Состав донных отложений озера Кандрыкуль (Республика Башкортостан) по минералогическим и геохимическим данным и климатические изменения в голоцене

Впервые для озера Кандрыкуль проведены радиометрическое датирование и комплексное литолого-минералогическое исследование длинной керновой колонки (более 5 м). Полученные результаты позволили установить возраст осадков, выявить закономерности дифференциации минеральных и геохимических компонент по осадочному разрезу и интерпретировать климатические изменения в голоцене. согласно радиоуглеродному датированию, седиментация в озере Кандрыкуль началась не позднее ~8000 лет. установлено, что изучаемые отложения представляют собой переслаивание алевритовой глины, супеси алевритовой, суглинка тяжелого алевритового и суглинка легкого алевритового. Минеральный состав осадков характеризуется преобладанием (до 76%) аллотигенных минералов. Высокие содержания Ca и Mg в ряде интервалов разреза колонки коррелируют с находками аутигенных кристаллов карбонатных и сульфатных минералов в связи с положением озера Кандрыкуль в эрозионно-карстовом понижении среди осадочных отложений с высокой долей сульфатно-карбонатных пород. Выявлено, что вариации минеральных и геохимических индикаторов соотношения аллотигенной и аутигенной компонент отражают климатическую периодизацию голоцена, включая наиболее выраженные интервалы аридизации климата ~6000–5100 к.л.н. и ~2000–1000 к.л.н.

1. Абдрахманов Р.Ф. (2005). Гидрогеоэкология Башкортостана. Уфа: Информреклама, 344 с.

2. Абдрахманов Р.Ф., Мартин В.И., Попов В.Г. Рождественский А.П., Смирнов А.И., Травкин А.И. (2002). Карст Башкортостана. Уфа: Институт геологии Уфимского научного центра РАН, 383 с.

3. Борисова О.К. (2014). Ландшафтно-климатические изменения в голоцене. Изв. РАН. Сер.: Геогр., 2, с. 5–20. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2014-2-5-20

4. Грим Р.Е. (1956). Минералогия глин. М.: Издательство иностранной литературы, 454 с.

5. Ескина Г.М., Морозов В.П. (2020). Рентгенографический анализ в исследовании минералов. руд и горных пород. Казань: Казан. ун-т, 43 с.

6. Злобина О. Н., Москвин В. И., Хлыстов О.М. (2011). Аутигенное минералообразование в современных осадках оз. Байкал. Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири, 4(8), с. 48–56.

7. КАНДРЫКУЛЬ. Башкортостан. Краткая энциклопедия. (1996). Уфа: Научное издательство «Башкирская энциклопедия», 321 с.

8. Климанов В.А., Немкова В.К. (1988). Изменение климата Башкирии в голоцене. Палеоклиматы голоцена европейской территории СССР. М.: Наука, с. 45–51.

9. Кузина Д. М., Щербаков В. П., Сальная Н. В., Юсупова А. Р., Х-Ч. Ли, Нургалиев Д. К. (2024). Относительная палеонапряженность геомагнитного поля за последние 9000 лет по донным осадкам озера Шира, Северная Хакасия, определенная по методу псевдо-Телье. Физика Земли, 4, с. 161–181. https://doi.org/10.31857/S0002333724040111

10. Лидер М. (1986). Седиментология. Процессы и продукты (Пер. с англ.). М.: Мир, 439 с.

11. Логвиненко Н. В. (1984). Петрография осадочных пород с основами методики исследования. М.: Высшая школа, 416 с.

12. Мальцев А.Е. (2017). Геохимия голоценовых разрезов сапропелей малых озер юга Западной Сибири и Восточного Прибайкалья. Дис. канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: Ин-т геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН, 199 с.

13. Масленникова А.В., Артемьев Д.А., Зазовская Э.П., Дерягин В.В., Гулаков В.О., Удачин Н.В., Аминов П.Г., Удачин В.Н. (2023). Геохимическая летопись озера Сабакты: количественная оценка электропроводности вод и реконструкция обстановок осадконакопления позднеледниковья и голоцена степной зоны Южного Урала. Литосфера, 23(3), с. 410–429. https://doi.org/10.24930/1681–9004-2023-23-3-410-429

14. Масленникова А.В., Удачин В.Н., Дерягин В.В. (2014). Палеоэкология и геохимия озерной седиментации голоцена Урала. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 136 с.

