Геохимическая индикация ландшафтно-палеоклиматических условий в голоцене регионов Двинско-Ловатьского междуречья и Южной Сибири тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.09, кандидат геолого-минералогических наук Кулькова, Марианна Алексеевна

• Кулькова, Марианна Алексеевна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Кулькова, Марианна Алексеевна

Введение.б

Глава 1. Современное состояние проблемы индикации палеоландшафтно-климатических условий.

1.1. Процессы изменения вещества при физико-химическом выветривании и осаждении.

1.2. Гранулометрический состав отложений.

1.3. Гидрохимические условия седиментации.

1.4. Влияние биологического вещества на гидрохимическе условия.

1.5. Эоловый вклад в природные системы.

1.6. Антропогенное влияние.

1.7. Геохимия элементов в различных фациальных условиях.

1.8 Индикаторные соотношения элементов, характеризующие климатические обстановки.

Глава 2. Методики проведения анализов.

2.1. Определение содержания воды (НгСГ) и потерь при прокаливании (НгО*).

2.2 Гранулометрический анализ.

2.3 Определение минералогии глин методом рентгено-фазового дифракционного анализа.

2.4 Определение содержания СО2 в образцах методом Wesemael.

2.5 Определение фосфора рыхлых отложениях сравнительным колориметрическим методом.

2.6 Спектральный полуколичественный и количественный эмиссионный анализ.

2.7 Определение химического состава рыхлых отложений методом ICP.

2.8 Рентгено-спектральный флуоресцентный анализ.

2.9 Газовый хрома,тографический CNS анализ.

2.10 Метод дифференциально-термического анализа (ДТА).

2.11 Метод инфракрасной спектроскопии.

2.13 Радиоуглеродный анализ.

Глава 3. Регион Двинско-Ловатьского междуречья.

3.1 Геолого-географическая характеристика района междуречья верхнего течения Западной Двины и Ловати.

3.2. Описание опорных разрезов органогенных озерных отложений из глубоководных частей озер.

3.2.1. Большая Сертейскя озерная котловина, скважина 63.

3.2.1.1 Спорово-пыльцевой анализ.

3.2.1.2 Диатомовый анализ.

3.2.1.3 Минералогические методы исследования.

3.2.1.3.1 Метод инфракрасной спектросокопии.

3.2.1.3.2 Определение минерального состава под бинокуляром.

3.2.1.3.3 Потери вещества при прокаливании.

3.2.1.3.4 Определение магнитной восприимчивости.

3.2.1.3.5 Скорость осадконакопления. щ 3.2.1.4. Геохимические методы исследования.

3.2.1.4.1 Определение химического состава методом XRF (рентгеноспектрального флуоресцентного анализа).

3.2.1.5 Реконструкция палеоклиматической обстановки.

3.2.2. Малая Нивниковская озерная котловина, скважина 72(a).

3.2.2.1 Минералогические методы исследования.

3.2.2.1.1 Метод инфракрасной спектросокопии.

3.2.2.1.2 Определение минерального состава под бинокуляром.

3.2.2.1.3 Потери вещества при прокаливании.

3.2.2.2 Геохимические методы исследования.

3.2.2.2.1 Определение химического состава методом XRF (рентгено-спектрального флуоресцентного анализа).

3.2.2.3 Условия осаждения сапропелевых отложений и реконструкция палеоклиматической обстановки.

3.2.3 Большая Сертейская озерная котловина, скважины 62,44.

3.2.3.1 Спорово-пыльцевой анализ

3.2.3.2 Диатомовый анализ.

4 3.2.3.4 Стратиграфия скважины 62 и реконструкция палеоклиматических событий.

3.2.3.5 Стратиграфия скважины 44 и реконструкция палеоклиматических событий.

3.3. Описание опорных разрезов прибрежных озерных отложений.

3.3.1. Большая Сертейская озерная котловина, разрез 14.

3.3.1.1 Минералогические методы исследования.

3.3.1.1.1 Метод инфракрасной спектросокопии.

3.3.1.1.2 Определение минерального состава под бинокуляром.

3.3.1.1.3 Потери вещества при прокаливании.

3.3.1.2 Стратиграфия разреза 14.

3.3.1.3. Геохимические методы исследования.

3.3.1.3.1 Определение химического состава методом ICP-MS (индуктивно-плазменная масс-спектромерия).

3.3.1.3.2 Условия формирования озерно-почвенных отложений и реконструкция палеоклиматической обстановки.

3.4 Определение функциональных зон на поселениях с помощью геохимических методов исследования.

3.5. Хронология древних поселений и климатических изменений на Северо-Западе.

3.5.1 Период 12000-9200 кал. лет назад (9850-7430 ВС).

3.5.2 Период 9200-5000 кал. лет назад (7430-3100 ВС).

3.5.3 Период около 5100-2600 кал. лет назад (3100-410 ВС).

3.5.4 Период, начавшийся около 2600 кал. лет назад.

Глава 4 Регион Южной Сибири 4.1. Геолого-географическая характеристика районов Южной Сибири и

Центральной Азии.

4.1.1 Минусинская котловина.

4.1.2 Турано-Уюкская котловина.

4.2. Описание опорных разрезов и скважин, расположенных на территории Южной Сибири и Центральной Азии.

4.2.1. Минусинская котловина.

4.2.1.1. Кутужековское озеро. (КТН-В).

4.2.1.1.1. Спорово-пыльцевой анализ.

4.2.1.1.2. Минералогические методы исследования.

4.2.1.1.2.1 Гранулометрический анализ.

4.2.1.1.2.2 Определение минерального состава методом инфракрасной спектросокопии.

4.2.1.1.3. Геохимические методы исследования.

4.2.1.1.3.1 Определение химического состава методом ICP-OES.

