Палеопочва - Paleosol

Последовательность палеопочв, Тоскана, Италия
Вытравленный участок палеопочвы Атлантики, Остров Сан-Сальвадор, Багамы, указывая на вершину Плейстоцен Формирование пляжа Грот (известняк)

в науки о Земле, палеопочва (палеозоль в Великобритания и Австралия ) может иметь два значения. Первое значение, распространенное в геология и палеонтология, относится к бывшему почва сохранились захоронением под ними отложения (аллювий или лесс ) или вулканические отложения (вулканический пепел ), которые в случае более старых депозитов имеют литифицированный в Скала. В Четвертичный геология седиментология, палеоклиматология, и геология в целом, это типичная и общепринятая практика - использовать термин «палеопочва» для обозначения таких »ископаемые почвы"найден похороненным внутри осадочный и вулканические отложения, обнаженные на всех континентах, как показано Retallack (2001),[1] Краус (1999),[2] и другие опубликованные статьи и книги.

В почвоведение, палеопочвы - это почвы, образовавшиеся давно, не имеющие никакого отношения по своим химическим и физическим характеристикам к современному климату или растительности. Такие почвы образуются на очень старых континентальных кратоны и в виде небольших разрозненных местностей в останцах древних скал.

Свойства

Из-за изменений климата Земли за последние пятьдесят миллионов лет почвы образовались под тропический тропический лес (или даже саванна ) стали все чаще подвергаться засушливый климат, вызывающий бывшие оксизоли, ультисоли или даже альфизоли высохнуть так, чтобы образовалась очень твердая корка. Этот процесс происходил настолько широко в большинстве частей Австралии, что ограничивал развитие почвы - бывшая почва фактически является исходным материалом для новой почвы, но она настолько невыносима, что в нынешнем засушливом климате может существовать только очень плохо развитая почва, особенно когда они стали намного суше во время ледниковых периодов в Четвертичный.

В других частях Австралии и во многих частях Африка, иссыхание бывших почв не было столь сильным. Это привело к появлению больших площадей реликтовых подзолы в довольно сухом климате на крайнем юге континентальной части Австралии (где умеренный тропический лес ранее доминировал) и формированию торроксовых почв (подотряд оксизоли ) в Южная Африка. Здесь нынешний климат позволяет эффективно поддерживать старые почвы в условиях, при которых они не могли бы фактически сформироваться, если бы кто-то начал с исходного материала, на котором они развивались в Мезозойский и Палеоцен.

Палеопочвы в этом смысле всегда чрезвычайно бесплодны. почвы, содержащий доступные фосфор уровни на порядки ниже, чем в умеренных регионах с более молодыми почвами. Экологические исследования показали, что это привело к высокоспециализированной эволюции австралийской флоры.[3] получить минимальный питательное вещество поставки. Тот факт, что почвообразование просто не происходит, еще больше затрудняет экологически устойчивое управление. Однако палеопочвы часто содержат самые исключительные биоразнообразие из-за отсутствия конкуренции.[4]

Таксономическая классификация

История палеопочв простирается до Докембрийский в истории Земли с редкими палеопочвами старше 2,5 миллиардов лет. Геология, биология и атмосфера - все значительно изменилось за это время, с драматическими сдвигами в Великое окислительное событие (2,42 миллиарда лет назад) и во время Палеозой, когда размножались сложные животные и наземные растения. Следовательно, наша современная система классификации почв не может быть легко применена к палеопочвам. Например, современного альфизола, в широком смысле определяемого как лесная почва, не существовало бы до появления деревьев. Что еще более проблематично, это определенно определяется химическими свойствами, которые не могут быть сохранены в летописи породы. В то время как современные порядки почв часто используются для описания палеопочв в качественном смысле, была предложена схема присвоения имен палеопочв.[5], хотя в литературе он используется лишь от случая к случаю.

