Кіріспе
Шөгінділер астында көмілген немесе қазіргі қоршаған орта жағдайларын көрсете алмайтын топырақ. Геоғылымда палеосоль (Ұлыбритания мен Австралияда палеосоль) – бұрын қалыптасқан ежелгі топырақ. Геология және палеонтологияда осы терминнің анықтамасы топырақ ғылымындағы қолданылуынан сәл өзгеше. Геология мен палеонтологияда палеосоль – шөгінділер (аллювий немесе лесс) немесе жанартаулық шөгінділер (жанартау күлі) астында көміліп сақталған бұрынғы топырақ. Ол көне шөгінділерде тасқа айналған. Төртіншілік геологияда, шөгіндітануда, палеоклиматологияда және геологияның басқа салаларында "палеосоль" термині барлық құрлықтарда ашық жатқан шөгінді және жанартаулық шөгінділердің ішінде кездесетін "көне топырақтарды" белгілеу үшін қабылданған стандартты практика болып табылады. Топырақ ғылымында бұл анықтама аздап ерекшеленеді: палеосольдер – ұзақ уақыт бұрын қалыптасқан және химиялық және физикалық қасиеттерімен қазіргі климатқа немесе өсімдік жамылғысына ешқандай қатысы жоқ топырақтар. Мұндай топырақтар өте көне континенттік кратондарда немесе басқа көне тау жыныстары аймақтарының шашыраңқы бөліктерінде кездеседі.
In geoscience, paleosol (palaeosol in Great Britain and Australia) is an ancient soil that formed in the past. The definition of the term in geology and paleontology is slightly different from its use in soil science. In geology and paleontology, a paleosol is a former soil preserved by burial underneath either sediments (alluvium or loess) or volcanic deposits (volcanic ash), which in the case of older deposits have lithified into rock. In Quaternary geology, sedimentology, paleoclimatology, and geology in general, it is the typical and accepted practice to use the term "paleosol" to designate such "fossil soils" found buried within sedimentary and volcanic deposits exposed in all continents. In soil science the definition differs slightly: paleosols are soils formed long ago that have no relationship in their chemical and physical characteristics to the present day climate or vegetation. Such soils are found within extremely old continental cratons, or in small scattered locations in outliers of other ancient rock domains.
Қасиеттері
Соңғы 50 миллион жылдағы Жер климатының өзгеруіне байланысты тропикалық жаңбырлы ормандар (немесе тіпті саванна) астында қалыптасқан топырақтар, бұрынғы оксисоль, ультисоль немесе тіпті альфизольдердің құрғақ климатқа ұшырауына себеп болды, осының салдарынан топырақтардың құрғап кетуіне және өте қатты қабықшаның пайда болуына әкелді. Бұл процесс Австралияның көп бөлігінде топырақ дамуын шектейтіндей кеңінен орын алды. Бұрынғы топырақ жаңа топырақ үшін бастапқы материал рөлінде табылады, бірақ ол соншалықты ауа райына төзімді, әсіресе төртінші дәуірдегі мұздық кезеңдерде олардың одан да құрғақ болған кездерінде, қазіргі құрғақ климат жағдайында өте нашар дамыған топырақ ғана қалыптаса алады. Австралияның басқа аймақтарында және Африканың көп бөлігінде бұрынғы топырақтардың құрғауы осы деңгейге жеткен жоқ. Бұл Австралияның оңтүстік ішкі аймақтарында (бұрынғы орташа белдеулі жаңбырлы ормандардың басым болған жерлерінде) құрғақ климатта сақталған палеозольдердің кең аумақтарының пайда болуына және Оңтүстік Африкада торокс топырақтарының (оксисольдердің кіші тобы) қалыптасуына әкелді. Мұндағы қазіргі климат, мезозой және палеоцен кезеңдерінде олардың негізгі материалдан қалыптаса алмайтын жағдайларда, ескі топырақтардың сақталуына мүмкіндік береді. Осы мағынада палеозольдер әрқашан өте төмен құнарлы топырақтар болып табылады, олардағы қолжетімді фосфор деңгейі жас топырақтары бар орташа белдеулі аймақтардағыдан бірнеше есе төмен. Экологиялық зерттеулер Австралия флорасының өте маманданылған эволюцияға ұшырағанын көрсетті, себебі олар аз мөлшердегі қоректік заттарды алуға мәжбүр болды. Топырақ қалыптаспауы экологиялық тұрақты басқаруды одан да қиындатады. Дегенмен, палеозольдерде бәсекелестік болмағандықтан, көбінесе ерекше биологиялық әртүрлілік кездеседі.
