Geochemical record of Lake Sabakty: Electrical conductivity and reconstruction of the Lateglacial and Holocene environments in the Southern Urals (Russia) steppe

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Research subject. The Lake Sabakty sediments core, as a source of data on the Holocene and Lateglacial environments in the Southern Urals.Aim. To obtain a multiple regression model for quantitative reconstructions of the electrical conductivity of water based on the geochemistry of lake sediments and to reconstruct the Late Glacial and Holocene environments based on the study of the Lake Sabakty geochemical record.Materials and methods. After determination of correlations between the content of chemical elements in lake sediments and hydrochemical parameters of 107 Ural lakes, multiple regression models were obtained. Reconstructions were performed based on the results obtained by accelerator mass spectrometry (AMS 14C), 210Pb activity determination, and an analysis of chemical elements and organic matter contents in the sediment core.Results. Three multiple regression models using the concentrations of Na, Ca, Li, and Sr were obtained for electrical conductivity of water reconstruction. In the cold and dry Lateglacial (>12.0 ka cal BP), Lake Sabakty was a slightly brackish reservoir. During the transition from the Lateglacial to the Holocene (12–11.6 ka cal BP), the Lake Sabakty became more productive. In the Early (11.6–8.2 ka cal BP) and Middle (8.2–4.2 ka cal BP) Holocene, the electrical conductivity of water varied under the action of fluctuations in effective moisture. In the Late Holocene (4.2 ka cal BP – present), the Lake Sabakty became less saline due to an increase in effective moisture.Conclusions. The proposed multiple regression models enable rapid quantitative reconstructions of the electrical conductivity of water, which are particularly relevant for Lateglacial–Early Holocene sediments with a low number of microfossils. The Lake Sabakty geochemical record reflects global and regional climatic fluctuations, being more informative compared to the geochemical records of forest lakes in the Southern Urals. The decrease in the electrical conductivity of water of Lake Sabakty of approximately 7.9 and 4.2 ka cal BP coincides with similar data for several other lakes in the Urals.

Sobre autores

A. Maslennikova

South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS, Institute of Mineralogy

D. Artemiev

South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS, Institute of Mineralogy

E. Zazovskaia

Institute of Geography, RAS

V. Deryagin

South Ural State Humanitarian Pedagogical University

V. Gulakov

South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS, Institute of Mineralogy

N. Udachin

South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS, Institute of Mineralogy

P. Aminov

South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS, Institute of Mineralogy

V. Udachin

South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS, Institute of Mineralogy; South Ural State University