4.2.1.1.3.2 Определение содержания углекислого газа.

4.2.1.1.3.3 Определение содержания углерода, серы, азота хроматографическим методом CNS.

4.2.1.1.3.4 Определение потерь вещества при прокаливании.

4.2.1.1.4 Соотношения между элементами.

4.2.1.1.5. Реконструкция палеоклиматической обстановки.

4.2.1.2. Разрез лессово-почвенных отложений «Тепсей».

4.2.1.2.1 Минералогические методы исследования.

4.2.1.2.1.1 Гранулометрический анализ.

4.2.1.2.1.2 Метод инфракрасной спектросокопии.

4.2.1.2.2 Геохимические методы исследования.

4.2.1.2.2.1 Определение химического состава методом ICP-OES.

4.2.1.2.2.2 Определение содержания углекислого газа.

4.2.1.2.2.3 Определение содержания углерода, серы, азота хроматографическим методом CNS.

4.2.1.2.2.4 Определение потерь вещества при прокаливании.

4.2.1.2.3 Соотношения между элементами.

4.2.1.2.4. Реконструкция палеоклиматической обстановки.

4.2.1.3. Климатические изменения и особенности древних культур в голоцене на территории Южной Минусинской котловины.

4.2.2. Турано-Уюкская котловина.

4.2.2.1. Белое озеро (White Lake 2).

4.2.2.1.1. Спорово-пыльцевой анализ.

4.2.2.1.2. Минералогические методы исследования.

4.2.2.1.2.1 Гранулометрический анализ.

4.2.2.1.2.2 Определение минералогического состава глин методом рентгенофазового дифракционного анализа.

4.2.2.1.2.3 Термический анализ. (ДТА).

4.2.2.1.2.4 Определение минерального состава отложений методом инфракрасной спектросокопии.

4.2.2.1.2.5 Реагентный метод.

4.2.2.1.3. Геохимические методы исследования.

4.2.2.1.3.1 Определение химического состава методом ICP-OES.

4.2.2.1.3.2 Определение содержания углекислого газа.

4.2.2.1.3.3 Определение содержания углерода, серы, азота хроматографическим методом CNS.

4.2.2.1.3.4 Определение потерь при прокаливании.

4.2.2.1.4 Соотношения между элементами.

4.2.2.1.6. Реконструкция палеоклиматической обстановки.

4.2.2.2. Разрез эолово-почвенных отложений, погребенных под курганом «Аржан

4.2.2.2.1 Спорово-пылыдевой анализ.

4.2.2.2.2. Минералогические методы исследования.

4.2.2.2.2.1 Гранулометрический анализ.

4.2.^.2.2.2 Метод инфракрасной спектросокопии.

4.2.2.2.3. Геохимические методы исследования.

4.2.2.2.3.1 Определение химического состава методом ICP-OES.

4.2.2.2.3.2 Определение содержания углекислого газа.

4.2.2.2.3.3 Определение содержания углерода, серы, азота хроматографическим методом CNS.

4.2.2.2.3.4 Определение потерь при прокаливании.

4.2.2.2.4 Соотношения между элементами.

4.2.2.2.5. Реконструкция палеоклиматической обстановки.

4.2.2.3. Климатические изменения и особенности древних культур в голоцене на территории Турано-Уюкской котловины.

4.3. Климатические изменения в Южной Сибири и Центральной Азии и история развития древних культур на этих территориях в голоценовый период.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геохимическая индикация ландшафтно-палеоклиматических условий в голоцене регионов Двинско-Ловатьского междуречья и Южной Сибири»

Актуальность темы работы определяется необходимостью разработки геохимических методов реконструкции ландшафтно-климатических условий голоце-нового периода. Применение для этой цели таких широко используемых методов, как спорово-пыльцевой, диатомовый анализы, кислородная изотопия не всегда возможно. Особенно трудной задачей является детальная реконструкция палео-климатических событий. Установление соотношений химических элементов и использование их в качестве индикаторов палеоклиматической обстановки является задачей исследования. Детальная реконструкция климата особенно необходима для голоценового периода. В это время происходят большие преобразования в истории человечества, связанные с изменением климата. Наряду с охотой, рыболовством и собирательством появляются производящие методы хозяйства, развиваются новые технологические процессы. Важные изменения в жизнедеятельности древнего населения происходили в голоценовый период в регионах Двинско-Ловатьского междуречья и Южной Сибири. В настоящее время это самые перспективные районы археологических работ, в этом заключается актуальность исследований именно в этих регионах. Влияние палеоклиматических условий на развитие древних культур в этих районах до сих пор было слабо исследовано. Поэтому разработка геохимической индикации ландшафтно-палеоклиматических условий и реконструкция па-леоклимата в регионах Двинско-Ловатьского междуречья и Южной Сибири является важной для решения археологических задач.

Цель и задачи исследования.

Главная цель работы: установить индикаторные соотношения элементов, которые зависят от изменения ландшафтно-климатических показателей (температуры, влажности, уровня воды в водоеме, антропогенного воздействия) для регионов, расположенных в различных климатических зонах - Двинско-Ловатьское междуречье (гумидная климатическая зона) и Южная Сибирь (семиаридная и аридная климатические зоны).

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

1 .Определение минерального и химического составов отложений голоценового возраста в различных условиях осадконакопления в районах Двинско-Ловатьского междуречья и Южной Сибири.

2. Изучение распределения и поведения химических элементов в определенных типах отложений (озерных, эоловых, палеопочвах).

3. Выявление отдельных химических элементов и их соотношений, отражающих изменение ландшафтно-климатических условий на протяжении голоцена в регионе Двинско-Ловатьского междуречья (гумидная климатическая зона).

4. Выявление отдельных химических элементов и их соотношений, отражающих изменение ландшафтно-климатических условий на протяжении голоцена в регионе Южной Сибири (семиаридная и аридная климатические зоны).

