Формирование педолитоседиментов и почвенно-геохимической среды древних городов Европейской России тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.23, кандидат географических наук Долгих, Андрей Владимирович

• Долгих, Андрей Владимирович
• кандидат географических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат географических наук Долгих, Андрей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Почвы и педолитоседименты древних городов и их геохимические особенности (литературный обзор).

1.1. Современные городские почвы, их строение и свойства.

1.2. Культурный слой поселений как объект междисциплинарных исследований.

1.3. Городские педолитоседименты - особые почвенно-литологические образования.

1.4. Геохимические особенности педолитоседиментов древних городов.

Глава 2. Объекты и методы исследования.

2.1. Объекты исследования.

2.2. Методы исследования.

Глава 3. Строение и свойства мощных педолитоседиментов древних городов.

3.1. Строение и свойства педолитоседиментов городов лесной зоны.

3.1.1. Великий Новгород.

3.1.2. Ярославль.

3.1.3. Москва.

3.2. Строение и свойства педолитоседиментов городов сухостепной зоны.

3.2.1. Фанагория.

3.2.2. Гермонасса-Тамань.

3.2.3. Танаис.

Глава 4. Пространственно-временные изменения почвенно-геохимической среды древних городов.

Глава 5. Закономерности формирования и трансформации педолитоседиментов и почвенно-геохимической среды древних городов.

5.1. Эволюция педолитоседиментов и палеопочв.

5.2. Процессы формирования и трансформации ПЛС и почвенно-геохимическая среда.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование педолитоседиментов и почвенно-геохимической среды древних городов Европейской России»

Актуальность работы.

Почвенно-литогенные образования городов (культурные слои) можно отнести к антропогенной разновидности поверхностно-почвенных седиментационных систем, формирующихся при постепенном накоплении мелкозема, поступление которого не прерывает текущий (синхронный) педогенез. В результате такого взаимосвязанного протекания седиментации и педогенеза образуются толщи педолитоседиментов (Глазовская, 2009). В данной работе отложения городов, представленные культурными слоями и включающие признаки почвообразования и диагенеза, названы городскими педолитоседименталш.

Исследования на обширной площади археологических раскопов в центральных частях древних городов, дают возможность охарактеризовать городские педолитоседименты (ПЛС), представленные мощным культурным слоем (до 10 м) с признаками почвообразования, вложенными слаборазвитыми почвами, и погребенные под ними исходные почвы, а также выяснять историю и характер деятельности человека в прошлом. В результате получен большой репрезентативный материал по направленности процессов и темпам развития городских толщ и почв, их загрязненности, и по эволюции почвенно-геохимической среды городов; проведены реконструкции палеоэкологических условий исторического периода.

Сейчас почвы городов исследуются главным образом для понимания современного состояния городских систем. Анализируется только верхняя 2-х метровая толща почв и городских отложений. Но понять генезис и экологию почв городов, и городских ландшафтов в целом, можно только изучив всю историю их развития, с момента появления поселения. Для этого необходимо исследование всей городской толщи, включая исходную погребенную почву.

В связи с вышесказанным, исследования процессов формирования городских педолитоседиментов и почв, а также эволюции геохимической среды городов являются важной и актуальной научной задачей.

Цель работы - выявить.процессы, формирующие-мощные педолитоседименты древних городов Европейской России и эволюцию городской почвенно-геохимической среды в разных географических и исторических обстановках. Основные задачи работы:

1. Изучить строение, свойства и разнообразие ПЛС и погребенных под ними почв ряда городов лесных и сухостепных (приморских) регионов Европейской России.

2. Определить процессы педолитогенной трансформации городских отложений и палеопочв, выяснить их региональные различия.

3. Выявить направленность эволюции почвообразования на культурных слоях в разных географических условиях.

4. Охарактеризовать почвы, залегающие в толще ПЛС, выяснить их генезис и палеоэкологическое значение.

5. Проанализировать процессы и стадии развития почвенно-геохимической среды древних городов в разных природных условиях.

Положения, выносимые на защиту:

1. В древних городах Европейской России в результате одновременного протекания процессов антропогенного седиментогененеза и природного педолитогенеза формируются толщи городских педолитоседиментов. Они представлены мощными рыхлыми поверхностными образованиями средневекового и античного возраста, обогащенными органическим веществом, карбонатами, фосфором, тяжелыми металлами и другими химическими элементами.

Их эволюция тесно связана с составом материала, привносимого человеком, а также с биоклиматическими условиями и расчлененностью рельефа на территории города, но не зависит от литологии подстилающих отложений.

