Lithological features of Lake Bannoe sediments (Southern Urals) as an indicator of environmental and climate changes in the Holocene

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Research subject. Bottom sediments of Lake Bannoe (Southern Urals). Aim. Identification of lithologic features of Lake Bannoe sediments, which could reflect sedimentation conditions in the Holocene. Materials and methods. The detailed complex analysis included radiocarbon dating, grain-size analysis, X-ray diffraction analysis, electron microscopy, X-ray fluorescence and isotope analysis, coercive spectrometry and pollen analysis. Results. Radiocarbon dating showed that sedimentation in Lake Bannoe began no later than ~13 thousand years ago. Combination of data from various laboratory studies unraveled four lithological zones and the corresponding stages in the sedimentation history. The grain size, allothigenic particles, carbonate minerals, organic matter and isotopic composition of carbon and oxygen are the most informative indicators. Grain size variations and the ratio between allothigenic and carbonate components reflect changes in the Lake’s depth and clastic material supply, which, in turn, is associated with humidity. Organic matter parameters (TOC, δ13Corg, C/N ratio) can be considered as indicators of climate-sensitive changes in bioproductivity of the sedimentation basin. They also reflect the ratio of exogenous and endogenous organic matter in the sedimentary environment. The isotopic composition of carbon and oxygen (δ13Ccarb, δ18Ocarb) in sedimentary carbonates is an informative indicator of lithological zones and climatic events of the Holocene due to its sensitivity to changes in biomass, temperature fluctuations, and fresh water inflow. The paramagnetic component k_para was used as an indicator of the allothigenic material input into the lake basin for the first time in this region. Conclusions. The granulometric, mineral, and chemical composition, as well as the magnetic properties of Lake Bannoe sediments reflect the history of Lake sedimentation in the Southern Urals, which agrees mainly with the climate stages of the Holocene.

Sobre autores

A. Yusupova

Kazan Federal University, Institute of Geology and Petroleum Technologies

Email: yusupovaanast095@gmail.com

N. Nurgalieva

Kazan Federal University, Institute of Geology and Petroleum Technologies

D. Kuzina

Kazan Federal University, Institute of Geology and Petroleum Technologies

A. Rogov

Kazan Federal University, Institute of Geology and Petroleum Technologies; Kazan Federal University, Interdisciplinary Center of Analytical Microscopy

