litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2022-22-5-694-704litosphere-1732Research ArticleСтатьиArticlesПалеопочвы в отложениях Каширского горизонта на юго-востоке Русской плиты (Республика Башкортостан): характеристика, палеоэкологическая и стратиграфическая значимостьPaleosols in the Kashira deposits in the south of the East European Craton (Republic of Bashkortostan): characteristics, paleoecological and stratigraphic significanceМирновР. В.MirnovR. V.

450006, г. Уфа, ул. Ленина, 86/1

Roman V. Mirnov

86/1 Lenin st., Ufa 450006

MirnovRV@bnipi.rosneft.ruАлексееваТ. В.AlekseevaT. V.

142290, г. Пущино, Московская обл., ул. Институтская, 2

Tatiana V. Alekseeva

2 Institutskaya st., Pushchino, Moscow region 142290

alekseeva@issp.serpukhov.suООО “РН-БашНИПИ-нефть”РоссияRN-BashNIPI-neftRussian FederationИнститут физико-химических и биологических проблем почвоведения РАНРоссияInstitute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science of Russian Academy of SciencesRussian Federation202204112022225694704Copyright © Мирнов Р.В., Алексеева Т.В., 20222022Мирнов Р.В., Алексеева Т.В.Mirnov R.V., Alekseeva T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/1732Объект исследования

Объект исследования. Палеопочвы в отложениях каширского горизонта московского яруса карбона на территории юга Восточно-Европейской платформы. Цель. Изучение особенностей строения палеопочв и их вещественного состава.

Материалы и методы

Материалы и методы. Работа основана на изучении керна глубоких скважин. Исследования включали в себя детальное описание керна и шлифов, рентгенофазовый анализ и растровую электронную микроскопию.

Результаты

Результаты. Суммарно в разрезе каширского горизонта выделены семь уровней развития палеопочв, которые прослеживаются на расстоянии до 120 км. Среди них различают четыре типа палеопочв, три из которых развиты на доломитовом субстрате. Доломиты имеют следующие характерные особенности: микрокристаллическая структура с размером кристаллов 5–10 мкм, преимущественно идиоморфная форма кристаллов, высокая межкристаллическая пористость (до 38%), включения галита, гипса и ангидрита, повсеместное распространение нитевидных образований сепиолита. В палеопочвах на известняковом субстрате обнаружены бета-калькреты с Microcodium. Изучение ископаемых корней растений (ризолитов) показало связь их типов с составом субстрата. Так, на доломитовом субстрате встречены петрифицированные ризолиты и ризолитыслепки, заполненные осадочной породой, часто с развитыми глинистыми кутанами, тогда как на известняковом субстрате развиты кальцитовые трубки-тубулы вокруг корневых каналов, к которым приурочены многочисленные образования Microcodium.

Выводы

Выводы. Выявленные особенности состава и строения палеопочв, такие как присутствие инситного галита и сульфатов (ангидрита и гипса), сепиолита, а также развитие бета-калькретов, позволяют сделать вывод о семиаридном климате в каширском веке на изучаемой территории.

Research subject

Research subject. Paleosols discovered in the Kashira sequence of the Pennsylvanian in the southeastern part of the East European platform. Aim. To study the structure and composition of the paleosols.

Materials and methods

Materials and methods. Core material from wells was studied by X-ray analysis, scanning electron microscopy and a detailed description of the core and thin sections.

Results

Results. Four types of paleosols were identified, three of which are developed on a dolomite substrate. The dolomites are characterized by the following features: microcrystalline structure with a crystal size of 5–10 microns; predominantly euhedral form of crystals, high intercrystalline porosity (up to 38%), inclusions of in situ halite, gypsum and anhydrite, ubiquitous filaments of sepiolite. In paleosols based on a limestone substrate, beta-calcretes with Microcodium were found. The study of fossil roots (rhizoliths) revealed the correlation between their types and substrate composition. Thus, petrified rhizoliths and root casts filled with sedimentary rock and developed clay cutans were found on a dolomite substrate, while calcite tubules around root channels were developed on a limestone substrate. The latter show the presence of abundant Microcodium formations.

Conclusions

Conclusions. The revealed morphological and compositional features of the paleosols under study, such as the presence of in situ halite and sulfates (anhydrite and gypsum), sepiolite, and beta calcretes, point to the semiarid climate during the Kashira age on the area under study.