Идентификация палеопочв

Рожь и Голландия (1998)[6] изложил пять критериев для идентификации палеопочвы. Хотя это было вызвано необходимостью более строгой идентификации докембрийских палеопочв, это применимо к палеопочвам любого возраста. Критерии: сформировано на месте на коренная порода, деформация мягких отложений в верхней части профиля и изменения химического состава, текстуры и минералогии в верхней части профиля, согласующиеся с процессами земного выветривания. В полевых условиях физические признаки палеопочвы включают свидетельства горизонта (например, изменения цвета и текстуры), коренные породы, включенные в более мелкие вышележащие слои. литология (основные камни) и свидетельства поверхностных процессов (например, следы корней, органическое вещество, норы, редокс изменение). Тем не менее, любая палеопочва должна быть проверена геохимически перед использованием в реконструкциях на основе прокси; процессы изменения пост-отложения, такие как калий метасоматоз, может изменить химический состав палеопочвы без кардинального изменения ее внешнего вида.

Приложения

Реконструкции палеоклимата

Поскольку темпы и стили выветривания зависят от климатических факторов, палеопочвы могут использоваться для реконструкции переменных климата прошлого. Среднегодовые осадки (MAP) и температура воздуха (MAAT) - это две обычно реконструируемые переменные, которые, наряду с сезонностью и в сочетании с другими палеоэкологическими инструментами, могут использоваться для описания климата суши в прошлом. Существует набор палеоклиматических косвенных показателей, и, хотя они различаются по фокусу, многие из них полагаются на изменения химического состава по профилю почвы, которые происходят во время процессов выветривания, захоронения и после захоронения.[7][8]. Их использование зависит от таких факторов, как изменения после захоронения, исходный материал и порядок почвы; не все прокси применимы ко всем палеопочвам. Большинство приближенных значений применимо к фанерозойским палеопочвам (не более древним), поскольку ландшафтные процессы резко изменились после появления наземных растений. Сезонность (наличие и сила сезонов) требует более тонкого подхода к реконструкции. Предлагаемые показатели сезонности в основном основаны на процессе увлажнения / высыхания почвы, в ходе которого может образовываться почвенный карбонат.[9]; как и другие прокси, этот инструмент постоянно тестируется и дорабатывается.[10]

Реконструкции палеоатмосферы

Почвы образуются в почти постоянном контакте с атмосферой, поэтому на их химический состав влияет как прямым, так и косвенным образом состав атмосферы. Окисление палеопочв использовалось как индикатор атмосферного кислорода.[11], который вырос за всю историю Земли. Палеопочвы также использовались для восстановления уровней двуокиси углерода в атмосфере.[12]на основе современных исследований углеродного газообмена почв.[13], изотопы углерода в почвенных карбонатных конкрециях[14]и подходы к массовому балансу, учитывающие несколько атмосферных газов (обычно двуокись углерода, кислород и метан). Эти методы активно развиваются в области ранних исследований Земли.

Палеоботаника

Палеопочвы представляют собой важный архив информации о древних экосистемах, а различные компоненты ископаемых почв могут быть использованы для изучения прошлой жизни растений. Палеопочвы часто содержат древние растительные материалы, такие как пыльца зерна и фитолиты, биоминерализованная форма кремнезем производится многими растениями, такими как травы. И пыльца, и окаменелости фитолитов разных видов растений имеют характерные формы, которые можно проследить до их родительских растений.[15] В течение длительного геологического времени фитолиты необязательно могут сохраняться в палеопочвах из-за способности слабокристаллического кремнезема растворяться.

Еще одним индикатором состава растительного сообщества палеопочв является изотопная сигнатура углерода. Соотношение разного углерода изотопы в органическом веществе в палеопочвах отражает пропорции растений, использующих C3 фотосинтез, которые растут в более прохладном и влажном климате, в отличие от растений, использующих C4 фотосинтез, которые лучше приспособлены к более жарким и сухим условиям.[16] Другие методы обнаружения прошлой жизни растений в палеопочвах основаны на идентификации останков листовой воск, которые со временем медленно разрушаются в почве.[17]