G. Nigamatzyanova

Kazan Federal University, Institute of Geology and Petroleum Technologies

Bibliografia

  1. Абдрахманов Р.Ф., Попов В.Г. (2010) Геохимия и формирование подземных вод Южного Урала. Уфа: Гилем, 420 с.
  2. Бахтин А.И., Низамутдинов Н.М., Хасанова Н.М., Нуриева Е.М. (2007) Факторный анализ в геологии. Учеб. пособие. Казань: Казанск. гос. ун-т, 32 с.
  3. Биккинин Р.Ф. (1999) Ихтиофауна Республики Башкортостан. Фауна и флора Республики Башкортостан: проблемы их изучения и охраны. Уфа, 45-50.
  4. Борисов А.С. (2004) Система технологического обеспечения палеомагнитных исследований отложений современных озер. Дисс. … докт. геол.-мин. наук: Казань, 267 с.
  5. Буров Б.В., Нургалиев Д.К., Ясонов П.Г. (1986) Палеомагнитный анализ: Изд-во КГУ, 167 с.
  6. Волченко Ю.А., Иванов К.С., Коротеев В.А., Оже Т. (2007) Структурно-вещественная эволюция комплексов платиноносного пояса Урала при формировании хромит-платиновых месторождений уральского типа. Литосфера, (3), 3-27. Государственная геологическая карта. (1960) Лист N-40-XXIII, м-б 1:200 000.
  7. Демкин В.А. (1996) Природные условия Волго-Уральских степей III–II тыс. лет до н. э. Северо-Восточное Приазовье в системе Евразийских древностей (энеолит-бронзовый век). Ч II. Донецк.
  8. Демкин В.А., Дергачева М. И., Борисов А.В., Рысков Я.Г., Олейник С.А. (1998) Эволюция почв и изменение климата восточно-европейской полупустыни в позднем голоцене. Почвоведение, (2), 148-157.
  9. Карогодин Ю.Н. (1980) Седиментационная цикличность. M.: Недра, 242 с.
  10. Косарева Л.Р., Щербаков В.П., Нургалиев Д.К., Нургалиева Н.Г. и др. (2020) Периодизация климатических циклов в голоцене по синхронным вариациям магнитных и геохимических параметров осадков озера Большое Яровое (юго-запад Сибири). Геология и геофизика, 61(7), 889-907. https://doi.org/10.15372/GiG2019148
  11. Куприянова Л.А., Алешина Л.А. (1972) Пыльца и споры растений флоры СССР. Т. 1. Л.: Наука, 171 с.
  12. Куприянова Л.А., Алешина Л.А. (1978) Пыльца двудольных растений флоры Европейской части СССР. Lamiaceae–Zygophyllaceae. Л.: Наука, 183 с.
  13. Кучева Н.А., Степанова Т.И. (2013) Предложения по модернизации схемы районирования нижнего карбона Урала (на примере Среднего и Южного Урала). Ежегодник-2012. Екатеринбург, 22-28. (Тр. ИГГ УрОРАН, вып. 160).
  14. Леонова Г.А., Мальцев А.Е., Меленевский В.Н., Мирошниченко Л.В., Кондратьева Л.М., Бобров В.А. (2018) Геохимия диагенеза органогенных осадков на примере малых озер юга Западной Сибири и Прибайкалья. Геохимия, (4), 363-382. https://doi.org/10.7868/S0016752518030068
  15. Леусова Н.Ю. (2020) Устойчивость и сохранность биогенных форм кремнезема в углях. Усп. совр. естествознания, (12), 117-123.
  16. Логвиненко Н.В. (1984) Петрография осадочных пород (с основами методики исследования). М.: Высш. шк., 416 с.
  17. Мальцев А.Е. (2017) Геохимия голоценовых разрезов сапропелей малых озер юга Западной Сибири и Восточного Прибайкалья. Дисс. ... канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: Ин-т геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, 199 с.
  18. Масленникова А.В., Удачин В.Н., Дерягин В.В. (2014) Палеоэкология и геохимия озерной седиментации голоцена Урала. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 136 с.
  19. Масленникова А.В., Удачин В.Н., Дерягин В.В., Штенберг М.В. (2018) Реконструкция этапов развития озера Тургояк (Южный Урал) в голоцене. Литосфера, (6), 914-927. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2018-18-6-914-927
  20. Маслов В.А., Артюшкова О.В. (2010) Стратиграфия и корреляция девонских отложений Магнитогорской мегазоны Южного Урала. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 288 с.