Bibliografia

  1. Андреева М.А. (1973) Озера Среднего и Южного Урала. Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во, 272 с.
  2. Давыдова Н.Н. (1978) Диатомовые водоросли в отложениях озер. Ландшафтный фактор в формировании гидрологии озер Южного Урала. Л., 228-237.
  3. Жилина Т.Н. (2012) Природно-климатические условия 1550–1850 гг. как фактор риска развития сельского хозяйства в Западной Сибири. Вестн. Томского гос. ун-та, 354, 77-80.
  4. Зарецкая Н.Е., Панова Н.К., Жилин М.Г., Антипина Т.Г., Успенская О.Н., Савченко С.Н. (2014) Геохронология, стратиграфия и история развития торфяных болот Среднего Урала в голоцене (на примере Шигирского и Горбуновского торфяников). Стратиграфия. Геол. корреляция, 22(6), 84-108. https://doi.org/10.1134/S0869593814060082
  5. Князев Ю.Г., Князева О.Ю., Сначев В.И., Жданов А.В. (2013) Государственная геологическая карта Российской Федерации. М-б 1 : 1 000 000 (третье поколение). Сер. Уральская. Лист N40 – Уфа. Объяснит. записка. СПб.: Картограф. фабрика ВСЕГЕИ, 512 с.
  6. Леонова Г.А., Бобров В.А. (2012) Геохимическая роль планктона континентальных водоемов Сибири в концентрировании и биоседиментации микроэлементов. Новосибирск: Академическое изд-во “ГЕО”, 314 с.
  7. Масленников В.В., Мелекесцева И.Ю., Масленникова А.В., Третьяков Г.А., Масленникова С.П., Аюпова Н.Р., Сафина Н.П., Филиппова К.А., Удачин В.Н., Целуйко А.С., Аминов П.Г. (2016) Дифференциация токсичных элементов в условиях литогенеза и техногенеза колчеданных месторождений. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 300 с.
  8. Масленникова А.В., Удачин В.Н., Анфилогов В.Н. (2020) Обстановки накопления аномальных концентраций урана в донных отложениях голоцена озера Сырыткуль (Южный Урал). Докл. РАН. Науки о земле, 492(1), 43-47. https://doi.org/10.31857/S2686739720050138
  9. Масленникова А.В., Удачин В.Н., Дерягин В.В. (2014) Палеоэкология и геохимия озерной седиментации голоцена Урала. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 136 с.
  10. Масленникова А.В., Удачин В.Н., Дерягин В.В., Штенберг М.В. (2018) Реконструкция этапов развития озера Тургояк (Южный Урал) в голоцене. Литосфера, 18(6), 914-927. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2018-18-6-914-927
  11. 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), 166-176.
  12. Маслов А.В. (2005) Осадочные породы: методы изучения и интерпретации полученных данных. Учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 289 с.
  13. Панова Н.К. (1982) История горных лесов центральной части Южного Урала в голоцене. Лесоведение, (1), 26-34.
  14. Перельман А.И. (1975) Геохимия ландшафта. М.: Высш. школа, 342 с.
  15. Субетто Д.А. (2009) Донные отложения озер: палеолимнологические реконструкции. СПб.: Изд-во РГПУ, 344 с.
  16. Унифицированные методы анализа силикатных горных пород с применением комплексонометрии. Инструкция № 163-Х. (1979) М: Мин-во геол. СССР, 43 с.
  17. Хомутова В.И. (1995) Южный Урал. Озеро Увильды. История озер Севера Азии. Л.: Наука, 22-40.
  18. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2000) Основы литохимии. СПб.: Наука, 480 с.
  19. Appleby P.G., Oldfield F. (1978) The calculation of lead–210 dates assuming a constant rate of supply of the unsupported lead–210 to the sediment. Catena, 5, 1-8. https://doi.org:10.1016/S0341-8162(78)80002-2
  20. Björck S., Kromer B., Johnsen S., Hummer S.U., Bennike O., Hammarlund D., Lemdahl G., Wohlfarth B., Possnert G., Spurk M. (1996) Synchronised terrestrialatmospheric deglacial records around the North Atlantic. science, 274, 1155-1160. https://doi.org:10.1126/science.274.5290.1155
  21. Blaauw M., Christen A.J. (2011) Flexible paleoclimate age-depth models using an autoregressive gamma process. Bayesian Analysis, 6(3), 457-474. https://doi.org/10.1214/11-BA618
  22. Demezhko D.Y., Golovanova I.V. (2007) Climatic changes in the Urals over the past millennium – an analysis of geothermal and meteorological data. Clim. Past, 3, 237-242. https://doi.org/10.5194/cp-3-237-2007
  23. Fritz S.C. (2013) Salinity and Climate Reconstructions from Continental Lakes. Encyclopedia of Quaternary Science. USA: Elsevier, 507-515. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53643-3.00221-1
  24. Grimm E.C. (1991) Tilia 1.12, Tilia Graph 1.18. Illinois State Museum. Research and Collection Center, Springfield. Heiri O., Lotter A.F., Lemcke G. (2001) Loss on ignition as a method for estimating organic and carbonate content in sediments: reproducibility and comparability of results. J. Paleolimnol., (25), 101-110. https://doi.org/10.1023/A:1008119611481
  25. Ivanov I.V., Prikhodko V.E., Zamotaev I.V., Manakhov D.V., Novenko E.Yu., Kalinin P.I., Markova L.M., Plaksina A.L. (2019) Synlithogenic Evolution of Floodplain Soils in Valleys of Small Rivers in the Trans-Ural Steppe. Euras. Soil Sci., 52(6), 593-609. doi: 10.1134/S1064229319060061
  26. Juggins S. (2007) C2 Version 1.5 User guide. Software for ecological and palaeoecological data analysis and visualisation. Newcastle University, Newcastle upon Tyne, UK.
  27. 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, 506-517. doi: 10.1134/S106422931805006X
  28. Kuzina D.M., Yusupova A.R., Nourgalieva N.G., Rogov A.M. Mineral composition of Sabacty lake sediments. (2022) X International Siberian Early Career GeoScientists Conference. Proceedings of the Conference. Novosibirsk: Novosibirsk State University, 23-24.