Научная новизна полученных результатов.

В данной работе были уточнены минералого-геохимические индикаторы ландшафтно-климатических условий, с помощью которых впервые определялся комплекс палеоклиматических характеристик (относительная температура, относительная влажность, изменение глубины водоема, биологическое и антропогенное влияние) для гумидных климатических условий региона Двинско-Ловатьского междуречья и для аридных и семиаридных климатических условий региона Южной Сибири.

Впервые были выявлены геохимические индикаторы, характеризующие расположение и площади различных функциональных зон на территории древних поселений в районе Ловатьско-Двинского междуречья.

Установлена хронология голоценовых отложений, и построены детальные хронологические схемы климатических изменений и развития археологических культур в период голоцена в районах археологических раскопок Двинско-Ловатьского междуречья и Южной Сибири.

Фактический материал и методы исследования.

В основе работы лежит обширный полевой материал (озерные, эоловые, почвенные отложения) собранный непосредственно автором во время археологических экспедиций в районе междуречья верхнего течения Западной Двины и Ловати, в южной части Псковской и северо-западной части Смоленской области и в районе Южной Сибири, регионах Тува, Хакассия, Красноярский край. Образцы были исследованы различными методами литологических, минералогических и геохимических анализов. Исследование образцов из 2-х скважин и 2 разрезов из региона Южной Сибири проводились в Университете Амстердама в лаборатории почвенной химии автором, следующими методами - определение химического состава методом ICP-OES (PerkinElmer 5000) 832 элементоопределения, определение содержания азота, углерода, серы методом газовой хроматографии (CNS) (156 эле-ментоопределепий), содержание СОг в образцах определялось по принципу Дума-са- 52 определения. Определение минералогии глин выполнялось рентгено-дифракционным анализом глинистой составляющей. Для определения концентраций различных фракций в образцах использовался гранулометрический анализ (ситовой и пипеточный). Исследование образцов из 6 скважин и 5 разрезов из региона Северо-Запада России проводилось следующими методами: определение химического состава методом ICP-MS (лаборатория Института Научных Приборов) - 2043 элементоопределения, спектральный эмиссионный полуколичественный и количественный анализ (лаборатория кафедры геохимии Государственного Университета, Тимохиной JI.A.) - 2005 элементоопределений, рентгено-спектральный флуоресцентный анализ 840 элементоопределений (лаборатория ВСЕГЕИ, Цимошенко Б А.), исследование минерального состава около 30 образцов методом ИКС ( лаборатория ГОИ, лаборатория каф. геохимии, Зориной MJI). Фосфатный анализ 40 образцов был выполнен в химической лаборатории Государственного Эрмитажа Рощиной Ю.А. Радиоуглеродное датирование образцов проводилось при участии автора в радиоуглеродной лаборатории Института Истории Материальной Культуры и в радиоуглеродной лаборатории Географического Института СПб ГУ по традиционной методике, AMS датирование проводилось в Университете Гренингена (Нидерланды). Получено 86 дат. Спорово-пыльцевой анализ образцов был выполнен Савельевой JLA., Дирксен В. Г., диатомовый анализ выполнен Джиноридзе Е.Н. Обработка аналитических данных производилась с применением пакетов программ Statistica 6.0, SPSS 11.0, Surfer 7.0.

Практическая значимость работы.

Практическая ценность работы заключается в применении этого метода в археологических исследованиях для решения вопросов детальной реконструкции палеоклимата в регионах Двинско-Ловатьского междуречья и Южной Сибири и определения возраста культурных слоев, датирование которых методами абсолютной хронологии затруднено. Проведенные исследования позволили более эффективно установить хронологическую позицию типологически выделенных археологических комплексов. В результате полученных данных была создана обоснованная детальная хронология климатических изменений и развития археологических культур для изученных регионов. Выявление геохимических индикаторов, связанных с антропогенной активностью в регионе Двинско-Ловатьского междуречья, позволило определить степень и характер воздействия человека на экосистему.

Результаты исследований используются в курсах лекций по геохимии в СПб Гос.Университете, в Горном институте и Педагогическом институте им.Герцена.

Достоверность защищаемых положений выводов и рекомендаций определяется детальными минералого-геохимическими исследованиями и применением современных методов изучения вещества с использованием новейших компьютерных технологий обработки аналитических данных, а также подробным анализом литературных источников по исследуемой тематике. Обоснование основных выводов подтверждается сопоставимостью с данными спорово-пыльцевого и диатомового анализов, полученными для исследованных отложений и используемыми для реконструкции палеоклимата в регионах Двинско-Ловатьского междуречья и Южной Сибири.

Апробация работы.

Основные результаты и отдельные положения докладывались на ежегодных археологических сессиях Государственного Эрмитажа, на российских и международных конференциях «Bridget across the Baltic Sea», Malmo, Sweden, 2000; «Хронология неолита Восточной Европы.» С-Петербург, 2000 г; «Methods of absolute chronology.» ,April 2001, Ustron, Poland; «Scientific methods in archaeology.» August, 2001, Umea, Sweden; «Историческая геология и эволюционная география», Санкт-Петербург, 2001; «Environment and settling along Baltic Sea through time», Пярну, Эстония, октябрь 2002. «Природные и культурные ландшафты: проблемы экологии и устойчивого развития», Псков, ноябрь 2002. NATO Advanced Research Workshop "Impact of the environment on human migration in Eurasia", St.Petersburg, 15-18 ноября 2003. ,на конференциях «Methods of absolute chronology», 17-19 мая 2004, Ustron, Poland, «Школа экологической геологии и рационального недропользования.» С