2. Для современных этапов развития ПЛС (дневных почв) древних городов характерна конвергентная эволюция, в результате которой вместо разнообразных исходных почв (подзолистых суглинистых и песчаных, черноземов, пойменных) формируются сходные урбаноземы: карбонатные легко-среднесуглинистые почвы, часто высокогумусные и слоистые. 3. Среди ПЛС переувлажненные урбо-органические отложения городов лесной зоны выделяются наибольшим антропогенным накоплением многих химических элементов (фосфор, медь, цинк, свинец, мышьяк, бром, марганец). Это обусловлено большей сорбционной способностью этих отложений, насыщенных остатками древесины и растительным детритом (сорбционный геохимический барьер), по сравнению с урбо-органо-минеральными слоями лесной зоны и урбо-минеральными отложениями степной зоны.

Научная новизна работы: Впервые проведено сравнительное морфоаналитическое изучение мощных (до 10 м) педолитоседиментов и палеопочв древних городов на примере объектов, расположенных в лесных и сухостепных регионах Европейской России. Установлены региональные различия в формировании городских отложений и в их педолитогенном преобразовании: в гумидных ландшафтах лесной зоны с затрудненным дренажем формируются урбо-органические ПЛС, в гумидных лесных ландшафтах со свободным дренажем - урбо-органо-минеральные ПЛС, и в степной зоне — урбо-минералъные ПЛС. Наряду с уже известными процессами окарбоначивания и ощелачивания городских почв, выявлен процесс подкисления, развивающийся в переувлажненных урбо-органических слоях. Установлено более интенсивное накопление тяжелых металлов в урбо-органических слоях по сравнению с урбо-минеральными слоями городов, в связи с высокой сорбционной способностью грубого органического материала.

Практическая значимость. Полученные результаты позволяют реконструировать условия существования человека в городской среде в древности и в новое время. Знание процессов, происходящих при формировании и эволюции городских педолитоседиментов, необходимо для оценки и прогноза состояния почвенно-геохимической среды городов, а также для выработки мероприятий, направленных на охрану городской среды, и, в особенности, почв и грунтовых вод против загрязнений.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на V Международной конференции «Эволюция почвенного покрова: история идей и методы, голоценовая эволюция, прогнозы» (Пущино, 26-31 октября 2009 г.); XXIII научной конференции «Новгород и Новгородская земля. История и археология» (В. Новгород, 27-29 января 2009 г.); Международном научном семинаре «Изменения климата, почвы и окружающая среда» (Белгород, 16-19 сентября 2009 г.); XV Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов-2008» (Москва, 8-12 апреля, 2008г.);. XVI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов-2009» (Москва, 14-16 апреля 2009г.); XXIV научной конференции «Новгород и Новгородская земля. История и археология» (В. Новгород, 26-28 января 2010 г.), на научном семинаре «Почвы во времени и пространстве» (Москва, ИГ РАН, 9 февраля 2010г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 2 в ведущих рецензируемых журналах списка ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, включая 10 таблиц, 36 рисунков и приложения. Список литературы состоит из 221 наименований, в том числе 25 на иностранных языках.

Заключение диссертации по теме «Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов», Долгих, Андрей Владимирович

выводы

1. Мощные культурные слои древних городов формируются под воздействием большого комплекса процессов антропогенной седиментации и их педолитогенной трансформации. Они могут быть названы городскими педолитоседиментами (ПЛС). Процессы седиментации заключаются в накоплении строительных, бытовых и производственных отходов, что определяет их карбонатность (поступление строительной извести, золы), насыщенность органическим материалом (древесина, навоз) и фосфором (кости, другие остатки), загрязненность поллютантами.

2. По свойствам и генезису ПЛС древних городов разделяются на три региональные группы: ПЛС городов лесной зоны с плоским рельефом и ослабленным дренажем - преобладают переувлажненные урбо-органические слои (торфообразная масса со щепой); при сооружении дренажных систем верхняя часть органического слоя эволюционирует в органо-минеральный материал. ПЛС городов лесной зоны с расчлененным рельефом - органические слои сохраняются в понижениях рельефа, преобладают минеральные слои, представленные карбонатным мелкоземом; нижний урбо-органический слой в условиях свободного дренажа постепенно превращается в сильногумусированную минеральную массу. ПЛС городов степной зоны -минеральные с признаками лёссовидности. Для урбо-минеральных слоев характерны процессы окарбоначивания и ощелачивания; для урбо-органических - подкисления.