  21. Махмутова Г.М., Альдермузина И.Ф. (2016) Озеро Якты-куль: рекреационный потенциал, перспективы развития. Инновац. наука, 8(3), 180-181.
  22. Нургалиев Д.К., Ясонов П.Г. (2009) Полезная модель “Коэрцитивный спектрометр”. Патент № 81805. Государственный реестр полезных моделей Российской Федерации, 27 марта. Обстановки осадконакопления и фации. (1990) (Пер. с англ. Под ред. Х. Рединга). в 2 т. Т. 1. М.: Мир, 352 с.
  23. Панова Н.К., Антипина Т.Г. (2007) Динамика растительности и природной среды в голоцене по данным палинологического и ботанического исследования археологических памятников Шигирского торфяника. Экология древних и традиционных обществ, вып. 3, 48-50.
  24. Панова Н.К., Антипина Т.Г. (2013) История развития Горбуновского торфяника на Среднем Урале и освоение его территории человеком в голоцене. Динамика современных экосистем в голоцене. Казань, 273-276.
  25. Пробоотбор и пробоподготовка образцов почв к рентгенографическому фазовому анализу. (2007). Казань: Изд-во КГУ, 14-17.
  26. Ронов А.Б., Ярошевский А.А., Мигдисов А.А. (1990) Химическое строение земной коры и геохимический баланс главных элементов. М.: Наука, 180 с.
  27. Скляров Е.В. (2001) Интерпретация геохимических данных. Учеб. пособие. (Под ред. Б.В. Склярова). М: Интермет Инжиниринг, 288 с.
  28. Солотчин П.А. (2023) Литолого-минералогические летописи донных отложений озер Сибирского региона как основа палеоклиматических реконструкций. Дисс. … докт. геол.-мин. наук. Новосибирск, 237 с.
  29. Солотчина Э.П., Кузьмин М.И., Солотчин П.А., Мальцев А.Е., Леонова Г.А., Даниленко И.В. (2019) Аутигенные карбонаты голоценовых осадков озера Иткуль (Юг Западной Сибири) – индикаторы изменений климата. Докл. АН, 487(1), 54-59. https://doi.org/10.31857/S0869-5652487154-59
  30. Страхов Н.М. (1966) Геохимия кремнезема: М.: Наука, 434 с.
  31. Субетто Д.А. (2009) Донные отложения озер: палеолимнологические реконструкции. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 343 с.
  32. Фролов В.Т. (1992) Литология. Кн. 1. Учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 336 с.
  33. Шванов В.Н. (1969) Песчаные породы и методы их изучения. Л.: Недра, 248 с.
  34. Экология озера Большое Миассово. (2000) (Под ред. А.Г. Рогозина, В.А. Ткачева). Миасс: ИГЗ УрО РАН, 318 с.
  35. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2011) Геохимические индикаторы литогенеза (литологическая геохимия). Сыктывкар: Геопринт, 742 c.
  36. Юсупова А.Р., Нургалиева Н.Г. (2021) Геохимическая основа индикации изменения климата по голоценовым донным отложениям озера Банное (Южный Урал). Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки, 163(3), 514-526. https://doi.org/10.26907/2542-064X.2021.3.514-526
  37. Allen H.D. (2003) Response of past and present Mediterranean ecosystems to environmental change. Progress Phys. Geogr. J., 27(3), 359-377. https://doi.org/10.1191/0309133303pp387r
  38. Avavena R. (1992) Carbon isotope composition of lake sediments in relation to lake productivity and radiocarbon dating. Quat. Res., 37, 333-345 https://doi.org/10.1016/0033-5894(92)90071-P
  39. Blytt A.G. (1876a) ForsØg til en Theori om Indvandingen af Norges Flora. Nyt Mag. Naturv. Christiana (Oslo), 21, 279-362.
  40. Blytt A.G. (1876b) Immigration of the Norwegian Flora. Cammermeyer. Christiania (Oslo), 89 p.
  41. Bond G. (1997) A Pervasive Millennial-Scale Cycle in North Atlantic Holocene and Glacial Climates. Sci., 278(5341), 1257-1266. https://doi.org/10.1126/science.278.5341.1257
  42. Bovle J.F. (2002) Inorganic geochemical methods in paleolimnology. In Tracking environmental change using lake sediments. V. 2. Physical and geochemical methods. (Eds M.W. Last, J.P. Smol). Kluwer Academic Publishers, 83-142. https://doi.org/10.1007/0-306-47670-3_5