Восточно-Европейская платформакаширский горизонтпоздний карбонпалеопочвыризолитыкалькретымикрокодииEast European CratonKashira depositsLate CarboniferouspaleosolsrhizolithscalcretesMicrocodiumReferencesАлексеева Т.В. (2020а) Почвообразование и почвы в девоне и карбоне на территории Северной Евразии: строение, типы, биота, палеоклиматические архивы и стратиграфическая значимость. Дис. … д-ра геол.-мин. наук. М.: ПИН РАН, 355 с.Alekseeva T.V. (2020а) Soil formation and soils of Devonian and Carboniferous in the territory of Northern Eurasia: structure, types, biota, paleoclimatic archives and stratigraphic significance. Dr. geol. and min. sci. diss. Mos-cow, PIN RAS, 355 p. (In Russ.)Алексеева Т.В. (2020б) Ризолиты в палеопочвах девона и раннего карбона и их палеоэкологическая значимость. Почвоведение, 53(4), 398-413.Alekseeva T.V. (2020б) Rhizoliths in Devonian and Early Carboniferous Paleosols and Their Paleoecological Interpretation. Eurasian Soil Science, 53(4), 405-419 (Translated from Pochvovedenie, 53(4), 398-413).Алексеева Т.В., Алексеев А.О., Кабанов П.Б. и др. (2010) Палеопочвы карбона московской синеклизы: гуминовые вещества, минералогические и геохимические свойства. Палеопочвы и индикаторы континентального выветривания в истории биосферы. (Отв. ред. С.В. Рожнов, В.А. Демкин). М.: ПИН РАН, 76-94.Alekseeva T.V., Alekseev A.O., Kabanov P.B. et al. (2010) Carboniferous paleosols of the Moscow syneclise: humic substances, mineralogical and geochemical properties. Paleosoils and indicators of continental weathering in the history of the biosphere. (Eds S.V. Rozhnov, V.A. Demkin). Moscow, PIN RAS, 76-94. (In Russ.)Антошкина А.И. (2014) Палеомикрокодии: новый взгляд на их генезис. Палеонтол. журн., 4, 15-31.Antoshkina A.I. (2014) Palaeomicrocodium: A new view on its origin. Paleontol. J., 48(4), 353-368. (Translated from Paleontol. Zhurn., 4, 15-31). https://doi.org/10.1134/S0031030114040030Архипова В.В. (1999) Палеонтологическое обоснование каротажных реперов московского яруса по фораминиферам. Тр. БашНИПИнефть, 99, 29-34.Arkhipova V.V. (1999) Paleontological substantiation of logging benchmarks of the Moscow stage based on foraminifers. Tr. BashNIPIneft’, 99, 29-34. (In Russ.)Иванова Е.А., Хворова И.В. (1955) Развитие фауны средне и верхнекаменноугольного моря западной части Московской синеклизы в связи с его историей. В 3 кн. Кн. 1. Стратиграфия среднего и верхнего карбона западной части Московской синеклизы. М.: АН СССР, 283 с.Ivanova E.A., Khvorova I.V. (1955) Development of the Fauna of the Middle and Upper Carboniferous Sea in the Western Part of the Moscow Syneclise in Connection with Its History. In 3 books. B. 1. Stratigraphy of the Middle and upper Carboniferous of the western part of the Moscow Syneclise. Moscow, AN USSR, 283 p. (In Russ.)Кабанов Б.П., Алексеев А.С. (2011) Каширский подъярус среднего карбона Окско-Цнинского вала: опорные разрезы, корреляция и циклостратиграфия. Бюл. МoИП. Отд. геол., 86(4), 32-51.Kabanov P. (2003) The Upper Moscovian and Basal Kasimovian (Pennsylvanian) of Central European Russia: Facies, subaerial exposures and depositional models. Facies, 49(1), 243-270. https://doi.org/10.1007/s10347-003-0034-xЮнусов М.А., Архипова В.В., Юнусова Г.М. (2000) Литолого-стратиграфические реперы в разрезе палеозоя Башкортостана. Тр. БашНИПИнефть, 100, 22-41.Kabanov P.B., Alekseev A.S. (2011) Kashira Substage of the Middle Carboniferous of the Oka-Tsna Swell: reference sections, correlation and cyclostratigraphy. Bull. Moscow Society of Naturalists. Department of Geology., 86(4), 32-51. (In Russ.).Kabanov P. (2003) The Upper Moscovian and Basal Kasimovian (Pennsylvanian) of Central European Russia: Facies, subaerial exposures and depositional models. Facies, 49(1), 243-270. https://doi.org/10.1007/s10347-003-0034-xKabanov P., Baranova D. (2007) Cyclothems and stratigraphy of the Upper Moscovian-basal Kasimovian (Pennsylvanian) succession of central and northern