Петербург, 31 мая-3 июня; 2004, минералогическом съезде «Минералогия во всем пространстве сего слова.» 5-8 октября 2004; «Плйстоцен Белоруси и сопредельных территорий.» 29 октября, Минск, Белоруссия ,2004; «Конференция, посвященная памяти А.М.Микляева», Эрмитаж, Санкт-Петербург, 11-13 ноября 2004.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, профессору Гавриленко В.В. за руководство и оказанную поддержку, начальнику радиоуглеродной лаборатории ИИМК РАН к.х.н. Зайцевой Г.И за помощь в работе, сотрудникам каф. геохимии С-Пб Гос.Университета Зориной M.JL, Тимохиной Л.А., Семеновой В.В. за помощь в проведении анализов, начальнику Лаборатории почвенной химии Университета Амстердама Mr.Leo Hotinga за помощь в лабораторных работах и техническую поддержку, начальнику Северо-Западной экспедиции Гос.Эрмитажа Мазуркевичу А.Н и нач. Средне-Енисейской экспедиции ИИМК РАН Боковенко Н.А. за прекрасную организацию полевых работ. Особенную признательность за поддержку и понимание автор выражает Кулькову A.M. и своим коллегам, сотрудникам радиоуглеродной лаборатории Семенцову А.А., Лебедевой Л.М., Буровой Н.Д.

Работа выполнена при поддержке фондов: INTAS проект 00-00016, NWO проект 047.009.005, INTAS проект 03-51-4261,INTAS проект 03-51-4445.

1. Современное состояние проблемы индикации палео-ландшафтно-климатических условий.

Геохимические методы с 1980-х годов получили широкое распространение при литофациальном анализе осадочных пород и осадков. Наиболее ранние работы, посвященные анализам геохимических признаков и применению геохимических методов для определения условий образования различных литотипов, были проведены Страховым Н.М. (1947,1965,1966). Исследования поведения химических элементов в различных ландшафтных условиях освещены в работе

A.И.Перельмана (1972). Важные разработки в изучении геохимических индикаторов для реконструкции палеоклимата проводились К.И.Лукашевым и

B.К.Лукашевым, (1971, 1978). Некоторые общие методы геохимического анализа древних и современных осадков освещены в работах Македонова А.В.(1985), А.Б.Ронова, Я.Э.Юдовича (1981), К.Б.Краускопфа (1963), В.А.Гроссгейма и др. (1984), П.П. Тимофеева( 1999), Гольберга Е.Л. (2000).

Индикаторами ландшафтно-климатических условий являются отдельные элементы, группы элементов, соотношения элементов, которые характеризуют климатические условия и характер осадконакопления за определенный промежуток времени (сочетание климата, рельефа, геотектонического режима). В соответствии с опубликованными данными (А.В.Маке донов, 1985, С.А.Калик и В.Н.Мазилов , 1998, W.Shotyk, 2000) - это:

1) Валовый химический состав, в том числе основных породообразующих элементов, соотношение которых формирует своеобразный геохимический спектр данного типа породы или фации.

2) Отдельные элементы - индикаторы солености, рН, Eh климата.

3) Различные поглощенные катионы и анионы.

4) Некоторые естественные химические соединения в разных формах.

5) Геохимические коэффициенты: отношения элементов и химических соединений.

6) Коэффициенты концентрации по отношению к общим или региональным кларкам.

7) Комплексы-наборы геохимических показателей с дифференциацией по типам пород и новообразований в них.

8) Изотопные соотношения элементов.

Изучение распределения отдельных элементов, соотношений с другими элементами в четвертичных отложениях дает ключ к пониманию процессов образования этих отложений и влияния на них ландшафтно-палеоклиматических факторов. Поведение отдельных элементов, способность их взаимодействия с другими элементами, формы миграций и осаждения определяются электронным строением и индивидуальными химическими свойствами элементов. В соответствии с этими свойствами происходит формирование и разрушение отдельных минералов и минеральных комплексов. Основными факторами, влияющими на разрушение и образование горных пород и минералов в ходе эрозионно-денудационных и седимен-тационных процессов при стабильном тектоническом режиме, в целом, являются -температура, влажность, геоморфологические особенности рельефа. Поэтому важно оценить влияние этих факторов на процессы преобразования минералов и на поведение химических элементов.

Заключение диссертации по теме «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», Кулькова, Марианна Алексеевна

Выводы

Совокупность геохимических показателей ландшафтнопалеоклиматических условий в регионах Двинско-Ловатьского междуречья и Южной Сибири, таких как относительные изменения температуры и влажности, тип и эволюция глубины водоема, гидрохимические характеристики и продуктивность водоема, антропогенное воздействие на экосистему были выявлены при детальном геологическом и минералого-химическом исследовании озерных, лессовопочвенных и эолово-почвенных отложений голоценового возраста и материнских пород, которые их подстилают.

Процессы седиментогенеза и гипергенеза для аридных (Южная Сибирь) и гумидных (Двинско-Ловатьское междуречье) климатических условий существенно отличаются друг от друга и могут быть охарактеризованы определенными геохимическими показателями. По данным проведенных исследований впервые предлагаются индикаторы температурной изменчивости. Для гумидных климатических условий - соотношение Na20/K20 (Na/La, K/La) в озерных и озерно-почвенных отложениях. Для семиаридных и аридных климатических условий показатели температурной изменчивости - индекс химического выветривания (CIA) и соотношение К/А1 в лессово-почвенных и эолово-почвенных отложениях; соотношение (Ti, А1, Fe, K/Copr, С02, Са, N) для озерных отложений, индикаторы увлажненности (Corg/C02). Соотношение Fe/Ca в озерных отложениях для оценки влажности целесообразно использовать только для гумидных климатических условий.

Выявление элементов, характеризующих антропогенную деятельность, в отложениях в районе древних поселений, позволяет оценивать степень заселенности, реконструировать различные типы жилых и хозяйственных структур на поселении.