  43. Deelman J.C. (2011) Low Temperature Formation of Dolomite and Magnesite. Open access e book, 512.
  44. Egli R. (2004a) Characterization of individual rock magnetic components by analysis of remanence curves. 1. Unmixing natural sediments. Studia Geophys. Geodaetica, 48(2), 391-446. https://doi.org/10.1023/B:SGEG.0000020839.45304.6d
  45. Egli R. (2004b) Characterization of individual rock magnetic components by analysis of remanence curves. 2. Fundamental properties of coercivity distributions. Phys. Chem. Earth, 29(13/14), 851-867. https://doi.org/10.1016/j.pce.2004.04.001
  46. Evans M. (2003) Environmental Magnetism. Principles and Applications of Enviromagnetics (M. Evans, F. Heller). San Diego, Academic Press, 299 p.
  47. Faegri K., Iversen J. (1950) Textbook of pollen analysis. Munksgaard, Copenhagen, 168 p.
  48. Gradstein F.M., Ogg J.G., Schmitz M.D., Ogg G.M. (2020) The Geologic Time Scale. V. 2. Elsevier, 1219-1240.
  49. Iassonov P.G., Nourgaliev D.K., Burov B.V., Heller F. (1998) A modernized coercivity spectrometer. Geol. Carpathica, (49), 224-226.
  50. Kosareva L.R., Nourgaliev D.K., Kuzina D.M., Spassov S., Fattakhov A.V. (2015) Ferromagnetic, dia-/paramagnetic and superparamagnetic components of Aral sea sediments: significance for paleoenvironmental reconstruction. ARPN J. Earth Sci., 4(1), 1-6.
  51. Krishnamurthy R.V., Bhattacharya S.K., Kusumgar S. (1986) Palaeoclimatic changes deduced from 13C/12C and C/N ratios of Karewa lake sediments. India. Nature, 323, 150-152. https://doi.org/10.1038/323150a0
  52. Krylov P.S., Nurgaliev D.K., Yasonov P.G., Dautov A.N. et al. (2020) Seismoacoustic research of lake Bannoe bottom sediments (South Ural, Russia). ARPN J. Eng. Appl. Sci., 15(1), 133-135.
  53. Lamb A.L., Leng M.J., Mohammed M.U., Lamb H.F. (2004) Holocene climate and vegetation change in the Main Ethiopian Rift Valley, inferred from the composition (C/N and d13C) of lacustrine organic matter. Quat. Sci. Rev., 23(7), 881-891. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2003.06.010
  54. Leng M.J., Marshall J.D. (2004) Palaeoclimate interpretation of stable isotope data from lake sediment archives. Quart. Sci. Rev., (23), 811-831. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2003.06.012
  55. Maslennikova A.V., Udachin V.N., Aminov P.G. (2016)
  56. Lateglacial and Holocene environmental changes in the Southern Urals reflected in palynological, geochemical and diatom records from the lake Syrytkul sediments. Quat. int., (420), 65-75. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.08.062
  57. McKenzie J.A. (1985) Carbon isotopes and productivity in the lacustrine and marine environment. Chemical processes in lakes. N.Y., John Wiley and Sons, 99-118.
  58. Meyers P.A. (2003) Applications of organic geochemistry to paleolimnological reconstructions: A summary of examples from the Laurentian Great Lakes. org. Geochem., 34, 261-289. https://doi.org/10.1016/S0146-6380(02)00168-7
  59. Meyers P.A. (1994) Preservation of elemental and isotopic source identification of sedimentary organic matter. Chem. Geol., 114, 289-302. https://doi.org/10.1016/0009-2541(94)90059-0
  60. Minyuk P.S., Borkhodoev V.Y., Wennrich V. (2014) Inorganic geochemistry data from Lake El’gygytgyn sediments: marine isotope stages 6–11. Climate Past, 10(2), 467-485. https://doi.org/10.5194/cp-10-467-2014
  61. Rapuc W., Sabatier P., Arnaud F., Palumbo A., Develle A.-L., Reyss J.-L., Augustin L., Régnierc E., Chaprone E., Dumoulinc J.-P., von Grafenstein U. (2019) Holocene-long record of flood frequency in the Southern Alps (Lake Iseo, Italy) under human and climate forcing. Global Planet. Change, 34. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2019.02.010
