что только очень плохо развитая почва может существовать в нынешнем засушливом климате, особенно когда они стали намного суше во время ледниковых периодов в четвертичном периоде.

В других частях Австралии и во многих частях Африки пересыхание бывших почв не было таким серьезным. Это привело к появлению больших площадей реликтовых подзолей в довольно засушливом климате на далеком юге внутренней части Австралии (где раньше преобладали тропические леса умеренного климата ) и к образованию торроксовых почв (подотряд оксисолей ) в южной части Африки . Здесь нынешний климат позволяет эффективно поддерживать старые почвы в тех климатах, при которых они не могли бы фактически сформироваться, если бы начать с исходного материала, на котором они развивались в мезозое и палеоцене .

Палеопочвы в этом смысле всегда являются чрезвычайно неплодородными почвами , содержащие доступные уровни фосфора на несколько порядков ниже, чем в регионах с умеренным климатом с более молодыми почвами. Экологические исследования показали, что это заставило узкоспециализированную эволюцию австралийской флоры [3] получать минимальные запасы питательных веществ . Тот факт, что почвообразование просто не происходит, еще больше затрудняет экологически устойчивое управление. Однако палеопочвы часто содержат исключительное биоразнообразие из-за отсутствия конкуренции. [4]

Таксономическая классификация [ править ]

Палеопочвы в истории Земли уходят в докембрийский период с редкими палеопочвами, возраст которых превышает 2,5 миллиарда лет. Геология, биология и атмосфера - все значительно изменилось за это время, с драматическими сдвигами во время Великого окислительного события (2,42 миллиарда лет назад) и во время палеозоя., когда размножались сложные животные и наземные растения. Следовательно, наша современная система классификации почв не может быть легко применена к палеопочвам. Например, современного альфизола, в широком смысле определяемого как лесная почва, не существовало бы до появления деревьев. Что еще более проблематично, это определенно определяется химическими свойствами, которые не сохраняются в летописи породы. В то время как современные порядки почв часто используются для описания палеопочв в качественном смысле, была предложена специфическая для палеопочв схема наименования [5], хотя в литературе она используется лишь эпизодически.

Идентификация палеопочв [ править ]

Рай и Холланд (1998) [6] изложили пять критериев для идентификации палеопочвы. Хотя это было вызвано необходимостью более строгой идентификации докембрийских палеопочв, это применимо к палеопочвам любого возраста. Критерии: образование на месте на коренных породах , деформация мягких отложений в верхней части профиля и изменения химического состава, текстуры и минералогии в верхней части профиля, согласующиеся с процессами земного выветривания. В полевых условиях физические признаки палеопочвы включают свидетельства горизонтали (например, изменения цвета и текстуры), коренные породы, включенные в более тонкую вышележащую литологию (основные камни), и свидетельства поверхностных процессов (например, следы корней, органическое вещество, норы, окислительно-восстановительные процессы).внесение изменений). Тем не менее, любая палеопочва должна быть проверена геохимически перед использованием в реконструкциях на основе прокси; Процессы изменения после отложения, такие как метасоматоз калия , могут изменить химический состав палеопочвы без значительного изменения ее внешнего вида.

Приложения [ править ]

Реконструкции палеоклимата [ править ]

Поскольку темпы и стили выветривания зависят от климатических факторов, палеопочвы могут использоваться для реконструкции переменных прошлого климата. Среднегодовые осадки (MAP) и температура воздуха (MAAT) - это две обычно реконструируемые переменные, которые, наряду с сезонностью и в сочетании с другими палеоэкологическими инструментами, могут использоваться для описания климата суши в прошлом. Существует набор палеоклиматических косвенных показателей, и, хотя они различаются по своей направленности, многие из них полагаются на изменения химического состава по всему профилю почвы, которые происходят во время процессов выветривания, захоронения и после захоронения. [7] [8] Их использование зависит от таких факторов, как изменения после захоронения, исходный материал и порядок почвы.; не все прокси применимы ко всем палеопочвам. Большинство приближенных значений применимо к фанерозойским палеопочвам (не более древним), поскольку ландшафтные процессы резко изменились после появления наземных растений. Сезонность (наличие и сила сезонов) требует более тонкого подхода к реконструкции. Предлагаемые показатели сезонности в первую очередь полагаются на процесс увлажнения / высыхания почвы, во время которого может образовываться почвенный карбонат; [9] как и другие прокси, этот инструмент постоянно тестируется и дорабатывается. [10]

Реконструкции палеоатмосферы [ править ]

Почвы образуются в почти постоянном контакте с атмосферой, поэтому на их химический состав влияет как прямым, так и косвенным образом состав атмосферы. Окисление палеопочв использовалось как индикатор атмосферного кислорода [11], который увеличивался за всю историю Земли. Палеопочвы также использовались для восстановления уровней углекислого газа в атмосфере [12] на основе современных исследований углеродного газообмена [13], изотопов углерода в почвенных карбонатных конкрециях [14] и подходов к массовому балансу, учитывающих несколько атмосферных газов (обычно углерод диоксид, кислород и метан). Эти методы активно развиваются в области раннего исследования Земли.

Палеоботаника [ править ]

Палеопочвы представляют собой важный архив информации о древних экосистемах, и различные компоненты ископаемых почв могут быть использованы для изучения прошлой жизни растений. Палеопочвы часто содержат древние растительные материалы, такие как пыльцевые зерна и фитолиты , биоминерализованную форму кремнезема, вырабатываемую многими растениями, такими как травы. И пыльца, и окаменелости фитолитов разных видов растений имеют характерные формы, которые можно проследить до их родительских растений. [15] В течение длительного геологического времени фитолиты не обязательно могут сохраняться в палеопочвах из-за способности слабокристаллического кремнезема растворяться.