Климатические кривые, полученные с помощью метода геохимической индикации для отдельных стратиграфических разрезов, позволяют оценить общую тенденцию изменения климата в относительной хронологической шкале для исследуемого региона.

Сопоставление этих данных с данными радиоуглеродного датирования дает возможность представить детальные хронологические схемы климатических изменений и развития археологических культур.

Методические рекомендации для использования метода геохимической индикации ландшафтно-палеоклиматических условий.

На всех стадиях осадочного преобразования наряду с физико-химической наследственностью, как указывает Холодов В.Н. (1998), ярко проявляется физико-химическая изменчивость минеральной среды, возникают области геохимического противоречия и реализуются явления типичные только для данной стадии.

Отложения голоценового возраста являются молодыми образованиями и отражают начальную стадию осадочного процесса - седиментогенез. Они в первую очередь запечатлевают в себе те ландшафтно-климатические факторы, которые повлияли на особенности их минералого-химического состава.

Для реконструкций палеоклимата методом геохимической индикации наиболее подходящими отложениями являются отложения, накапливающихся в стабильных фациальных условиях, например в мелководных, небольших по площади озерах, в которых происходит постепенное накопление и захоронение вещества и отсутствует принос вещества из других областей. Диагенетические преобразования в таких отложениях развиты слабо. Другим типом отложений, которые также могут быть использованы для реконструкций, являются эоловые и лессовые толщи с погребенными почвенными горизонтами. В стратиграфической последовательности этих отложений выделяются погребенные почвенные горизонты, что отражает изменения в окружающей среде при формировании этих отложений. Состав таких отложений более точно отражает ландшафтно-палеоклиматические условия седи-ментогенеза.

Целесообразно выявить минеральный и химический состав материнских отложений, на которых развиваются исследуемые отложения, и определить источники поступления вещества (зоны питания).

Образцы для исследований могут быть отобраны ручным буром из скважины или из разреза. Образцы отбираются из каждого слоя стратиграфической последовательности. Количество образцов отбирается из расчета, необходимого для обработки методом математической статистики. Образцы для реконструкции функциональных особенностей жилищ на древних стоянках отбираются по сетке с шагом, кратным площади занимаемого поселения. Контрольные образцы отбираются из этих же отложений за пределами поселений. Количество образца для исследования: органогенных отложений - 100-50 г. мокрого вещества, минеральных отложений - 30-10 г. В полевых условиях минеральные образцы можно отквартовать и разделить на легкую и тяжелую фракции.

В лабораторных условиях образцы высушиваются в сушильном шкафу, истираются в ручной ступке и отсеиваются на сите 0,2 мм. В дальнейшем образцы разделяются на две части. Одна часть образцов озоляется в муфельной печи при

Т=500-550°С для удаления органики (метод определения потерь при прокаливании - LOI). Эти образцы можно использовать для исследований различными спектральными методами. Для реконструкции палеоклимата рекомендуется для определения химического состава использовать метод XRF, силикатный анализ. Этот анализ дает содержание окислов основных элементов, присутствующих в отложениях.

Минеральный состав отложений исследуется под бинокуляром и методом инфракрасной спектроскопии, который дает содержание основных минеральных форм в рыхлых отложениях.

Для определения органических углерода, азота, серы можно использовать хроматографический анализ CNS. Для этого используются неозоленные образцы. Общее количество фосфора также целесообразно определять в неозоленных образцах. Этот анализ можно провести методом колориметрического определения фосфора по стандартной методике.

Для интерпретации результатов химического состава отложений применяются методы многомерной математической статистики с использованием компьютерных программ SPSS 11.0 или Statistica 6.0. Корреляционный анализ позволяет выделить группы элементов на основании высоких корреляционных связей. Факторный анализ показывает взаимодействия между группами элементов.

Анализ формы нахождения и поведения элементов в рыхлых отложениях, который основан на данных минерального и химического составов, позволяет предположить условия, в которых происходило осадкообразование. На основании этих данных выявляются соотношения отдельных элементов и групп элементов, которые могут являться индикаторами ландшафтно-климатических условий в исследуемом регионе.

В случае установления функциональных зон на поселениях также используются методы математической статистики для выявления элементов, имеющих антропогенный характер. На основании этих данных строят поли- и моноэлементные карты, которые характеризуют аномальные значения элементов и показывают расположение различных функциональных зон. Эти карты сопоставляются с археологическими данными, полученными для этого поселения. Исследования показывают характер функциональных зон и изменение их местоположения во времени. Полученные результаты могут использоваться для выявления жилых и хозяйственных структур на других памятниках этого же микрорегиона, на которых археологическая интерпретация затруднена.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Кулькова, Марианна Алексеевна, 2005 год

1. Алешинская А.С., Спиридонова Е.А. Периодизация эпохи бронзы лесной зоны Европейской России / Тверской археологический сборник, 2000. Вып.1

2. Балашов Ю.А. Геохимия редкоземельных элементов. Москва, 1976.

3. Барабанов В.Ф. Геохимия.- Л.Недра, 1985. -423 с.

4. Барабанов В.Ф., Гончаров Г.Н., Зорина М.Л. Современные физические методы в геохимии.-Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1990. -391 с.

5. Баас Беккинг Г.М., Каплан И.Р., Мур Д. Пределы колебаний кислотно-щелочного и окислительо-восстановительных потенциалов природных сред: Геохимия литогенеза. -М.: ИЛ., 1963.

6. Бракли Н. Сапрпелевые отложения водоемов Латвийской ССР.- Рига, 1967.

7. Булах А.Г. Методы термодинамики в минералогии,- Л.:Недра, 1968. -174 с.

8. Вадецкая Э.Б. Археологические памятники в степях Среднего Енисея.- Л.: Наука, 1986.