15. Масленникова А.В., Удачин В.Н., Пирогов Д.В., Хворов П.В. (2016). Реконструкция обстановок озерного седиментогенеза в позднеледниковье и голоцене Среднего Урала. Литосфера, 6, с. 166–176.

16. Немков В.А. (2011). Энтомофауна степного Приуралья (история формирования и изучения, состав, изменения, охрана). М.: Издательский дом «Университетская книга», 316 с.

17. Нигаматзянова Г.Р., Фролова Л. А., Нигматуллин Н.М., Юсупова А. Р., Нургалиев Д. К. (2023). Реконструкция растительности и климатических изменений позднеледниковья – голоцена южного Урала на основе спорово-пыльцевого анализа донных отложений озера Большое Миассово. Геоморфология и палеогеография, 54(4), с. 179–194.

18. Нигмедзянова А.Р., Борисов А.С. (2002). Сейсмостратиграфический анализ донных отложений современных озер: палеоклиматическое значение. Георесурсы, 3(11), с. 2–3.

19. Новенко Е.Ю. (2021) Динамика ландшафтов и климата в Центральной и Восточной Европе в голоцене – прогнозные оценки изменения природной среды. Геоморфология, 52(3), c. 24–47. https://doi.org/10.31857/S0435428121030093

20. Нургалиев Д.К., Утемов Э.В., Ясонов П. Г., Нургалиева Н. Г., Косарева Л. Р. (2009). Остатки магнитотактических бактерий в отложениях современных озер - новый инструмент палеогеофизики. Ученые записки Казанского государственного университета. Серия: Естественные науки, 151(4), с. 180–191.

21. Палеоклиматы позднеледниковья и голоцена (1989). АН СССР, Ин-т географии; Отв. ред. Н. А. Хотинский. М.: Наука. 168 с.

22. Рединг X. (1990). Обстановки осадконакопления и фации. Т. I. М.: Мир, 352 с.

23. Реестр особо охраняемых природных территорий Республики Башкортостан. (2010). Уфа: Гилем, 414 с.

24. Ригби Дж., Хемблин У. (1974). Условия древнего осадконакопления и их распознавание. М.: Мир, 327 с.

25. Ронов А.Б., Ярошевский А.А., Мигдисов А.А. (1990). Химическое строение земной коры и геохимический баланс главных элементов. М.: Наука, 180 с.

26. Солотчин П.А. (2023). Литолого-минералогические летописи донных отложений озер Сибирского региона как основа палеоклиматических реконструкций. Дис. д-ра геол.-минерал. наук: Новосибирск: Ин-т геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН, 237 с.

27. Страхов Н.М. (1960–1962). Основы теории литогенеза. М.: Издво АН СССР, Т. 1: Типы литогенеза и их размещение на поверхности Земли, 212 с.; Т. 2: Закономерности состава и размещения гумидных отложений, 574 с.; Т. 3: Закономерности состава и размещения аридных отложений, 558 с.

28. Субетто Д.А., Севастьянов Д.В., Сапелко Т.В., Бойнагрян В.Р., Греков И.М. (2017). Озера как накопительные информационные системы и индикаторы климата. Астраханский вестник экологического образования, 4(42), с. 4–14.

29. Уваров В.Э. (1991а). Экспрессный рентгенографический количественный фазовый анализ (ЭРКФА) горных пород и почв. Инструкция НСОММИ № 29. М.: ВИМС, 18 с.

30. Уваров В.Э. (1991б). Экспрессный рентгенографический полуколичественный фазовый анализ глинистых минералов. Методические рекомендации № 68. НСОММИ ВИМС, 18 с.

31. Шерышева Н.Г. (2015). Состояние донных отложений озера Кандры-Куль (Республика Башкортостан) в 2010 и 2012 годах. Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 17(4–5), с. 962–971.

32. Юсупова А.Р. (2023а). Литологические особенности и условия осадконакопления плейстоцен-голоценовых донных отложений озер Банное и Сабакты, Южный Урал. Дис. канд. геол.-мин. наук. Казань, 203 с.