3. Исходные почвы, подстилающие ПЛС, и черноземные (степь), и исходно кислые подзолистые (лесная зона) — изменены под действием антропогенной деятельности перед погребением и на первых этапах накопления культурных отложений (ямы). Последующие изменения этих почв связаны с диагенезом: минерализацией гумуса, оглеением, вмыванием различных соединений из культурного слоя и поступлением материала самого слоя по трещинам и ходам землероев, ощелачиванием и в отдельных случаях окарбоначиванием.

4. Развитие почв на культурном слое было сложным, но на последних этапах в разных географических условиях вместо разнообразных исходных почв (подзолистых суглинисто-глинистых и песчаных подзолов, черноземов и других) сформировались близкие по свойствам средне- и легкосуглинистые, щелочные, карбонатные слоистые почвы, часто высокогумусные. Подобная конвергенция педогенеза обусловлена универсальным характером деятельности человека на территории городов в последние столетия: привнос строительного мусора с оптимальным для строительства соотношением песка, глины, кирпича, строительной извести, древесины, а также поступление сходных бытовых и производственных остатков. Зональные почвообразовательные процессы выражены слабо, вляние анторпогенза оказывается сильнее естественного почвообразования.

5. Почвы, залегающие в толще ПЛС, свидетельствуют о перерывах в седиментации и формировании городской растительности; в отдельных случаях они имеют признаки временного появления агроландшафтов. Для этих слаборазвитых маломощных почв характерны гомогенизация, оструктуривание, трансформация гумусового состояния. Почвы, погребенные в минеральном слое, характеризуются накоплением органического углерода, в органическом слое - его потерей.

6. В процессе антропогенной седиментации в городских педолитоседиментах накапливаются многие химические элементы (Са, Р, Mn, Си, Zn, Pb, As, Br). Максимальные их концентрации, в несколько раз превышающие фоновые значения, отмечаются в переувлажненных урбо-органических слоях городов лесной зоны, насыщенных остатками древесины и растительным детритом. Они выделяются большей сорбционной способностью (сорбционный геохимический барьер) и достоверно характеризуют уровень загрязнения палеосреды.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Долгих, Андрей Владимирович, 2010 год

1. Агбунов М.В. Античная лоция Черного моря. М.: Наука, 1987. 156 с.

2. Авдусин Д.А. Полевая археология СССР. М.: Высшая школа, 1980. 335 с.

3. Агаркова М.Г., Целищева Л.К., Строганова М.Н. Морфолого-генетические особенности городских почв и их систематика// Вестн. Моск. Ун-та, Сер. 17, почвов., 1991. №2. С. 11-16.

4. Александрова М.А. Некоторые замечания по теории палеолитического культурного слоя // Краткие сообщ. НА АН СССР. Вып. 202. М.: Наука, 1990. С. 4-9.

5. Александровская Е.И., Александровский A.JI. Аккумуляция антропогенного вещества в почвах и культурном слое Москвы в XII-XIX вв. Тез. Межд. Конф. «Проблемы антропогенного почвообразования» 16-21 июня 1997 г. М., 1997. Т.4. С. 13-16.

6. Александровская Е.И., Александровский А.Л. Историко-географическая антропохимия. М.: НИА-Природа, 2003. 204 с.

7. Александровская Е.И., Александровский А.Л. Антропохимия. Учебное пособие. М. «Класс-М», 2007. 246 с.

8. Александровский А.Л., Александровская Е.И., Долгих А.В. Эволюция почв и палеосреды античных городов юга Европейской России // Известия РАН, Серия географическая, 2010. №4.

9. Александровский А.Л. Методические подходы при изучении эволюции почв. -Общие методы изучения истории современных экосистем. М.: Наука, 1979. 142-161.

10. Александровский А.Л. Почвообразование и культурный слой // Актуальные проблемы методологии западно-сибирской археологии. Новосибирск, 1989. С.28-30.

11. Александровский A.JI Процессы поступления вещества на поверхность почвы и его потери // Элементарные почвообразовательные процессы. М.: Наука, 1991. С. 132-141.

12. Александровский А.Л. Отражение природной среды в почве // Почвоведение, 1996, №3, с. 277-287.

13. Александровский A.JI. Почвы и культурный слой Москвы: строение и история развития (формирования) // Тез. Межд. Конф. « Проблемы антропогенного почвообразования» 16-21 июня 1997 г. М., т.4, С.16-19.

14. Александровский А.Л. История почв и климата на Юге России // II Городцовские чтения. М.: ГИМ, 2005, с.79-86.

15. Александровский A.JI. Пирогенное карбонатообразование: результаты почвенно-археологических исследований // Почвоведение, 2007. № 5. С. 517-524.

16. Александровский A.JI., Александровская Е.И. Эволюция почв и географическая среда. М.: Наука, 2005. 223 с.