9. Гавлина Г.В. Климат Минусинской котловины: Материалы Южно-енисейской комплексной экспедиции. Изд. Академии Наук, 1954. Вып.З.(а) -С.3-71

10. Гавлина Г.В. Климат Хакассии// Природная среда и агрикультура республики Хакассии.-М.: Наука, 1954. -С.14-42

11. Гагарина Э.И. Микроморфологический метод исследования почв: Учебное пособие. СПб.: Изд-во С.Петербургского университета, 2004. -156 с.

12. Гавшин В.М., Хлыстов О.М. Диатомовые водоросли в контексте глобальных изменений палеоклимата// Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена, 2000. Вып. 2.

13. Гаррелс P.M., Крайст 4.J1. Растворы, минералы, равновесия. -М.: Мир, 1968. -317 с.

14. Геохимия озерно-болотного литогенеза: Сб. науч. тр./Отв. ред. К.И.Лукашев. -Минск, 1971.

15. Геохимия неогенового литогенеза: Сб. науч. тр./Отв. ред. В.К.Лукашев.-Минск, 1978.

16. Геологическая карта Енисейско-Саянской складчатой области. Масштаб 1:1000000/ Глав. ред. А.Л.Яншин.- М.: Госгеолтехиздат, 1965.

17. Геохимия, минералогия и генетические типы месторождений редких элементов: Сб. науч. тр./Отв. ред. К.А. Власов. -М., 1964.- Т.З. С. 609-704.

18. Глинка Н.Л. Общая химия. -Л., 1985.- 702 с.

19. Голота В.В. Подготовительная стадия осадочного марганцеворудного процесса." Уфа. 2002. Препринт по дополненному изданию РНТИК «Баштехинформ», 2000.

20. Гольдбеорг Е.Л., Федорин М.А., Грачев М.А., Бобров В.А. Периодические сигналы орбитального форсинга эпохи Брюнес в геохимических записях осадков озера Байкал// Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена, 2000. -Вып. 2.

21. Джеральд А.Дж. Почвы и формы рельефа/ Пер. с англ. -Л.:Недра, 1984, 208с.

22. Долуханов П.М., Знаменская О.М. Палеогеографические принципы построения хронологии археологических культур / Археология иестественные науки.- М.,1965.

23. Дуничев В. М. Геология XXII века. — Южно-Сахалинск: Издательский дом "Welcome". 2002. 162 с.

24. Жуховицкая А.А, Генералова В.А. Геохимия озер Белоруссии. -Минск: Наука и техника, 1991.

25. Иванов С.Е., Ладонин Д.В., Соколов Т.А. Экспериментальное изучение некоторых кислотно-основных буферных реакций в палево-подзолистой поч-ве//Почвоведение, 2002. № 1.

26. История озер Восточно-Европейской равнины: Сб. науч. тр./Отв. ред. Давыдова Н.Н.- СПб.: Наука, 1992. -122 С.

27. Калик С.А., Мазилов В.Н. Многомерный анализ в литологии// Литология и полезные ископаемые, 1998. № 3.

28. Краускопф К.Б. Разделение марганца и железа в осадочном процессе: Геохимия литогенеза.- М.: ИЛ, 1963. С. 294-339

29. Келлер. Основы химического выветривания: Геохимия литогенеза.- М.: ИЛ, 1963.

30. Лак Г.Ц. Диатомовая флора озерных отложений в котловине Ладожского озе-ра//История озер в голоцене, 1975.

31. Лукашев К.И. Основные генетические типы четвертичных отложений СССР.-Минск: Изд. Белорусского Гос. Университета, 1955. -258 с.

32. Лукашев В.К., Аношко Я.И. Геохимия неогенового литогенеза.- Минск: Наука и техника, 1978.

33. Маслов А.В., Гареев Э.З., Крупенин М.Т., Демчук И.Г. Тонкая алюмосиликла-стика в верхнедокембрийском разрезе Башкирского мегантиклинория (к реконструкции условий формирвания). -Екатеринбург, 1999.

34. Македонов А.В. Методы литофациального анализа и типизация осадков гумед-ных зон. -Л.: Недра, 1985. -242 с.

35. Малаховский Д.Б., Арсланов Х.А., Гей Н.А., Джиноридзе Р.Н. Новые данные по истории возникновения Невы// Эволюция природных обстановок и современное состояние геосистемы Ладожского озера: Тез. докл. Русское Географическое общество.- СПб., 1993. -С.74-84

36. Методы палеогеографических реконструкций (при поисках залежей нефти и газа)/ Гроссгейм В.А., Бескровная О.В., Геращенко И.Л. и др. JL: Недра, 1984. -271 с.

37. Перельман А.И. Геохимия. М.: Наука, 1972.

38. Природные режимы степей, Минусинской котловины (на примере Койбальской степи)/ Сост. И.АХлебович, В.В.Буфала. -Новосибирск: Наука 1976.- 236 с.

39. Овчинников A.M. Гидрогеохимия. -М.,Недра, 1970, с.70-71

40. Осадочная дифференциация//Геологический словарь.- М.: Недра, 1978, -Т.1, -с.233-234.

41. Рельеф и стратиграфия четвертичных отложений Северо-Запада Русской равнины: Сб. науч. тр./Отв. ред. К.К.Марков.- М.: Изд. Акад наук СССР, 1961.С.82-90

42. Санчук А.И., Бондаренко Г.Н. Физико-химические условия образования мобильных форм токсичных металлов в почвах// Минералогический журнал.- 1998. №2.

43. Сапожников Д.Г. Возможные источники металла при образовании марганцевых месторождений: Марганцевое рудообразование на территории СССР. -М.: Наука, 1984

44. Смоленский В.В. Статистические методы обработки экспериментальных данных/Учебное пособие. -С.-Петербург, 2003,- 102 с.

