ИСТИНА

Палеогеографические этапы развития, особенности геоморфологического строения, почвенный покров на территории Прикаспийской низменности в целом и Волго-Уральского междуречья в частности имеют длительную историю изучения [Ковда, 1950; Свиточ, 1973, 2014]. Занимая северную часть Прикаспийской низменности, Волго-Уральское междуречье развивалось в тесной связи с изменениями границ Каспийского моря в результате трансгрессий и регрессий, приводящих к смене литологического состава поверхностных отложений [Доскач, 1979]. Уровень Каспийского моря во время раннехвалынской трангрессии поднимался до +50 м н.у.м. [Свиточ, 1973; 2014]. Соответственно, в долинах главных рек Прикаспийской низменно- сти (Волги и Урала), в эстуариях их притоков, в палеоврезах отмечены нижнехвалынские от- ложения – мощные шоколадные глины (далее ШГ). Они представляют собой пачку чередую- щихся слоев разной мощности: мощных моноглинистых слоев с алевритовыми или песчаными. Алевритовые слои, в свою очередь, могут включать раковины моллюсков. Отложения ШГ мог- ли откладываться во время раннехвалынской трансгрессии в приглубых частях моря и пониже- ниях дохвалынского рельефа, либо заполняли бывшие понижения лагун [Бадюкова, 2000]. В настоящее время ШГ находятся в толще отложений вторых террас рек. На Волго-Уральском междуречье ШГ выклиниваются. Они описаны в виде линз и кар- манов или их фациальных аналогов (пачек тонкого переслаивания ШГ, песков и алевритов – слоистая субфация ШГ), приуроченных в большинстве случаев к древним понижениям релье- фа, часто совпадающим с современными. Выходящими на поверхность ШГ описаны в полосе депрессий восточнее долины Волги: Кайсацкое – оз. Эльтон – сор Хаки – оз. Верхний Баскун- чак [Свиточ, 1973, 2014]. Брицина [1954] и Васильев [1961] описывали пачки ШГ на высоте +20 м н.у.м. в обнажениях овражно-балочной сети северной части оз. Эльтон – балки Лисья, Сайгачья. Если по результатам первых OSL датировок время формирования ШГ разреза Сред- няя Ахтуба определено в интервале 25–12.6 тыс. л.н. [Янина и др., 2017], то данные о времени отложения ШГ Волго-Уральского междуречья отсутствуют. По результатам изучения видового разнообразия моллюсков отложений разреза в Александров-Гайском районе, слоистая толща ШГ определена как нижнехвалынская, она сверху перекрыта аллювием позднехвалынского времени. Между этими отложениями отмечено наличие погребенной почвы [Свиточ, 1973]. В пределах северо-западной бессточной суглинистой Джаныбекской полупустынной равнины Волго-Уральского междуречья на абсолютной высоте +26…+28 м находится Джаны- бекский стационар Института лесоведения РАН [Доскач, 1979]. Особенностью территории ста- ционара является резко выраженный бугорково-западинный микрорельеф. Почвообразующие породы представлены буровато-палевыми лессовидными карбонатными суглинками, в которых часто встречаются слои или линзы из тонкого песка или глины [Роде, Польский, 1961]. В верх- них 50–100 см суглинистой толщи часто встречаются раковины морских моллюсков Didacnа и Dreissena. Лессовая толща подстилается красно-бурыми плотными пластичными глинами с прослоями супесей, а те, в свою очередь, подстилаются коричневато-бурыми суглинками или песками, которые относят к сыртовым отложениям [Ковда, 1950; Свиточ, 2014]. Генезис опи- санных лессовидных суглинков нельзя считать окончательно установленным, большинство ученых относят их к нижнехвалынским. Почвенный покров Джаныбекского стационара представлен полупустынным солонцо- вым комплексом, где почвы следуют элементам микрорельефа и хорошо коррелируют с расти- тельными сообществами [Роде, Польский, 1961]. Солончаковые солонцы занимают микропо- вышения с разреженными прутняково-чернополынными ассоциациями, светло-каштановые (в том числе солонцеватые) почвы тяготеют к микросклонам с более сомкнутой ромашниково- типчаковой растительностью, а лугово-каштановые почвы приурочены к микропонижениям с 233 наиболее