Глава 2. Палеогеография озерных водоемов

2.1. Вопросы геохронологии

Геохронология голоцена и позднеледниковья изучена многими авторами. Однако наибольшим признанием пользуется схема Блитта — Сернандера, разработанная для территории Скандинавии и уточненная радиоуглеродными датировками. В многочисленных работах М.И. Нейштадта и Н.А. Хотинского применяется видоизмененная схема Блитта-Сернандера. М.И. Нейштадт разделил голоцен на четыре этапа: древний, ранний, средний и поздний, причем древний голоцен (12 -13 тыс. лет) соответствует арктическому и субарктическому периодам в системе Блитта — Сернандера (табл.2.1).

Таблица 2.1.

Схема деления голоцена и позднеледниковья

Эпоха	Возраст, тыс. лет	Периоды голоцена по Нейштадту	Периоды по Блитту-Сернандеру	Обозначение
Голоцен	Около 25000	Поздний голоцен Не4	Субантлантический	SА
	4000	Средний голоцен Не3	Суббореальный	SB
	6000		Атлантический	АТ
	8500	Ранний голоцен Не2	Бореальный	ВО
	10 200		Пребореальный	РВ
Позднеледниковье	5,25 5,5	Древний голоцен Не1	Арктический	Верхний дриас
	5,75			Аллеред
	6,5 7,0			Средний дриас
	7,0 7,25			Бёллинг
	7,5 7,75			Нижний дриас

Позднеледниковый (древний) этап характеризовался арктическим и субарктическим климатом, который нарушался более или менее значительными вспышками потеплений. Одно из первых заметных потеплений — беллингское, сменившее холодное раннедриасовое время, было вызвано отступанием ледника с территории Северной Литвы и освобождением от льда южной части Балтийского моря. После краткой остановки ледникового края севернее линии Рига - Тарту около 12 тыс. лет назад наступило более значительное потепление — аллеред, во время которого северо-запад Восточно-Европейской равнины полностью освободился от поверхностного ледяного покрова. Последнее похолодание верхнего (молодого) дриаса было связано с формированием моренных гряд Сальпаусселькя около 10 200 лет назад.

Собственно голоцен делится на периоды: пребореальный (РВ) – 10200 лет; бореальный (ВО), нижняя граница которого выделяется на уровне 8500 лет; атлантический (АТ) с нижней границей 6000 лет; суббореальный (SВ) —около 4000 лет и субатлантический (SА) — около 2500 лет. Представленная схема широко используется географами при палеореконструкциях развития природы водосборов и самих озер.

2.2. Палеогеографические методы исследования озер

Проблемы палеогеографии озер Беларуси изучаются многими исследователями и с помощью разных методов. Основным методом палеогеографии является естественно-исторический метод, представляющий собой совокупность современных методов, с помощью которых решаются три основных задачи:

• изучение природной обстановки прошлого времени на водосборе;

• оценка современного состояния лимносистем;

• прогнозирование тенденций эволюционного развития лимносистем.

Решение поставленных задач находит применение в нескольких направлениях: геохронологии – установление возраста событий на водосборе и в самом озере на протяжении голоцена; стратиграфии – расчленение толщи донных отложений озер; палеогеографии – воссоздание гидрологических условий накопления донных отложений и развития природных компонентов водной среды во времени и пространстве; и корреляции – сопоставление природных процессов как в самом водоеме, так и в различных регионах.

Частные методы дают первичную информацию и фактический материал для последующего его обработки с помощью общих методов, которые позволяют на их основе обрабатывать уже полученную информацию.

Сбор и первоначальное изучение фактического материала осуществляется в полевых условиях путем бурения толщи донных отложений, отбора образцов с различных горизонтов их описания и консервации. Последующая обработка проводится в лабораторных условиях с помощью различных методов. Частные методы подразделяются на две группы: абсолютной и относительной геохронологии.

В палеолимнологии для определния абсолютного возраста донных отложений применяются радиологические (изотопные) методы, которые основаны на данных времени радиоактивного распада химических элементов и накопления их продуктов распада (изотопов) в отложениях. В результате распада появляются атомы устойчивых элементов, количество которых увеличивается пропорционально возрасту минералов. Для каждого радиоактивного элемента характерен свой период полураспада. Среди методов этой группы известны: урановый, свинцовый, калий-аргоновый, рубидий-стронциевый, кальцыевый, осмиевый, радиоуглеродный, изотопно-кислородный и другие методы.