  29. Lapteva E.G., Korona O.M. (2012) Holocene vegetation changes and anthropogenic influence in the foreststeppe zone of the Southern Trans-Urals based on pollen and plant macrofossil records from the Sukharysh cave. Veget. hist. Archaeobot., 21, 321-336. doi: 10.1007/s00334-011-0333-z
  30. Liu H., Xu B., Cui H. (2002) Holocene history of desertification along the woodland-steppe border in northern China. Quat. Res., 57(2), 259-270. https://doi.org/10.1006/qres.2001.2310
  31. Liu Y.J., Cao L.M. (1984) Element Geochemistry. Beijing: Science Press, p. 72-110
  32. Maslennikova A.V. (2020) Development and application of an electrical conductivity transfer function, using diatoms from lakes in the Urals, Russia. J. Paleolimnol., 63(2), 129-146. https://doi.org/10.1007/s10933-019-00106-z
  33. Maslennikova A.V. (2022) Holocene environments in the Middle Urals: Paleolimnological proxies from the Lake Tavatui (Russia). Quat. Int., 622, 51-64. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2022.02.033
  34. Maslennikova A.V., Artemyev D.A., Shtenberg M.V., Filippova K.A., Udachin V.N. (2020) Express multi-element determination in lake sediments by laser ablation massspectrometry (LA-ICP-MS). Limnol. Oceanogr.: Methods, 18(8), 411-423. https://doi.org/10.1002/lom3.10372
  35. Maslennikova A.V., Udachin V.N. (2017) Lakes ecosystem response to Holocene climate changes and human impact in the Southern Urals: Diatom and geochemical proxies. holocene, 27(6), 847-859. https://doi.org/10.1177/0959683616675942
  36. Maslennikova A.V., Udachin V.N., Aminov P.G. (2016) Lateglacial and Holocene environmental changes in the Southern Urals reflected in palynological, diatom, geochemical records from the Lake Syrytkul sediments. Quat. Int., 420(28), 65-75. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.08.062
  37. Panova N.K., Antipina T.G. (2016) Late Glacial and Holocene environmental history on the eastern slope of the Middle Ural mountains, Russia. Quat. Int., 420, 76-89. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.10.035
  38. Prikhod’ko E.V., Ivanov I.V., Manakhov D.V., Gerasimenko N.P., Inubushi K., Kawahigashi M., Nagano Kh., Sugihara S. (2013) Soils, vegetation, and climate of the Southern Transural region in the Middle Bronze Age (be the example of the Arkaim fortress). Euras. Soil Sci., 46, 925-934. doi: 10.1134/S1064229313090032
  39. Rasmussen S.O., Bigler M., Blockley S.P. et al. (2014) A stratigraphic framework for abrupt climatic changes during the Last Glacial period based on three synchronized Greenland ice-core records: refining and extending the INTIMATE event stratigraphy. Quat. Sci. Rev., 106, 14-28. http://dx.doi.org/10.1016/j.quascirev.2014.09.007
  40. Reimer P., Austin W., Bard E., Bayliss A., Blackwell P., Bronk Ramsey C., Talamo S. (2020) The IntCal20 Northern Hemisphere Radiocarbon Age Calibration Curve (0–55 cal kBP). Radiocarbon, 62(4), 725-757. https://doi.org/10.1017/RDC.2020.41
  41. Stewart R.E., Kantrud H.A. (1971) Classification of natural ponds and lakes in the Glaciated Prairie Region. Resource Publication 92, Bureau of Sport Fisheries and Wildlife, U.S. Fish and Wildlife Service, Washington, DC
  42. Stobbe A., Gumnior M., Rühl L., Schneider H. (2016) Bronze Age human–landscape interactions in the southern Transural steppe, Russia – Evidence from high-resolution palaeobotanical studies. The holocene, 26, 1692-1710. https://doi.org/10.1177/0959683616641740
  43. Sun Q., Wang S., Zhou J., Chen Z., Shen J., Xiuping X., Wu F., Chen P. (2010) Sediment geochemistry of Lake Daihai, north-central China: implications for catchment weathering and climate change during the Holocene. J. Paleolimnol., (43), 75-87. https://doi.org/10.1007/s10933-009-9315-x
  44. Walker M.J.C., Berkelhammer M., Björck S. et al. (2012) Formal subdivision of the Holocene Series/Epoch: a Discussion Paper by a Working Group of INTIMATE (Integration of ice-core, marine and terrestrial records) and the Subcommission on Quaternary Stratigraphy (International Commission on Stratigraphy). J. Quat. Sci., 27(7), 649-659.
  45. Yusupova A.R., Nourgalieva N.G., Kuzina D.M. (2022) A Holocene climatic record indicated by geochemical indicators and granulomentry from Bannoe Lake in the Southern Urals. X International Siberian Early Career GeoScientists Conference. Proceedings of the Conference. Novosibirsk: Novosibirsk State University, 128-129.
  46. Zeeb B.A., Smol J.P. (1995) A weighted-averaging regression and calibration model for inferring lakewater salinity using chrysophycean stomatocysts from lakes in western Canada. Int. J. Salt Lake Res., 4, 1-23. https://doi.org/10.1007/BF01992411
  47. Zhang E., Jones R.T., Bedford A.P., Langdon P.G., Tang H. (2007) A chironomid-based salinity inference model from lakes on the Tibetan Plateau. J. Paleolimnol., 38, 477-491. https://doi.org/10.1007/S10933-006-9080-Z
  48. Zou C., Mao L., Tan Z., Zhou L., Liu L. (2021) Geochemistry of major and trace elements in sediments from the Lubei Plain, China: Constraints for paleoclimate, paleosalinity, and paleoredox environment. J. Asian Earth Sci., X, (6), 100071. https://doi.org/10.1016/j.jaesx.2021.100071

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Maslennikova A.V., Artemiev D.A., Zazovskaia E.P., Deryagin V.V., Gulakov V.O., Udachin N.V., Aminov P.G., Udachin V.N., 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».