густым разнотравно-злаковым покровом. В переходной области между солонцами и лугово-каштановыми почвами представлены и солонцы остепненные – почвы с морфологиче- скими свойствами горизонтов, характерных для солонцов, но промытых на большую глубину от легкорастворимых солей. Разнообразие лугово-степных почвенных комплексов стационара связывают с динамикой солей, растительных сообществ и роющей деятельностью сусликов, в результате чего возникают почвы, которые по морфологии можно отнести к солонцам, а по со- держанию обменного натрия нет. Такие почвы пока не нашли точного положения в классифи- кации почв, поэтому их называют почвами экотона [Лебедева, Герасимова, 2009] или «остепненными» солонцами [Роде, Польский, 1961]. Мы в данной работе будем придерживать- ся названия «остепненные» солонцы. Район исследования характеризуется резко континентальным климатом. Отличительной особенностью является многократное превышение испаряемости (около 1000 мм) над осадками (среднегодовая сумма осадков 291 мм). Среднегодовая температура воздуха 6.9°С. Летом ино- гда фиксируется +42°С, зимой –38°С. Цель работы – выявление особенностей микростроения и физико-химических свойств почв, связанных с составом и строением почвообразующих пород, с современными и реликто- выми процессами почвообразования. Методы исследования – комплекс морфологических свойств (макро-, мезо-, микро-); химические и физико-химические исследования стандартными методами [Воробьева, 2006]. Расчет коэффициента криогенной контрастности (ККК) проведен по формуле KKK=(Q1/F1)/(Q2/F2), где Q1 и F1 содержание соответственно кварца и полевых шпатов во фракции 0.05–0.01 мм; Q2 и F2 – во фракции 0.1–0.25 мм [Рогов, 2009]. Фракции 0.1–0.25 мм и 0.1–0.05 мм выделены с помощью сит из суммарного остатка частиц ≥0.01 мм, полученного в результате отмучивания по Горбунову [1963], их минералогический анализ проведен на микро- анализаторе SEM (JEOL JSM-6610LV (Japan). Минералогический анализ ила после отмучива- ния – с помощью универсального рентгендифрактометра HZG-4a. Объекты исследования. Изучены почвы целинных солонцовых комплексов на участке между 3 и 4 Гослесополосами стационара: солонец светлый солончаковый на микроповышении (разр. 02-15) и солонец остепненный [по Роде, Польскому, 1961] на краю микрозападины (разр. 01-15) расположены на одной катене. Каштановая – на склоне микрорельефа (разр. 03-15) на расстоянии 86 м на юго-восток от разр. 02-15. Перепад высот над днищем западины у разр. 01- 15 составлял 2 см, у разр. 02-15 – 24 см. Результаты и обсуждение. В поверхностных горизонтах всех изученных почв, харак- теризующихся более легким гранулометрическим составом, выражена тонкоплитчатая струк- тура, что связано с современным сильным промерзанием почв. Особенностью солонца на мик- роповышении является наличие красноватого тяжелого суглинка с тонкими алевролитовыми прослойками на глубине 60–92 см, в почве на краю западины на глубине 100–120 см отмечены только линзы алевролитового состава. Усиление выщелачивания легкорастворимых солей отмечено в ряду почв: солонец со- лончаковый на микроповышении (слабое засоление с 6 см) – солонец остепненный на краю микрозападины (среднее засоление с 30 см) – каштановая почва на микросклоне (среднее засо- ление с 60 см). У края западины выщелачивание, видимо, началось относительно недавно по сравнению с каштановой почвой, поскольку в микропонижении соли должны более интенсивно растворяться и выноситься, чем на склоне, за счет дополнительного накопления влаги. В каштановой почве именно в этих 60 см отмечено и равномерно высокое содержание гумуса (2.5% на глубине 0–20 см и 1.3% глубже 60 см). Гумусированность почвы у западины охватила уже и верхнюю часть бывшего солонцового горизонта (до 20 см), оставаясь в преде- лах 1.23–1.35% гумуса, как и в солончаковом солонце в верхних 6 см. По литературным дан- ным до 1 м в солонцах среднее содержание гумуса cоставляет 