Таксономиялық жіктеу
Палеозольдер туралы мәліметтер Жер тарихының прекамбрий кезеңіне дейін жетеді, 2,5 миллиард жылдан астам уақыт бұрын пайда болған сирек палеозольдер кездеседі. Геология, биология және атмосфера сол уақыт ішінде айтарлықтай өзгерді, Ұлы Тотығу Оқиғасында (2,42 миллиард жыл бұрын) және палеозой дәуірінде күрделі жануарлар мен құрлықтағы өсімдіктердің өркендеуімен үлкен өзгерістер болды. Осы себепті, қазіргі топырақ жіктеу жүйесін палеозольдерге тікелей қолдану қиын. Мысалы, қазіргі заманғы альфисоль – кең мағынада орман топырағы – ағаштардың пайда болуына дейін болған емес. Одан да маңыздысы, ол тау жыныстарының құрамында сақталмайтын химиялық қасиеттерімен анықталады. Қазіргі топырақ түрлері көбінесе палеозольдерді сипаттау үшін сапалық тұрғыдан қолданылады, бірақ палеозольдерге арналған жеке атау жүйесі ұсынылған, әйткені ол әдебиетте сирек қолданылады. Палеозольдерге арналған нақты атау жүйесі қабылданғанша, көптеген палеопедологтар АҚШ Ауыл шаруашылығы министрлігінің (USDA) топырақтардың таксономиялық жіктелуін пайдалануды жалғастыруда. USDA топырақ таксономиясы топырақтың өлшенетін қасиеттері мен объективті ерекшеліктерін пайдаланып жіктеуге тырысады. Бұл әдістеме әртүрлі топырақ таксондары арасында иерархиялық құрылымды құрды, топырақтарды бастапқыда жалпы деңгейде жіктеп, содан кейін оларды прогрессивті түрде шектеулі бөлімдерге бөледі. USDA топырақ таксономиясы байқалатын ерекшеліктерге, жаңа номенклатураға және иерархиялық ұйымдастыруға баса назар аудару сияқты кемшіліктерімен бірге келеді. Байқалатын ерекшеліктерге баса назар аудару топырақ таксономиясын заңды құжатқа ұқсатады. Иерархиялық құрылым палеозольдерге қатысты түр ретінен тереңірек қолданыла алмайды. Алайда, осы кемшіліктерге қарамастан, USDA топырақ таксономиясы бүгінгі күнге дейін ең толық және ықпалды топырақ жіктеу жүйесі болып табылады. Палеозольдерді бір-бірінен ажырату және анықтау үшін нақты диагностикалық горизонттар мен ерекшеліктерді ескеру қажет. Мысалы, барлық палеозольдерде А горизонты бар, ал гистосольдерде А горизонтынан жоғары О горизонты болады.