Другой индикатор состава растительного сообщества в палеопочвах - изотопная сигнатура углерода . Соотношение различных изотопов углерода в органическом веществе в палеопочвах отражает пропорции растений, использующих фотосинтез C3 , которые растут в более прохладном и влажном климате, по сравнению с растениями, использующими фотосинтез C4 , которые лучше приспособлены к более жарким и сухим условиям. [16] Другие методы обнаружения прошлой жизни растений в палеопочвах основаны на выявлении остатков восков листьев , которые медленно разрушаются в почве с течением времени. [17]

Палеосейсмология [ править ]

Как записи предыдущих поверхностей Земли, которые можно накладывать друг на друга, последовательности палеопочв также полезны в области палеосейсмологии .

См. Также [ править ]

  • Палеопедология
  • Палеопедологический отчет
  • Почвообразование
  • Почвоведение (почвоведение)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Retallack, GJ, 2001, Почвы прошлого, 2-е изд. Нью-Йорк, Blackwell Science. ISBN  0-632-05376-3
  2. ^ Краус, MJ, 1999, палеопочвы в обломочных осадочных породах: их геологические приложения , Earth Science Review 47: 41-70.
  3. ^ Тим Ф. Фланнери, Пожиратели будущего: экологическая история австралийских земель и людей ; опубликовано Джорджем Бразиллером в 1994 г.
  4. ↑ Дэвид Тилман; Конкурс ресурсов и структура сообщества ; опубликовано в 1982 году издательством Princeton University Press
  5. ^ Мак, Грег Х .; Джеймс, У. Кальвин; Монгер, Х. Кертис (1 февраля 1993 г.). «Классификация палеопочв». Бюллетень GSA . 105 (2): 129–136. Bibcode : 1993GSAB..105..129M . DOI : 10.1130 / 0016-7606 (1993) 105 <0129: COP> 2.3.CO; 2 . ISSN 0016-7606 . 
  6. ^ «Войти» . www.ajsonline.org . Проверено 4 декабря 2019 .
  7. ^ Шелдон, Натан Д .; Табор, Нил Дж. (2009-06-01). «Количественная палеоэкологическая и палеоклиматическая реконструкция с использованием палеопочв». Обзоры наук о Земле . 95 (1): 1–52. Bibcode : 2009ESRv ... 95 .... 1S . DOI : 10.1016 / j.earscirev.2009.03.004 . ISSN 0012-8252 . 
  8. ^ Табор, Нил Дж .; Майерс, Тимоти С. (2015). «Палеопочвы как индикаторы палеосреды и палеоклимата». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 43 (1): 333–361. Bibcode : 2015AREPS..43..333T . DOI : 10.1146 / annurev-earth-060614-105355 .
  9. ^ Retallack, Грегори Дж. (2005-04-01). «Педогенные карбонатные заменители количества и сезонности осадков в палеопочвах». Геология . 33 (4): 333–336. Bibcode : 2005Geo .... 33..333R . DOI : 10.1130 / G21263.1 . ISSN 0091-7613 . 
  10. ^ Breecker, DO; Sharp, ZD; Макфадден, LD (2009-03-01). «Сезонный сдвиг в формировании и стабильный изотопный состав педогенного карбоната в современных почвах центральной части Нью-Мексико, США. Сезонный сдвиг в формировании педогенного карбоната». Бюллетень GSA . 121 (3–4): 630–640. DOI : 10.1130 / B26413.1 . ISSN 0016-7606 . 
  11. ^ «Войти» . www.ajsonline.org . Проверено 4 декабря 2019 .
  12. ^ Шелдон, Натан Д. (10.06.2006). «Докембрийские палеопочвы и уровни CO2 в атмосфере». Докембрийские исследования . 147 (1): 148–155. Bibcode : 2006PreR..147..148S . DOI : 10.1016 / j.precamres.2006.02.004 . ISSN 0301-9268 . 
  13. ^ Breecker, DO (2013). «Количественная оценка и понимание неопределенности атмосферных концентраций CO2, определенных из известковых палеопочв» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 14 (8): 3210–3220. Bibcode : 2013GGG .... 14.3210B . DOI : 10.1002 / ggge.20189 . ISSN 1525-2027 . 
  14. ^ Cerling, TE (Univ of Utah (1991-04-01). «Углекислый газ в атмосфере: данные из кайнозойских и мезозойских палеопочв». American Journal of Science; (США) . 291: 4 (4): 377– 400. Bibcode : 1991AmJS..291..377C . Doi : 10.2475 / ajs.291.4.377 . ISSN 0002-9599 . OSTI 5895659 .  
  15. ^ KURMANN, MH (1985). Изучение фитолита и палиноморф опала в сохранившихся и ископаемых почвах в Канзасе (США). Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология, 49 (3), 217-235.
  16. ^ Cerling, TE (1984). Стабильный изотопный состав современного карбоната почвы и его связь с климатом. Письма о Земле и планетологии, 71 (2), 229-240.
  17. Перейти ↑ Zhang, Z., Zhao, M., Eglinton, G., Lu, H., & Huang, CY (2006). Липиды воска листьев в качестве палеорастительных и палеоэкологических прокси для Китайского Лессового плато за последние 170 тыс. Руб. Четвертичные научные обзоры, 25 (5), 575-594.

Внешние ссылки [ править ]

  • Комиссия по палеопедологии Международного союза почвоведения, Подкомиссия по палеопедологии Международного союза четвертичных исследований