Откуда пыль: зёрна циркона помогли географам выявить источники лёссов на Русской равнине

Древние лёссы Русской равнины на реке Кубань. Фото: пресс-служба географического факультета МГУ

Источниками лёссов — особого типа горных пород — на Русской равнине являются пески Волги, Кубани и Дона, а также Каспийского и Чёрного морей. Установить это специалистам научно-исследовательской лаборатории новейших отложений географического факультета МГУ и Института географии РАН помог циркон — минерал магматического происхождения. Благодаря новым данным удалось уточнить представление о закономерностях атмосферного переноса пыли в минувшие 150 тысяч лет. Итоги исследования помогут реконструировать древние ландшафты и климат, а также определять доминирующее направление ветра и прочие климатические параметры прошедших эпох, важные в том числе для научных прогнозов.

Лёссы — особый тип горных пород. Эти отложения формируются при медленном осаждении атмосферной пыли, поступающей из песчаных пустынь, морских пляжей, речных пойм и дельт, а в древние эпохи — из осадков, накопившихся при масштабных оледенениях. В дальнейшем пылеватый материал может переноситься на дальние расстояния и в спокойных условиях осаждаться на поверхность. Особенно активен этот процесс в степях.

В течение пяти лет географы собирали образцы лёссов из опорных разрезов в Нижнем Поволжье, Приазовье, Предкавказье, Прикаспийской низменности и на Кубани. В лаборатории географического факультета МГУ были обработаны более 100 проб. В работах принимали участие сотрудники Уппсальского университета в Швеции.

Мы использовали современный метод уран-свинцового датирования детритовых цирконов. Сущность метода сводится к выделению из образца зёрен одного из наиболее устойчивых в природе минералов — циркона, который поступает из гранитных массивов и метаморфических пород. Различные источники циркона имеют свой возраст формирования, — рассказал руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории новейших отложений географического факультета МГУ Реджеп Курбанов.

ris._6.jpg

Обработка образцов в лаборатории. Фото: пресс-служба географического факультета МГУ

Вода и ветер переносят зёрна циркона на большие расстояния, частички минерала смешиваются с другими зёрнами. Особенно активно этот процесс идёт при формировании лёссов, поскольку пылеватый материал поступает в атмосферу одновременно из множества источников. Географы определяли возраст зёрен циркона в различных образцах пород, что позволило получить информацию о времени их формирования и выделить так называемые пики возрастов. Каждый такой пик указывает на тот или иной источник, а размер пика — на вклад источника материала.

В результате исследований учёные впервые реконструировали источники пыли, которая за последние 150 тысяч лет образовала мощные толщи лёссов на Русской равнине — на территории Европейской России, Белоруссии, стран Прибалтики, Молдавии, Украины, Казахстана. Кстати, именно с этой пылью связана традиционная и непроходимая грязь на просёлочных дорогах, особенно заметная в межсезонье и при обильных летних осадках.

ris._4._kuban.jpg

Изучение лёссов на Кубани. Фото: пресс-служба географического факультета МГУ

Большая часть современного рельефа на Русской равнине с поверхности сформирована лёссовыми породами. В Центральной России их называют покровными суглинками, с которыми связана традиционная дорожная грязь. Выдвигались различные гипотезы происхождения этого материала. Некоторые учёные полагали, что данные отложения принёс древний скандинавский ледник, другие утверждали, что источником лёссов являются огромные песчаные террасы нестабильного Каспийского моря или пустыни Средней Азии. Ранее многолетние исследования на основе анализа размера зёрен в лёссах, их химического и минералогического состава не давали однозначных результатов, так как не разделяли различные источники.

Метод, который мы использовали для изучения истории природы четвертичного периода, начал внедряться лишь в последние годы. На примере Китайского лёссового плато, Великих равнин Северной Америки и лёссов долин Рейна и Дуная были получены новые уникальные результаты, существенно уточнившие наши представления о механизмах переноса и накопления атмосферной пыли. Эти работы послужили источником вдохновения для организации исследования на Русской равнине, где лёссы занимают значительные площади, — пояснил Реджеп Курбанов.