0.2–0.3% [Роде, Польский, 1961]. В почвах на микроповышении и у края микропонижения отмечена одна глубина вски- пания (с 20 см), в каштановой почве с 40 см. Несмотря на небольшое пространственное варьи- рование, все изученные почвы на глубине 50–100 см характеризуются высоким содержанием CaCO3 (6.8–8.1%). Каштановая почва из всех почв более глубоко промыта от гипса: он появля- ется на глубине 60–100 см. В обоих солонцах гипс появляется на глубине 20–30 см, но в разном количестве – в солонце повышения его содержание составляет 0.74%, а на краю понижения – 234 0.04%. Максимальное содержание гипса во всех почвах отмечено примерно на одной и той же глубине – 130–170 см и достигает величин 2.3–3.0%. В составе обменных катионов всех изученных почв высока доля магния, особенно в со- лонце на микроповышении, где отмечено высокое содержание обменного натрия (24.3%), что указывает на современное осолонцевание. Поверхностные горизонты всех изученных почв от- личаются максимумом содержания иллита, что связывают с процессом иллитизации. С глуби- ной его содержание уменьшается, и преобладающими становятся смешаннослойные минералы. На микроуровне все поверхностные горизонты имеют признаки современного криоген- ного оструктуривания с формированием плитчато-линзовидной структуры [Van Vliet-Lanoe, Fox, 2018]. Почва на краю микрозападины промерзает в более влажном состоянии, в результате чего формируется сепарация пылеватых частиц в поры между плитчатыми агрегатами. В этой же почве осолодение (обезиливание) затрагивает верхнюю часть бывшего солонцового гори- зонта. Срединные, тяжелые по гранулометрическому составу горизонты всех почв не имеют ярко выраженных на микроуровне глинистых кутан иллювиирования. Только в солонце солон- чаковом на микроповышении отмечено образование фрагментарных тонких глинистых кутан на стенках пор угловатых агрегатов – признак слабого солонцового процесса. В горизонтах Bt других разрезов подвижность глины не столь очевидна, блоковые агрегаты более округлые и микрозонально отмечена тонкоструйчатая и вокругскелетная ориентация глины, что позволяет говорить об унаследованности этих признаков от прохождения почв былой солонцовой стадии развития [Лебедева, Герасимова, 2009]. Дополнительным аргументом былого солонцового эта- па остепненного солонца каштановой почвы является супердисперсное состояние смешанно- слойной фазы, выявленное при минералогическом анализе ила. Это состояние ила аналогично современному солонцовому горизонту, который имеет высокое содержание обменного натрия. Супердисперсность ила является устойчивым признаком былого осолонцевания и может быть использована для оценки эволюционных трендов развития почв [Соколова, 2008]. Нижняя часть текстурных горизонтов (современного и бывшего солонцовых) в почвах на разных эле- ментах микрорельефа имеет одинаковые микропризнаки разрушения за счет разрыхляющего действия новообразованных гипсовых кристаллов – что является показателем однотипности современных почвенных режимов по миграции и аккумуляции гипса. Сравнительный анализ микростроения «псевдопесчаных» подсолонцовых горизонтов, с состоянием которых связывают динамику микроррельефа, выявил 5 микротипов агрегатов: (1) Агрегаты разных форм и размеров за счет разрыхляющего действия новообразованными кри- сталлами гипса. (2) Непрочные пылевато-карбонатные агрегаты 0.01–0.05 мм – лессовые агре- гаты. (3) Округлые уплотненные мелкопесчаной размерности агрегаты (0.2–0.5 мм) гумусово- глинисто-карбонатного состава с четкими границами. (4) Агрегаты-фрагменты тонкопылевато- глинистого состава 0.1–073 мм с угловатой формой и высоким двулучепреломлением – фраг- менты тонкопылеватых ШГ. Такие фрагменты встречаются среди пылевато-карбонатного лес- сового материала в среднем с глубины 40–50 см в почвах с близким подстиланием мощных па- чек ШГ [Lebedeva et al., 2018]. (5) Специфические агрегаты-ооиды с многослойной глинистой кутаной, новообразованиями