European Russia. Proc. XV Int. Congress on Carboniferous and Permian. Amsterdam, The Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, 147-160.Kabanov P.B., Alekseeva T.V., Alekseeva V.A., Alekseev A.O., Gubin S.V. (2010) Paleosols in late Moscovian (Carboniferous) marine carbonates of the East European craton revealing “great calcimagnesian plain” paleolandscapes. J. Sedimentary Res., 80(3), 195-215. https://doi.org/10.2110/jsr.2010.026Kabanov P., Anadon P., Krumbein W.E. (2008) Microcodium: an extensive review and a proposed non-rhizogenic biologically induced origin for its formation. Sediment. Geol., 205(3), 79-99. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2008.02.003Kabanov P., Anadon P., Krumbein W.E. (2008) Microcodium: an extensive review and a proposed non-rhizogenic biologically induced origin for its formation. Sedimentary Geol., 205(3), 79-99. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2008.02.003Kabanov P.B., Alekseeva T.V., Alekseeva V.A., Alekseev A.O., Gubin S.V. (2010) Paleosols in late Moscovian (Carboniferous) marine carbonates of the East European craton revealing “great calcimagnesian plain” paleolandscapes. J. Sediment. Res., 80(3), 195-215. https://doi.org/10.2110/jsr.2010.026Kabanov P., Baranova D. (2007) Cyclothems and stratigraphy of the Upper Moscovian-basal Kasimovian (Pennsylvanian) succession of central and northern European Russia. Proc. XV Int. Congress on Carboniferous and Permian. Amsterdam, The Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, 147-160.Klappa C.F. (1978) Biolithogenesis of Microcodium: Elucidation. Sedimentology, 25(4), 489-522. https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.1978.tb02077.xKlappa C.F. (1978) Biolithogenesis of Microcodium: Elucidation. Sediment., 25(4), 489-522. https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.1978.tb02077.xKlappa C.F. (1980) Rhizoliths in terrestrial carbonates: classification, recognition, genesis Klappa C.F. (1980) Rhizoliths in terrestrial carbonates: classification, recognition, genesis and significance. Sedimentology, 27(6), 613-629. https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.1980.tb01651.xKlappa C.F. (1980) Rhizoliths in terrestrial carbonates: classification, recognition, genesis and signifi-cance. Sedimentology, 27(6), 613-629. https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.1980.tb01651.xKošir A. (2004) Microcodium revisited: Root calcification products of terrestrial plants on carbonate-rich substrates. J. Sediment. Res., 74(6), 845-857. https://doi.org/10.1306/040404740845Košir A. (2004) Microcodium revisited: Root calcification products of terrestrial plants on carbonate-rich substrates. J. Sedimentary Res., 74(6), 845-857. https://doi.org/10.1306/040404740845Retallack G.J. (2009) Cambrian, Ordovician and Silurian pedostratigraphy and global events in Australia. Austral. J. Earth Sci., 56(4), 571-586. https://doi.org/10.1080/08120090902806321Retallack G.J. (2009) Cambrian, Ordovician and Silurian pedostratigraphy and global events in Australia. Austral. J. Earth Sci., 56(4), 571-586. https://doi.org/10.1080/08120090902806321Tanner L.H. (2010) Continental Carbonates as Indicators of Paleoclimate. Develop. Sedimentol., 62, 179-214. https://doi.org/10.1016/S0070-4571(09)06204-9Tanner L.H. (2010) Continental Carbonates as Indicators of Paleoclimate. Develop. Sedimentol., 62, 179-214. https://doi.org/10.1016/S0070-4571(09)06204-9Wright V.P., Tucker M.E. (1991) Calcretes: An introduction. Int. Assoc. Sedimentol., Reprint Ser., 2, 1-22. https://doi.org/10.1002/9781444304497.chWright V.P., Tucker M.E. (1991) Calcretes: An introduction. Int. Assoc. Sedimentol., Reprint Ser., 2, 1-22. https://doi.org/10.1002/9781444304497.chYunusov M.A., Arkhipova V.V., Yunusova G.M. (2000) Litho logical and stratigraphic markers in the Paleozoic section of Bashkortostan. Tr. BashNIPIneft, 100, 22-41. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.