33. Юсупова А.Р., Нургалиева Н.Г., Кузина Д.М., Рогов А.М., Нигаматзянова Г.Р. (2024а). Литологические особенности донных отложений озера Банное (Южный Урал) как индикатор изменений природной среды и климата голоцена. Литосфера, 24(1), с. 173–194. https://doi.org/10.24930/1681–9004-2024-24-1-173-194

34. Юсупова А. Р., Нургалиева Н. Г., Кузина Д. М., Косарева Л. Р., Юнусова Д. А. (2023б). Особенности вещественного состава донных отложений озера Сабакты (Южный Урал). Успехи современного естествознания, 7, с. 72–81 с.

35. Юсупова А.Р., Нургалиева Н.Г., Рогов А.М. (2024б). Минеральный состав донных отложений озера Сабакты как индикатор палеоклимата, Южный Урал, Россия. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 335(8), с. 77–90 https://doi.org/10.18799/24131830/2024/8/4403

36. Alley R.B., Clark P.U. (1999). The deglaciation of the Northern Hemisphere: A global perspective. Annual. Reviews of Earth and Planetary Sciences, 27, pp. 149–182. https://doi.org/10.1146/annurev.earth.27.1.149

37. Bentz J.L., Peterson R.C. (2021). Authigenic Phyllosilicates in Sand Layers from the Mudflats of Saline Lakes in the Northern Great Prairies, Saskatchewan. The Canadian Mineralogist, 60(1), pp. 101–120. https://doi.org/10.3749/canmin.1900065

38. Björnerås C., Persson P., Weyhenmeyer G.A., Hammarlund D., Kritzberg E.S. (2021). The lake as an iron sink-new insights on the role of iron speciation. Chemical Geology, 584, 120529. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2021.120529

39. Blaauw M., Christen J.A. (2011). Flexible paleoclimate age-depth models using an autoregressive gamma process. Bayesian Analysis, 6, pp. 457–474. https://doi.org/10.1214/ba/1339616472

40. Blytt A.G. (1876a). Essay on the immigration of the Norwegian flora during alternating rainy and dry periods. Christiania (Oslo): Cammermeyer, 89 р.

41. Blytt A.G. (1876b). ForsØg til en theori om indvandringen af Norges flora under vexlende regnfulde og tørre Tider. Nyt Mag. Naturvid. Christiana (Oslo), 21, pp. 279–362.

42. Bristow T.F., Kennedy M.J., Morrison K.D., Mrofka D.D. (2012). The influence of authigenic clay formation on the mineralogy and stable isotopic record of lacustrine carbonates. Geochimica et Cosmochimica Acta, 90, pp. 64–82. https://doi.org/10.1016/j.gca.2012.05.006

43. Brock F., Higham T., Ditchfield P., Ramsey C.B. (2010). Current pretreatment methods for AMS radiocarbon dating at the Oxford radiocarbon accelerator unit (ORAU). Radiocarbon, 52, pp. 103–112. https://doi.org/10.1017/S0033822200045069

44. Egli R. (2004). Characterization of individual rock magnetic components by analysis of remanence curves. 2. Fundamental properties of coercivity distributions. Physics and Chemistry of the Earth, 29(13/14), pp. 851–867. https://doi.org/10.1016/j.pce.2004.04.001

45. Evans M., Heller F. (2003). Environmental magnetism: Principles and applications of enviromagnetics. San Diego: Academic Press, 299 p. Gradstein F.M., Felix M. Gradstein, Ogg J.G., Schmitz M.D., Ogg G.M. (2020). The geologic time scale 2020. Elsevier, 2, 1390 p. https://doi.org/10.1127/nos/2020/0634

46. Guo P., Wen H., Li Ch., He H., Sánchez-Román M. (2023) Lacustrine dolomite in deep time: What really matters in early dolomite formation and accumulation? Earth-Science Reviews, 246, 104575. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104575

47. Hammer U.T. (1986). Saline Lake ecosystems of the world. Dr W. Junk Publ., Dordrecht, Netherlands, 616 p. Khokhlova O.S., Morgunova N.L., Khokhlov A.A., Gol’eva A.A. (2018). Climate and Vegetation Changes over the Past 7000 Years in the Cis-Ural Steppe. Euras. Soil Sci., 51, pp. 506–517. https://doi.org/10.1134/S106422931805006X