кальцита и идиоморфных по форме Fe-минералов, генезис кото- рых связывают с криогенным минералообразованием [Рогов, 2009]. В солончаковом солонце на микроповышении фрагменты и разные по форме агрегаты ШГ встречаются во всех горизонтах профиля. Границы фрагментов ШГ с вмещающим матери- алом различны, что позволяет говорить об их разной стадии ассимиляции в результате почво- образования. Поскольку наиболее крупные фрагменты ШГ приурочены чаще всего к материалу с лессовидными агрегатами, то можно говорить, что они имеют эоловый генезис с близким ис- точником мобилизации материала, как было описано для почвы обнажения Средней Ахтубы [Lebedeva et al., 2018]. По-видимому, таким источником послужил материал слоистой субфация ШГ из Лисьей балки у оз. Эльтон, которая от стационара расположена в 20 км. Сравнительный анализ микропризнаков агрегатов с величиной ККК выявил в почвах определенную закономерность. В солонце на микроповышении выделяются особые типы мик- роагрегатов в разных горизонтах: (1) Неправильные по форме агрегаты за счет кристаллизации гипса на глубине 20–50 см с ККК=0.87–0.47; (2) Округлые красноватые глинистые криогенно- солевые на глубине 50–100 см с ККК=1.23; (3) Уплотненные прогумусированные глинисто- карбонатные реликтово-почвенные агрегаты на глубине 100–120 см; с ККК=0.92. По В.В. Рого- 235 ву [2009] при величинах ККК ≤ 1, но близких к единице, почвенные горизонты формируются в умеренно теплых климатических условиях с незначительной ролью криогенных факторов; при ККК ≥1 – горизонты пережили период многолетнемерзлого состояния. В межагрегатных порах на глубине 100–120 см отмечены единичные сростки разрушающегося гипса, обломки раковин, Fe-дендриты, в составе материала увеличилось число песчаных частиц – что говорит о литоло- гической смене отложений в криоаридных условиях. Для нижних горизонтов каштановой почвы (на глубине 60–100 см) характерны специ- фические ооидные агрегаты с кольцевой ориентацией глины, генезис которых связывают с криогенной солифлюкцией [Van Vliet-Lanoe, Fox, 2018]. Такие ооиды наиболее часто описыва- ют в погребенных криоаридных палеопочвах или современных мерзлотно-глеевых почвах [Мо- розова, 1962]. Микроморфологические признаки былого палеокриогенеза в каштановой почве подтверждаются высокими значениями ККК=1.29, отмечаемых при среднегодовых температу- рах мерзлых толщ ниже -0.5°. Глубже 100 см округлые почвенные агрегаты с гумусовой про- питкой образовались в более теплых условиях (ККК=0.55). Таким образом, в почвах полупустынных солонцовых комплексов сочетаются разновоз- растные почвенные и литологические признаки. В почвообразующем материале сравниваемых почв выявленa тонкая микрослоистость отложений, связанная с их генезисом и климатически- ми фазами позднеплейстоцен-голоценового седиментогенеза (морских и континентальных эта- пов) и с особенностями влияния на них типа почвообразования. В верхних 50–60 см сочетаются признаки голоценовых этапов почвообразования – былого осолонцевания почв, возникшего на недренированных участках этого региона в хроноинтервале 3500–3000 лет назад [Демкин, 2015]. Выщелачивание легкорастворимых солей н накопление гумуса происходит в результате современных почвенных процессов, согласно современному микрорельефу. Глубже 50–60 см сохранились признаки позднеплейстоценового криоаридного почвообразования, относитель- ным возрастным маркером которого являются фрагменты шоколадных глин пылеватой и мел- копесчаной размерности. Их генезис связан с эоловыми процессами на рубеже плейстоцена и голоцена, которые затем диагенетически преобразовались разновозрастными почвенными про- цессами. Проведенные исследования позволяют заключить, что современные почвы можно рассматривать как педокомплексы с неглубоко погребенными палеопочвами. Для точных хро- нологических построений требуется датирование горизонтов почв и отложений ШГ, которые ранее для этой территории не проводились.