45. Страхов Н.М. Железорудные фации и их аналоги в истории Земли.- М., 1947.

46. Страхов Н.М. Осадкообразование в современных водоемах. -М., 1965.

47. Страхов Н.М. Геохимия кремнезема. М., 1966.

48. Страхов Н.М., Штеренберг Л.Е., Калиненко В.В., Тихомирова Е.С. Геохимия осадочного марганцоворудного процесса/ Тр. ГИН АН СССР, 1968.- Вып. 185, -495 с.

49. Страхов Н.М. Стадии образования осадочных пород и задачи их изучения: Методы изучения осадочных пород.- М.: Госгеолтехиздат, 1957, -Т.1. С. 7-28

50. Тимофеев П.П., Боголюбова Л.И. Геохимия органического вещества голоцено-вых отложений в областях приморского торфонакопления. М.:Наука, 1999. - 220 с.

51. Ходоровская Н.И., Стурова М.В. Исследование влияния концентрации кремния и фосфора на развитие диатомовой микрофлоры// Известия Челябинского научного центра. -2002. Вып. 2 (15). -С. 50-53

52. Шимараев М.Н., Мизандронцев И.Б. Реконструкция абиотических условий в Байкале в позднем плейстоцене и голоцене. //Геология и геофизика, 2004. -Т. 45. № 5.- С. 557—564

53. Финкл Ч. Минералогия почв// Минералогическая энциклопедия/ Отв.ред. К.Фрей,- Л.:Недра, 1985. 174 с.

54. Хотинский Н.А. Палеогеографические основы датировки и периодизации неолита лесной зоны Европейской части СССР./ Кр.сообщения 153. Памятники эпохи неолита. -М.:Наука, 1978.

55. Холодов В.Н., Физико-химическая наследственность в процессах осадочного породообразования в свете современных данных// Вестник отделения наук о земле РАН, 1998. № 1(3).

56. Юдович Я.Э. Региональная геохимия осадочных толщ.- Л., 1981.

57. Яхонтова Jl. К., Зверева В. П. Основы минералогии гипергенеза: Учеб. пособие.- Владивосток: Дальнаука, 2000. 331 с.

58. Achyuthan Н. Petrologic analysis and geochemistry of the Late Neogene-Early Quaternary hardpan calcretes of Western Rajasthan India// Quaternary International (in press).

59. Alan F.Arbogast, Daniel R.Muhs. Geochemical and mineralogical evidence from eolian sediments for northwesterly mid-Holocene paleowinds, central Kansas, USA// Quaternary International.- 2000. Vol.67. -P.107-118.

60. Berner and Berner. Environmental Geochemistry.-Faure, 1991.

61. Bor-ming Jahn, Sylvain Gallet, Jiamao Han. Geochemistry of the Xining Jixian sections, Loess Plateau of China: eolian dust provenance and paleosol evolution during the last 140 ka// Chemical Geology.- 2001. Vol.178. -P.71-94.

62. Bronger A., Winter R., Sedov S. Weathering and clay mineral formation in two Holocene soils and buried paleoloess in Tadjikistan: towards a Quaternary paleoclimatic records in Central Asia// Catena.- 1998. Vol.34.- P.19-34.

63. Chen J., An Zh., Head J. Variation of Rb/Sr Ratios in the Loess-Paleosol Sequences of Central China during the Last 130,000 Years and Their Implications for Monsoon Pa-leoclimatology// Quaternary Research.- 1999. Vol.51.-P. 215-219.

64. Dean W.E., Gardner J.V., Piper D.Z. Inorganic geochemical indicators of glacial-interglacial changes in productivity and anoxia on the California continental margin// Geochimica et Cosmochimica acta.- 1997.Vol.61. No21.- P.4507-4518.

65. Decampo D.M., Blumenschine R.J., Ashley G.M. Wetland Diagenesis and Traces of Early Hominids, Olduvai Gorge, TanzaniaII Quaternary Research.- 2002. Vol.57.- P.271-181.

66. Ewing H.A., Nater E.A. Use of scanning electron microscopy to investigate records of soil weathering preserved in lake sediment// The Holocene.-2003, Vol. 13(1).- P.51-61.

67. Doner H.E., Lyinn C. Carbonate, Halide, sulfate and sulfide. Minerals in Soil Environments/ J.B.Dixon and e.t. Soil Science Society of America. -Madison, Wisconsin USA, 1977.-P.75-97.

68. Gardner A.R. Neolithic to Copper Age woodland impacts in Northeast Hungary? Evidence from the pollen and sediment chemistry records// The Holocene. -2002. Vol. 12(5).-P.541-553.

69. Graca В., Bolalek J. Forms of phosphorus in sediments from the Gulf of Gdansk// Applied Geochemistry.- 1998.Vol.13. P.319-327.

70. Ewing H.A., Nater E.A. Holocene Soil Development on Till and Outwash Inferred from Lake-Sediment geochemistry in Michigan and Wisconsin//Quaternary Research. -2002. Vol.57.-P. 234-243.

71. Karabanov E.B., Prokopenko A.A., Williams D.F., Khursevich G.K. A new record of Holocene climate change from the bottom sediments of Lake Baikal// Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology.- 2000. Vol.156.-P 211-224.

72. Kenzie MC. Manganese oxides and hydroxides. Minerals in Soil Environments/ J.B.Dixon and e.t. Soil Science Society of America. -Madison, Wisconsin USA, 1977.-P.182-191.

73. Kurtz A.C., Derry L.A., Chadwick O.A. Accretion of Asian dust to Hawaiian soils: Isotopic, elemental, and mineral mass balances// Geochimica et Cosmochimica acta.-2001. Vol.65. Nol2.- P.1971-1983,.