17. Александровский А.Л., Александровская Е.И., Долгих А.В. Эволюция почв и палеосреды античных городов юга Европейской России // Известия РАН, Серия географическая, 2010. №4.

18. Александровский А.Л., Бойцов И.А., Кренке Н.А. Почвы и культурный слой Москвы: строение, история развития, география. Известия РАН, геогр., 1997, № 4. С. 82-95:

19. Александровский А.Л., Долгих А.В. Эволюция почв античных городов юга России // Мат. межд. научн. семинара «Изменения климата, почвы и окружающая среда». Белгород: КОНСТАНТА, 2009. С. 126-135.

20. Александровский А.Л., Кренке Н.А. Изучение средневековых пахотных горизонтов в Москве и Подмосковье // Кратк. сообщ. Ин-та археологии, вып. 208. 1993. С. 20-31.

21. Алексеев Л.В. Мстиславский детинец в XII-XIY веках // Российская археология, 1994. №3. С. 60-68.

22. Альмарик А.С., Монгайт А.Л. В поисках исчезнувших цивилизаций. М.: Изд-во «Наука», 1966. 2-е издание, дополненное. 280 с.

23. Антипов-Каратаев И.Н., Филиппова В.Н. Почвы Таманского полуострова // Тр. Всесоюзного научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения. Ленинградское отд., вып. 16, 1932, с.7-34.

24. Арсеньева Т.М., Науменко С.А, Новые данные об эллинистическом Танаисе // Историко-археологические исследования в г. Азове и на Нижнем Дону в 1999-2000 гг. Азов, 2001. Вып. 17. С. 176-183.

25. Археология и палеогеография мезолита и неолита Русской равнины. М.: Наука, 1984. 137 с.

26. Арциховский А.В. О Новгородской хронологии // Советская Археология, 1959. №4. С. 107-124.

27. Арциховский А.В. Ответ Б.А. Рыбакову // Советская археология, 1961. №3. С.122-136.

28. Ахтырцев Б.П. О влиянии первобытного человека на почвенный покров в местах стоянок // География и плодородие почв. Воронеж, 1973. С. 15-25.

29. Ахтырцев Б.П., Джувеликян Х.А., Сушков В.Д. Влияние промышленных выбросов на почвы в районе крупных индустриально-городских комплексов // Химия, физика и мелиорация почв. Воронеж, 1980.

30. Бараков П. Ф. Эоловые наносы и почвы на развалинах Ольвии // Почвоведение, 1913. №4. С. 105-127.

31. Безуглова О. С., Морозов И. В., Кутровский М. А. Погребенные почвы Недвиговского городища (Приазовье) и роль древнего антропогенного фактора в формировании чернозёмов // Почвоведение. 2008, № 1. С. 17-26.

32. Белецкий С.В. Раскопки Псковского городища в 1977-1978 гг. // Древнерусские города. М.: Наука, 1981. С. 40-62.

33. Бериня Д.Ж., Калвиня Л.К., Карелина JT.B. Изменение химического состава почв под влиянием Са-содержащей пыли // Загрязнение природной среды Са-содержащей пылью. Зинатне, 1985. С. 15-32.

34. Бессарабова З.Д. Следы бронзолитейного производства в Старой Ладоге // Мат. Научн. Конф. «Новгород и Новгородская земля: история и археология». Великий Новгород: НГОМЗ, 1998. Вып. 12. С. 264-278.

35. Богачев В.К., Шаханина О.Д. Эколого-географическая характеристика флоры Ярославской области // Ученые записки Ярославского гос. пед.ин-та, 1959. Вып. 32 (42).

36. Бойцов И.А. К вопросу о росте Москвы в XII первой половинеХУ в. // Вестник МГУ. Серия 8. История. 1992. № 2. С. 27-39.

37. Бойцов И.А., Гунова B.C., Кренке Н.А. Ландшафты средневековой Москвы: археолого-палинологические исследования. Изв. РАН,сер. геогр., # 4, 1993. - С. 6075.

38. Борисенков Е.П., Пасецкий П.М. Экстремальные природные явления в русских летописях XI-XVII вв. Л.: Гидрометеоиздат. 1983. 137 с.

39. Буровский A.M. О характере археологических источников // Советская археология, 1991. №2. С. 115-119.

40. Вадковская О. А. Почвы Ярославской области // Микроэлементы в почвах Ярославской области. М.: Изд-во АН СССР, 1962. С. 5-50.

41. ВекслерА.Г. Раскопки на Великом посаде. Теплые торговые ряды. М.: ИД «Триумф принт», 2009. 224 с.53.