  62. Reille M. (1995) Pollen et spores d’Europe et d’Afrique du nord Supplement 1. Laboratoire de botanique historique et palynology. URA CNRS. Marseille, France, 520 p. https://doi.org/10.7202/004885ar
  63. Routh J., Meyers P.A., Hjorth T., Baskaran M., Hallberg R. (2007) Sedimentary geochemical record of recent environmental changes around Lake Middle Marviken. Sweden. J. Paleolimn, 37, 529-545 https://doi.org/10.1007/s10933-006-9032-7
  64. Russell J.M., Werne J.P. (2009) Climate change and productivity variations recorded by sedimentary sulfur in Lake Edward, Uganda. D.R. Congo. Chem. Geol., (264), 337-346. https://doi.org/10.3390/ijerph192214798
  65. Sernander R. (1984) Studier öfver den Ġótländska vegetationens utvecklingshistora. Akademisk afhandling, Uppsala, 112 p.
  66. Talbot M.R. (1990) A review of the palaeohydrological interpretation of carbon and oxygen isotopic ratios in primary lacustrine carbonates. Chem. Geol.: isotope Geosci. Sect., 80(4). https://doi.org/10.1016/0168-9622(90)90009-2
  67. Turney C.S.M. (1999) Lacustrine bulk organic d13C in the British Isles during the last glacial-Holocene transition (14-9 Ka C-14 BP). Arct. Antarct. Alp. Res., 31, 71-81. https://doi.org/10.2307/1552624
  68. Tzedakis P.C., Andrieu V., Beaulieu J.L., Crowhurst S. de et al. (1997) Comparison of terrestrial and marine records of changing climate of the last 500 000 years. Earth Planet. Sci. Lett., 150, 171-176. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(97)00078-2
  69. Tzedakis P.C., Hooghiemstra H., Pa¨like H. (2006) The last 1.35 million years at Tenaghi Philippon: revised chronostratigraphy and long-term vegetation trends. Quat. Sci. Rev., 25, 3416-3430. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2006.09.002
  70. Watts W.A., Allen J.R.M., Huntley B. (1995) Vegetation history and palaeoclimate of the last glacial period at Lago Grande di Monticchio, southern Italy. Quat. Sci. Rev., 15, 133-153. https://doi.org/10.1016/0277-3791(95)00093-3
  71. Wetzel R.G. (2001a) Limnology: Lake and River Ecosystems. San Diego: Academic Press, 1006 p. Wetzel R.G. (2001b) Limnology. Philadelphia, 743 p.
  72. Woszczyk M., Bechtel A., Gratzer R., Kotarba M.J., Kokocinski M., Fiebig J., Cieslinski R. (2011) Composition and origin of organic matter in surface sediments of Lake Sarbsko: A highly eutrophic and shallow coastal lake (northern Poland). org. Geochem., 42, 1025-1038. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2011.07.002
  73. Yusupova A., Kuzina D., Batalin G., Gareev B., Nourgalieva N. (2020) First Geochemical Data on Lacustrine Sediments, Lake Bannoe (Bannoe), Southern Urals. Proceedings 4th Kazan Golovkinsky Stratigraphic Meeting 2020 Sedimentary Earth Systems: Stra-tigraphy, Geochronology, Petroleum Resources, 292-297. https://doi.org/10.26352/E922_KAZAN2020
  74. Zhang W., Ming Q., Shi Z., Chen G., Niu J. et al. (2014) Lake Sediment Records on Climate Change and Human Activities in the Xingyun Lake Catchment, SW China. PLoS oNE, 9(7), 1-10. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0102167
  75. Zhong W., Xue J., Li X., Xu H., Ouyang J. (2010) A Holocene climatic record denoted by geochemical indicators from Barkol Lake in the northeastern Xinjiang, NW China. Geochem. int., 48(8), 792-800. https://doi.org/10.1134/s0016702910080057

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Yusupova A.R., Nurgalieva N.G., Kuzina D.M., Rogov A.M., Nigamatzyanova G.R., 2024

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».