Палеопедология: Жер бетіндегі топырақтардың тарихы мен жіктелуі
Paleopedological record
Палеопедология: топырақтың қазба жәдігерлері. Көне топырақтардың геологиялық құрылымы, түрлері (USDA таксономиясы) және қалыптасу жағдайлары туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Палеопедологиялық деректер – бұл, мәні бойынша, топырақтардың қазбалық жазбасы. Палеопедологиялық жазба көбінесе су тасқыны шөгінділерімен көмілген палеосольдерден, немесе геологиялық қималардың үстінде, әсіресе жазық дала жартастарынан немесе өзен аңғарларының беткейлерінен тұрады. Басқа қазба топырақтар вулкандық әрекеттің көне топырақтарды жапқан аймақтарында кездеседі.
The paleopedological record is, essentially, the fossil record of soils. The paleopedological record consists chiefly of paleosols buried by flood sediments, or preserved at geological unconformities, especially plateau escarpments or sides of river valleys. Other fossil soils occur in areas where volcanic activity has covered the ancient soils.
Жіктеу
Топырақ қазбалары әдетте USDA топырақ таксономиясы бойынша жіктеледі. Өте ескі топырақтардың кейбірін қоспағанда, олардың сазды, сұр-жасыл горизонттары бар, бұл қазіргі топырақтардан мүлдем өзгеше және оттегінің болмауында қалыптасқан, көптеген қазба топырақтарды осы жүйеде танылған он екі ретке жатқызуға болады. Бұл әдетте рентгендік дифракция арқылы іске асырылады, ол бұрынғы топырақтағы әртүрлі бөлшектерді талдауға мүмкіндік береді, соның арқасында топырақ қай ретке жататынын анықтауға болады. Топырақ қазбаларын жіктеудің басқа әдістері топырақ материалының геохимиялық талдауын қамтиды, бұл топырақтағы минералдарды анықтауға мүмкіндік береді. Бұл тек көне топырақтың көп мөлшері болған жағдайларда ғана пайдалы, бірақ мұндай жағдай сирек кездеседі.
Soil fossils are usually classified by USDA soil taxonomy. With the exception of some exceedingly old soils which have a clayey, grey green horizon that is quite unlike any present soil and clearly formed in the absence of O2, most fossil soils can be classified into one of the twelve orders recognised by this system. This is usually done by means of X ray diffraction, which allows the various particles within the former soils to be analysed so that it can be seen to which order the soils correspond. Other methods for classifying soil fossils rely on geochemical analysis of the soil material, which allows the minerals in the soil to be identified. This is only useful where large amounts of the ancient soil are available, which is rarely the case.
Жердің әртүрлі топтарының деректері
Кембрийге дейінгі кезеңде, құрлықтағы тіршілікке өте жұқа немесе жоқ озон қабаты кедергі келтірген кезде, топырақтар әлдеқайда жылдам эрозияға ұшырады және осы кезеңдегі көптеген қазбалар дамымаған энтизольдар немесе инцептизольдар болып табылады. Вертизольдер мен аридизольдердің палеопротерозойлық құрлықтардан бастап үнемі қазба деректері бар (бірақ олардың алғаш рет өсімдіктермен қашан пайда болғаны туралы аз мәлімет бар), ал кейбір андизоль қазбалары мезопротерозойлықтан және ордовик кезеңінен, жер өсімдіктері пайда бола бастағанға дейін белгілі. Басқа да ірі андизольді қалдықтар Сібірдің ортаңғы юра дәуірінде кездеседі. Оксисольдер – терең ауа райына ұшыраған тропикалық топырақтар, палеопротерозойдан бастап бай қазба деректері бар. Мұз дәуірінен тыс жерлерде оксисольдер палеопедологиялық жазбада негізінен топырақтар реті болып табылады. Мұның себебі топырақ түзілуі, одан кейін оксисольдар кез келген басқа топырақ ретіне қарағанда ауа райының әсерінен пайда болады, және бұл кеңінен континенттік мұздық кезеңдерінен тыс кездерде мүлдем болмады. Бұл мұздықтың өзі қалыптастырған топыраққа байланысты ғана емес, сонымен қатар жаңа топырақты өндірудегі екінші маңызды фактор – таулардың пайда болуы, әрқашан жаһандық температура мен теңіз деңгейінің төмендеуімен сәйкес келді. Себебі таулардың эрозиясынан пайда болған шөгінді атмосферадағы СО2 мөлшерін азайтады және климаттанушылар континенттік мұз қаптамасының дамуына байланысты айналымдағы өзгерістерді тудырады. Оксисольдер карбонның соңғы кезеңінде ғана өсімдіктерге айналды, себебі бұл кезде микробтық эволюция өсімдіктерге азот, фосфор, кальций және калийдің өте төмен концентрациясы бар топырақтан жеткілікті қоректік заттар алуға мүмкіндік бермеген. Өздерінің экстремалды климаттық талаптары бойынша гелизольді қалдықтар кең көлемді континенттік мұздықтың бірнеше кезеңдерімен шектеледі, ең ертегісі 900 миллион жыл бұрын неопротерозойда болды. Алайда, бұл кезеңдерде гелизоль қалдықтары көп, олардың елеулі табылған жерлері Жаңа Оңтүстік Уэльстегі карбон кезеңінен алынған. Ең ерте жердегі өсімдіктер ерте силур энтизолдары мен инцептизолдарында кездеседі, ал қорғаныш озон қабаты астында жер өсімдіктерінің өсуімен бірнеше жаңа топырақ тәртібі пайда болды. Біріншісі – гистозолдар девон дәуірінде пайда болды, бірақ олардың көпшілігі тез ыдырайтын органикалық материалдардан тұратындықтан, олар сирек кездесетін қазбалар болып табылады. Альфизольдар мен ултизольдар девонның соңғы және карбонның алғашқы кезеңдерінде пайда болды және содан бері дәуірлерде бай емес, бірақ үнемі қазба деректері бар. Сподозольдер тек көміртек кезеңінен және содан кейінгі бірнеше кезеңнен белгілі, бірақ аз қышқыл топырақтар, басқаша айтқанда, сподозольдерге ұқсас, мезозой