Палеосейсмология

Как записи предыдущих поверхностей Земли, которые можно накладывать друг на друга, последовательности палеопочв также полезны в области палеосейсмология.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Реталлак, Г.Дж., 2001, Почвы прошлого, 2-е изд. Нью-Йорк, Blackwell Science. ISBN  0-632-05376-3
  2. ^ Краус, М.Дж., 1999, Палеопочвы в обломочных осадочных породах: их геологическое применение, Обзор наук о Земле 47: 41-70.
  3. ^ Тим Фланнери, Пожиратели будущего: экологическая история австралийских земель и народов; опубликовано Джорджем Бразиллером в 1994 г.
  4. ^ Дэвид Тилман; Конкурс ресурсов и структура сообщества; опубликовано в 1982 году издательством Princeton University Press
  5. ^ Мак, Грег Х .; Джеймс, В. Кальвин; Монгер, Х. Кертис (1 февраля 1993 г.). «Классификация палеопочв». Бюллетень GSA. 105 (2): 129–136. Bibcode:1993ГСАБ..105..129М. Дои:10.1130 / 0016-7606 (1993) 105 <0129: COP> 2.3.CO; 2. ISSN  0016-7606.
  6. ^ "Войти в систему". www.ajsonline.org. Получено 2019-12-04.
  7. ^ Шелдон, Натан Д .; Табор, Нил Дж. (2009-06-01). «Количественная палеоэкологическая и палеоклиматическая реконструкция с использованием палеопочв». Обзоры наук о Земле. 95 (1): 1–52. Bibcode:2009ESRv ... 95 .... 1S. Дои:10.1016 / j.earscirev.2009.03.004. ISSN  0012-8252.
  8. ^ Табор, Нил Дж .; Майерс, Тимоти С. (2015). «Палеопочвы как индикаторы палеосреды и палеоклимата». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах. 43 (1): 333–361. Bibcode:2015AREPS..43..333T. Дои:10.1146 / аннурьев-земля-060614-105355.
  9. ^ Реталлак, Грегори Дж. (1 апреля 2005 г.). «Педогенные карбонатные заменители количества и сезонности осадков в палеопочвах». Геология. 33 (4): 333–336. Bibcode:2005Гео .... 33..333R. Дои:10.1130 / G21263.1. ISSN  0091-7613.
  10. ^ Breecker, D. O .; Sharp, Z. D .; Макфадден, Л. Д. (2009-03-01). «Сезонный сдвиг в формировании и стабильный изотопный состав педогенного карбоната в современных почвах центральной части Нью-Мексико, США. Сезонный сдвиг в образовании педогенного карбоната». Бюллетень GSA. 121 (3–4): 630–640. Дои:10.1130 / B26413.1. ISSN  0016-7606.
  11. ^ "Войти в систему". www.ajsonline.org. Получено 2019-12-04.
  12. ^ Шелдон, Натан Д. (10 июня 2006 г.). «Докембрийские палеопочвы и уровни CO2 в атмосфере». Докембрийские исследования. 147 (1): 148–155. Bibcode:2006Пред..147..148С. Дои:10.1016 / j.precamres.2006.02.004. ISSN  0301-9268.
  13. ^ Брекер, Д. О. (2013). «Количественная оценка и понимание неопределенности атмосферных концентраций CO2, определенных из известковых палеопочв». Геохимия, геофизика, геосистемы. 14 (8): 3210–3220. Bibcode:2013GGG .... 14.3210B. Дои:10.1002 / ggge.20189. ISSN  1525-2027.
  14. ^ Серлинг, Т. Э. (Университет штата Юта (1991-04-01). «Углекислый газ в атмосфере: данные кайнозойских и мезозойских палеопочв». Американский журнал науки; (Соединенные Штаты). 291:4 (4): 377–400. Bibcode:1991AmJS..291..377C. Дои:10.2475 / ajs.291.4.377. ISSN  0002-9599. OSTI  5895659.
  15. ^ Курманн, М. Х. (1985). Изучение фитолита и палиноморф опала в сохранившихся и ископаемых почвах Канзаса (США). Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология, 49 (3), 217-235.
  16. ^ Серлинг, Т. Э. (1984). Стабильный изотопный состав современного карбоната почвы и его связь с климатом. Письма о Земле и планетологии, 71 (2), 229-240.
  17. ^ Чжан, З., Чжао, М., Эглинтон, Г., Лу, Х. и Хуанг, К. Ю. (2006). Липиды воска листьев в качестве палеорастительных и палеоэкологических прокси для Китайского Лессового плато за последние 170 тыс. Руб. Quaternary Science Reviews, 25 (5), 575-594.

внешние ссылки