74. Kunze G.W., Dixon J.B., 1986. Analysis Soil Science Society of America and American Society of Agronomy, 677 S. Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods.-Madison, Wisconsin USA, P. 91-99

75. Lima da Costa M., Kern D. Geochemical signatures of tropical soils with archaeological black earth in the Amazon, Brazil// Journal of Geochemical Exploration.- 1999. Vol.66.-P. 369-385.

76. Ludwig W., Amiotte-Suchet P., Probst J. Enhanced chemical weathering of rocks during the last glacial maximum: a sink for atmospheric C02?// Chemical Geology.-1999. Vol. 159(1-4).- P. 147-161.

77. Miettinen A. Relative Sea Level Changes in the Eastern Part of the Gulf of Finland during the Last 8000 Years.- Helsenki, Suomalainen Tiedeakatemia, 2002.-P. 2-10

78. Meyers P.A. Application of organic geochemistry to paleolimnological reconstructions: a summary of examples from the Laurentian Great Lake// Organic Geochemistry.-2003. Vol.34.-P.261-289.

79. Ng Sci L., King R.H. Geochemistry of Lake Sediments as Record of Environmental Change in High Arctic Watershid// Cheme der Erde.-2004.Vol.64. -P. 257-275.

80. Nunez M.G. Archeology through soil chemical analysis: an evalution.- Helsinki, 1977.-P.80.

81. Nyakairu G., Koeberl Ch. Variation of Mineral, Chemical, and Rare Earth Element composition in size fractions of clay-rich sediments from the Kajjansi and Ntawo Clay deposits, Central Uganda// Chemie der Erde.- 2002.Vol.62. Issue 1. -P. 73-86

82. Osterholm I. Spot tests as a phosphate survey method in the field: practical experiences// European Archaeology.- 1997. Vol.1. -P.137-152.

83. Parnell J.J., Terry R.E. Soil Chemical Analysis Applied as an Interpretive Tool for Ancient Human Activities in Piedras Negras, Guatemala//Journal of Archaeological Science.- 2002. Vol.29. -P. 379-404.

84. Peck A. J., Khosbayar P., Fowell S. J. Mid to Late Holocene climate change in north central Mongolia as recorded in the sediments of Lake Telmen// Palaeogeography, Pa-laeoclimatology, Palaeoecology.- 2002. Vol.2817. -P. 1-9.

85. Rodrigues-Filho S., Behling H., Iron G., Muller G. Evidence for Lake formation as a Rasponse to an Inferred Holocene Climatic Transition in Brazil// Quaternary Research.-2002. Vol.57.-P. 131-137.

86. Ross G.R., Ribero S., Guevara, Arribere M.A. Rare Earth geochemistry in sediments of the Upper Manso River Basin, Rio Negro, Argentina// Earth and Planetary Science Letters.- 1995. Vol.133. P.47-57.

87. Schutt B. Reconstruction of palaeoenvironmental conditions by investigation of Holocene playa sediments in the Ebro Basin, Spain: preliminary results// Geomorphol-ogy.- 1998. Vol.23. -P. 273-283.

88. Schwertmann U., Taylor R.M. Iron Oxides. Minerals in Soil Environments/ J.B.Dixon and e.t. Soil Science Society of America. -Madison, Wisconsin USA, 1977.-P.145-175.

89. Sifeddine A., Spadano A., Albuquerque M., Ledru. A. 21000 cal. years paleocli-matic records from Ca?o Lake, northern Brazil evidens from sedimentary and pollen analyses// Palaeogeography, Palaeoclimate, Palaeoecology.- 2003. Vol.189.-P.25-34.

90. Sohlenius G., Sternbeck J., Andien E., Westman P. Holocene history of the Baltic Sea as recorded in sediment core from the Gotland Deep//Marine Geology.- 1996. Vol. 134. P.183-201.

91. Volkova N.I. Geochemistry of rare elements in water and sediments of alkaline lakes in the Sasykkul depression, East Pamirs// Geochemical Geology. 1998. Vol. 117.-P.265-277.

92. Zhang H.C., Ma Y.Z., Wunnemann В., Pachur H.-J. A Holocene climatic records from arid northwestern China// Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology.-2000. Vol.162.- P.389-401.

93. Ward J. A., Larcombe R., Cuff C. Stratigraphic control of the geochemistry of Holocene inner-shelf facies Great Barrier Reef// Marine Geology. -1995. Vol.129.- P.47-62.

94. Whitting L.D., Allardice W.R., X-Ray Diffraction Techniques. Soil Science Society of America and American Society of Agronomy,677 S. Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods. -1986. -P. 331-361

95. Weiss D., Shotyk W. The geochemistry of major and selected trace elements in a forested peat bog, Kalimantan, SE Asia, and its implication for past atmospheric dust deposition// Geochimica at Cosmochimica Acta.- 2002. Vol.66. No 13.- P.2307-2323.

96. Wesemael J.Ch. De bepaling van het calciumcarbonaatgehalte van gronden. Chem-ish Weekblad 51,-1955. -P. 35-36

97. Wright R., Stuczynski T. Atomic absorbtion and Flame Emission Spectometry. Soil Science Society of America and American Society of Agronomy,677 S. Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods. -1996. -P. 65-75

98. Yu Z. Ecosystem response to Lateglacial and early Holocene climate oscillations in the Great Lakes region of North America// Quaternary Science Reviews 19. 2000.1. P. 1723-1747.

99. Yang X., Williams M. The ion chemistry of lakes and late Holocene desiccation in the Badain Jaran Desert, Inner Mongolia, China// Catena.- 2003. Vol.51.-P.45-60.

100. Xiao J., Nakamura Т., Lu H., Zhang G. Holocene climate changes over the desert/loess transition of north-central China// Earth and Planetary Science Letters.- 2002. Vol.6112.-P.l-8.