48. Kilian R., Lamy F. (2012). A review of Glacial and Holocene paleoclimate records from southernmost Patagonia (49–55°S). Review Article Quaternary Science Reviews, 53, pp. 1–23. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2012.07.017

49. Kuzina D.M., Yusupova A.R., Nurgalieva N.G., Nurgaliev D.K., Krylov P.S., Mulikova D.I. (2024) Magnetic properties of lake Kandrykul sediments (Republic of Bashkortostan, Russian Federation). Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 335(10), pp. 43–55. https://doi.org/10.18799/24131830/2024/10/4460

50. Lamentowicz M., Obremska M., Mitchell E.A.D. (2008). Autogenic succession, land-use change, and climatic influences on the Holocene development of a kettle-hole mire in Northern Poland. Review of Palaeobotany and Palynology, 151, pp. 21–40. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2008.01.009

51. Li H-C., Chang Y., Berelson W.M., Zhao M., Misra S., Shen T-T. (2022). Interannual Variations of D14CTOC and Elemental Contents in the Laminated Sediments of the Santa Barbara Basin During the Past 200 Years. Front. Mar. Sci., 9, Art. No. 823793. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.823793

52. Maslennikova A.V., Udachin V.N., Anfilogov V.N. (2020). Holocene Environments of Anomalous Uranium Concentrations in Sediments of Syrytkul Lake (Southern Urals). Dokl. Earth Sci., 492(1), pp. 323–326. https://doi.org/10.1134/S1028334X2005013X

53. Merilä J., Hendry A.P. (2014). Climate change, adaptation and phenotypic plasticity: The problem and the evidence. Evolutionary Applications, 7(1), pp. 1–14. https://doi.org/10.1111/eva.12137

54. Misra S., Kashyap S., Chou C.Y., Chang T.Y., Li H.C., Ning X.Y., Sun J.J., Wang J., Zhao M. (2024). The influence of plant species and pretreatment on the 14C age of Carex-dominated peat plants of a peat core from Jinchuan Mire, NE China. Radiocarbon, pp. 1–21. https://doi.org/10.1017/RDC.2023.112

55. Reimer P.J., Austin W., Bard E., Bayliss A., Blackwell P.G., Ramsey C.B., Butzin M., Cheng H., Edwards R.L., Friedrich M., Grootes P.M., Guilderson T.P., Hajdas I., Heaton T.J., Hogg A.G., Hughen K.A., Kromer B., Manning S.W., Muscheler R., Palmer J.G., Pearson C., van der Plicht J., Reimer R.W., Richards D.A., Scott E.M., Southon J.R., Turney C.S.M., Wacker L., Adolphi F., Büntgen U., Capano M., Fahrni S., Fogtmann-Schulz A., Friedrich R., Köhler P., Kudsk S., Miyake F., Olsen J., Reinig F., Sakamoto M., Sookdeo A., Talamo S. (2020). The IntCal20 Northern Hemisphere radiocarbon age calibration curve (0-55 cal kBP). Radiocarbon, 62, pp. 725–757. https://doi.org/10.1017/RDC.2020.41

56. Sernander R. (1984). Studier öfver den Ġótländska vegetationens utvecklingshistora. R. Sernander. Uppsala: Akademisk afhandling, 112 р. Smoot J.P., Lowenstein T.K. (1991). Depositional environments of non-marine evaporites. Evaporites, petroleum, and mineral resources. New York: Elsevier. Developments in Sedimentology, 50, pp. 189–347. https://doi.org/10.1016/S0070-4571(08)70261-9

57. Story S., Bowen B.B., Benison K.C., Schulze D.G. (2010). Authigenic phyllosilicates in modern acid saline lake sediments and implications for Mars. Journal of Geophysical Research, 115, E12012. https://doi.org/10.1029/2010JE003687

58. Wetzel R.G. (2001a). Limnology: Lake and River Ecosystems. San Diego: Academic Press, 1006 p. Wetzel R.G. (2001b). Limnology. Philadelphia, 743 p