мен үшінші кезеңнен белгілі және жойылған субтарт құрауы мүмкін. Мезозой кезінде палеопедологиялық жазба нашар болған, мүмкін тау құрылысының және мұздықтың болмауы жер бетіндегі топырақтың көпшілігі өте ескі болғанын және ауа райы материалдарынан үнемі ауа райынан сақталып қалғанын білдірді. Оксисольдер мен ортенттер басым топтар болып табылады, бірақ кейбір құнарлы топырақтар, мысалы Юралық Сібірден бұрын аталған кең ауқымды андисольдер табылды. Палеоцендегі терең ауа райының әсерінен жердің кең таралуының дәлелін қазіргі қатты мұздық Шотландия мен Антарктидадағы мол оксисольдер мен ультисольдерде көруге болады. Қазіргі кездегі негізгі ауыл шаруашылығы топырақтары – моллизольдар, геологиялық жағынан ерекше, олар эоцен дәуірінен белгілі, бірақ тек миоцен дәуірінен бастап жайылымдар пайда болған кезде ғана таралған. Палеопедологиялық деректердің ең көп тараған түрі – төртінші кезең, қазіргі кезде кең тараған типтерден ерекшеленетін топырақтары аз. Палеопедологиялық дерек пен өсімдіктер мен жануарлардың қазба деректерінің маңызды айырмашылығы – табылған топырақтың өте аз бөлігі жойылған типтер. Бұрын айтылған анықтауда қиындықтарға қарамастан, бұл палеопедологияны (тазаланған топырақты зерттеу) өткен экожүйелердегі экологиялық қатынастарды түсіну үшін өте пайдалы етеді.
During the Precambrian, when life on land was precluded by a very thin or nonexistent ozone layer, soils were subject to much more rapid erosion and most fossils from this period are of undeveloped entisols or inceptisols. Vertisols and aridisols have a continuous fossil record from Paleoproterozoic continents onwards (though little is known about when they were first vegetated), whilst a few andisol fossils are known from the Mesoproterozoic and more abundantly from the Ordovician just before land vegetation began to emerge. Other major andisol fossils can be found in the middle Jurassic of Siberia. Oxisols, deeply weathered tropical soils, have a rich fossil record from the Paleoproterozoic onwards. Outside of ice ages, oxisols have generally been the dominant soil order in the paleopedological record. This is because soil formation, after which oxisols take more weathering to form than any other soil order, has been almost non existent outside eras of extensive continental glaciation. This is not only because of the soils formed by glaciation itself, but also because mountain building, which is the other critical factor in producing new soil, has always coincided with a reduction in global temperatures and sea levels. This is because the sediment formed from the eroding mountains reduces the atmospheric CO2 content and also causes changes in circulation linked closely by climatologists to the development of continental ice sheets. Oxisols were not vegetated until the late Carboniferous, probably because microbial evolution was not before that point advanced enough to permit plants to obtain sufficient nutrients from soils with very low concentrations of nitrogen, phosphorus, calcium and potassium. Owing to their extreme climatic requirements, gelisol fossils are confined to the few periods of extensive continental glaciation the earliest being 900 million years ago in the Neoproterozoic. However, in these periods fossil gelisols are generally abundant, notable finds coming from the Carboniferous in New South Wales. The earliest land vegetation is found in Early Silurian entisols and inceptisols, and with the growth of land vegetation under a protective ozone layer several new soil orders emerged. The first, histosols, emerged in the Devonian but are rare as fossils because most of their mass consists of organic materials that tend to decay quickly. Alfisols and ultisols emerged in the late Devonian and early Carboniferous, and have a continuous, though not rich, fossil record in eras since then. Spodosols are known only from the Carboniferous and from a few periods since that time though less acidic soils otherwise similar to spodosols are known from the Mesozoic and Tertiary and may constitute an extinct suborder. During the Mesozoic the paleopedological record tends to be poor, probably because the absence of mountain building and glaciation meant that most surface soils were very old and were constantly being weathered of what weatherable materials remained. Oxisols and orthents are the dominant groups, though a few more fertile soils have been found, such as the extensive andisols mentioned earlier from Jurassic Siberia. Evidence for widespread deeply weathered soils in the Paleocene can be seen in abundant oxisols and ultisols in now heavily glaciated Scotland and Antarctica. Mollisols, the major agricultural soils of the present, are unique in their geological youth, being known from the Eocene but common only from the Miocene, as grasslands evolved. The most abundant paleopedological record is that of the Quaternary with few soils different from types widely found today. An important difference between the paleopedological record and the fossil record of plants and animals is that very few of the soils found are extinct types. Despite the difficulties of identification mentioned earlier, this makes paleopedology (the study of fossil soils) potentially very useful to understanding the ecological relationships in past ecosystems.