Среди них наиболее часто применяется радиоуглеродный (изотопно-углеродный) метод определения абсолютного возраста донных отложений озер, который позволяет более обоснованно интерпретировать результаты исследований донных отложений другими методами. Метод основан на изучении изотопных отношений углерода ¹²С, ¹³С, ¹⁴С в донных осадках. Изотоп углерода ¹⁴С усваивается живыми организмами, а после их отмирания происходит распад ¹⁴С (период полураспада 5,5 – 5,7 тыс. лет). По соотношению ¹⁴С/¹²С определяется возраст отложений, в которых захоронены органические остатки, преимущественно растений, древесины. Метод себя хорошо зарекомендовал при изучении пород, имеющих возраст 1 – 60 тыс. лет. Образцы моложе 1 тыс. лет не анализируются из-за большой погрешности в определении, а свыше 60 тыс. лет – также и из-за высокой технической сложности анализа и дорогостоимости метода. Донные отложения озер имеют возраст не старше 1—12 тыс. лет. Поэтому метод является надежным связующим инструментом для корреляции результатов исследований другими методами. На рисунке 2.1. приведены кривые изменгения палеотемператур, реконструированные с помощью радиоуглеродного метода.

Рис. 2.1 Реконструированные для Англии, Южной Швеции и Западной Норвегии с помощью радиоуглеродного метода потепления в Северной Европе (по Д.А. Субетто,2009). Цифрами в кружочках 1, 2, 3 отмечают продолжительность этапа снижения температуры воздуха для западной части Норвегии, южной части Швеции и Англии соответственно

Среди методов относительной геохронологии в практике исследований широко используются палеонтологические (геолого-стратиграфические). Каждый из методов этой группы представляет собой самостоятельное научное направление в изучении геологической истории озер, процесса накопления веществ в котловинах озер, в воссоздании физико-географических условий развития лимносистем в позднеледниковье и голоцене. Сущность этих методов заключается в определении относительного возраста слоев отложений по крупным и мелким ископаемым остаткам отмерших животных (моллюсков, остракод и др.) и растений (листьев, спор, пыльцы, диатомовых и золотистых водорослей, плодов, семян и др., которые в них сохранились.

Наиболее широко используются флористические и фаунистические биостратиграфические методы.

Флористические методы. Палинологический, или спорово-пыльцевой метод занимает ведущее место среди других методов этой группы, хотя используется сравнительно недавно (с 1916 г.). Объектами его изучения являются микроскопические оболочки пыльцы голосеменных и цветковых растений, сопоры грибов, лишайников, мхов, плаунов, хвощей и папоротников, а также остатки растений, водорослей. Споры и пыльца ежегодно появляются в больших количествах, почти не разрушаются, хорошо переносятся ветром и течениями. Поэтому они легко попадают в озера и накапливаются в отложениях в разном количестве, пропорционально степени развития этих растений на водосборе озер. С помощью микроскопии устанавливается таксономическая их принадлежность, выясняются спорово-пыльцевые спектры (процентное содержание в одной пробе пыльцевых зерен и спор разных таксонов) и спорово-пыльцевые комплексы (содержание в образце количественно-доминирующих спор и пыльцевых зерен). Данные спорово-пыльцевого анализа позволяют установить возраст отложений, восстановить физико-географические условия геологического прошлого: характера флоры, растительности, распространения форм, изменения климата развития палеоводоемов, особенностей осадконакопления, влияния антропогенного фактора на естественную природную среду и др.

Карпологический метод изучает форму и строение плодов и семян растений (преимущественно травянистых), мегаспор папоротникообразных. Основная задача карпологии – изучение строения и развития плодов и семян, а также разработка их классификации. Метод эффективен для изучения четвертичных отложений. Альгологический метод исследует микроскопические водоросли (диатомовые, золотистые и жгутиковые), объеденяемые единым понятием «наннопланктон». Диатомовый метод занимает важное место среди альгологических методов. Предметом его исследования являются кремнистые водоросли. Бактериологический метод основан на изучении группы микроскопических одноклеточных организмов – бактерий. Самые ранние бактерии обнаружены в породах древнее 3,5 млрд лет. Дендрохронологический метод основан на изучении годичных колец на срезах стволов деревьев. Органографический основан на изучении остатков растений или их признаков. Палеоксилологический метод основан на изучении ископаемой древесины. Признаками микроскопического строения древесины являются форма и строение элементов ткани и др.

Среди фаунистических методов наиболее известен остракодологический, объектами исследования которого являются ископаемые пресноводные ракообразные – остракоды, имеющие большое палегеографическое и стратиграфическое значение.

Для обработки результатов и анализа фактического палеонтологического материала в биостратиграфических целях используются следующие методы: статистический, руководящих форм, реликтов, экзотов, сопоставления палеонтологических (фаунистических и флористических) комплексов.