Палеоклиматты қалпына келтіру
Палеосольдер көбінесе олар қалыптасқан климатты бағалау үшін палеоклиматологиялық құралдар ретінде қолданылады. Ауа райының қарқыны мен сипаты климаттық факторларға байланысты болғандықтан, палеосольдерді өткен климаттың параметрлерін қайта жаңғырту үшін пайдалануға болады. Орташа жылдық жауын-шашын мөлшері (MAP) және орташа жылдық ауа температурасы (MAAT) – ең көп қайта жаңғыртылатын екі параметр, олар маусымдық айырмашылықтармен және басқа палеоэкологиялық құралдармен бірге өткен жер бетіндегі климатты сипаттауға мүмкіндік береді. Палеоклиматтық проксилердің бірнеше жиынтығы бар және олардың назар аударуы әртүрлі болғанымен, көпшілігі топырақ профиліндегі химиялық құрамның өзгеруіне сүйенеді, бұл ауа райының, көмілудің және көмілуден кейінгі процестердің нәтижесінде пайда болады. Оларды қолдану көмілуден кейінгі өзгерістерге, аналық материалға және топырақ типіне байланысты; әрбір прокси әрбір палеосольге қолданылмайды. Көптеген проксилер фанерозой палеосольдеріне (ескі емес) қатысты, себебі құрлықтағы өсімдіктер пайда болғаннан кейін ландшафт процестері күрт өзгерді. Маусымдық (маусымдардың болуы мен күштілігі) қайта жаңғырту үшін күрделірек тәсіл қажет. Ұсынылған маусымдық проксилер негізінен топырақтың ылғалдануы/кептіру процесіне негізделеді, оның кезінде педогенді карбонат пайда болуы мүмкін; басқа проксилер сияқты, бұл құрал да үнемі сыналып және жетілдіріліп отырады.
Палеоатмосфераның реконструкциясы
Топырақтар атмосферамен үнемі байланыста болады, сондықтан олардың химиялық құрамына атмосфераның құрамы тікелей және жанама түрде әсер етеді. Палеосольдердің тотығуы атмосфералық оттегінің деңгейін көрсететін индикатор ретінде пайдаланылған, ол Жер тарихы бойында артқан. Палеосольдер сондай-ақ қазіргі топырақ көміртегі газы алмасуын, педогенді карбонат түйіндеріндегі көміртегі изотоптарын және бірнеше атмосфералық газдарды (әдетте көмірқышқыл газы, оттегі және метанды) ескере отырып, массалық баланс тәсілдеріне негізделіп, атмосфералық көмірқышқыл газы деңгейін қайта құру үшін қолданылған. Бұл әдістер ерте Жерді зерттеу саласында белсенді түрде дамытылуда.
Палеоботаника
Палеозольдер – ежелгі экожүйелер туралы ақпараттың маңызды мұрағаты, ал бұрынғы өсімдіктер өмірін зерттеу үшін қазба топырақтың әртүрлі компоненттерін пайдалануға болады. Палеозольдерде көбінесе тозаң дәндері мен фитолиттер сияқты ежелгі өсімдік материалдары кездеседі, фитолиттер – көптеген өсімдіктер, мысалы, арамшөптер өндіретін кремний қышқылының биоминералданған түрі. Әртүрлі өсімдік түрлерінен алынған тозаң мен фитолиттердің әрқайсысының ерекше пішіндері бар, оларды бастапқы өсімдіктерге дейін анықтауға болады. Ұзақ геологиялық уақыт өткенде, фитолиттердің нашар кристалды кремний қышқылының ерігіштігіне байланысты палеозольдерде сақталуы міндетті емес. Палеозольдердегі өсімдік қауымдастығының құрамын көрсететін тағы бір көрсеткіш – көміртегі изотоптық белгісі. Палеозольдегі органикалық заттардағы әртүрлі көміртегі изотоптарының арақатынасы, салқын және ылғалды климатта өсетін C3 фотосинтезін пайдаланатын өсімдіктер мен ыстық және құрғақ жағдайларға жақсы бейімделген C4 фотосинтезін пайдаланатын өсімдіктердің үлесін көрсетеді. Палеозольдердегі бұрынғы өсімдіктерді анықтаудың тағы бір әдісі – уақыт өте топырақта баяу ыдырайтын жапырақ балауыздарының қалдықтарын анықтауға негізделген.
Палеосейсмология
Жердің бұрынғы беттерінің жазбалары ретінде, бір-біріне жинақталатын палеосольдер тізбегі палеосейсмология саласында да қолданылады.