Строение осадочной толщи голоцена Северного Каспия как отражение изменений климата и уровня моря Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УДК 551.79; 551.351

Ю.П. Безродных1, Т.А. Янина2, В.М. Сорокин3, Б.Ф. Романюк4

СТРОЕНИЕ ОСАДОЧНОЙ ТОЛЩИ ГОЛОЦЕНА СЕВЕРНОГО КАСПИЯ КАК ОТРАЖЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА И УРОВНЯ МОРЯ

Выявление поведения уровня Каспийского моря в условиях разномасштабных и разнонаправленных изменений климата в голоцене и его отражение в строении осадочной толщи Северного Каспия выполнено на основе исследования двухчастотных сейсмоакустических профилей и керна скважин и колонок литологическим, фаунистическим и геохронологическим методами. В строении голоценовой толщи осадков Северного Каспия отражены разномасштабные палеогеографические события голоцена: мангышлакская регрессия и новокаспийская трансгрессия, развивавшаяся стадийно. Они были вызваны изменениями климата разного масштаба и направленности. Мангышлакская регрессия до -90 м имела место в бореальную (схема Блитта-Сернандера) эпоху раннего голоцена, характеризовавшуюся сравнительно высокой теплообеспеченностью и сухостью. Резкое кратковременное похолодание «8200 event» с одновременным усилением аридности вызвало максимальное снижение уровня бассейна в завершающую фазу регрессивной эпохи. В развитии новокаспийской трансгрессии выражены 3 трансгрессивные стадии: первая развивалась в эпоху теплого и влажного климата атлантического оптимума голоцена; вторая явилась откликом на эпоху позднесуббореаль-ного похолодания и высокой увлажненности на Восточно-Европейской равнине; в развитии третьей стадии, охарактеризованной двумя группами дат 1700-1100 и 700-360 л. н., хиатус между ними дает основание к предположению о снижении уровня Каспия в теплый сухой период средневековья, а вторая группа дат отвечает трансгрессивному подъему Каспия в прохладный и влажный климатический эпизод (малый ледниковый период). Трансгрессивные стадии охарактеризованы разными малакофаунистическими сообществами: в раннем новокаспийском бассейне господствовали слабо солоноватоводные виды при незначительном участии моллюсков рода Didacna; средняя стадия отличалась широким развитием моллюсков рода Didacna и появлением Cerastoderma glaucum; видовой состав поздней стадии аналогичен современному, на последних этапах ее развития появились черноморские виды Mytilaster lineatus (случайно занесен с судами в начале XX века) и Abra ovatа (акклиматизирован в середине XX века для питания осетровых). Регрессивные фазы с падением уровня до 9 м отвечали суббореальному термическому максимуму голоцена и этапу потепления и сокращения количества осадков в бассейне Волги.

Ключевые слова: Северный Каспий, голоцен, изменения климата, строение отложений.

Введение. Колебания уровня Каспия в палео-времени зависели от многих факторов: глобальных и региональных климатических изменений, перестройки гидрографической сети, неотектонических процессов, осадконакопления в бассейне и других. На разных этапах геологической истории Каспия уровень их влияния был разным. В голоцене определяющая роль принадлежала разномасштабным и разнонаправленным изменениям климата.

Голоцен, несмотря на свою относительно небольшую продолжительность (—11,5 тыс. лет), характеризуется значительными изменениями климата. Согласно схеме Блитта-Сернандера, он включает 5 климатических периодов: пребореальный (11 70010 500 л. н.), бореальный (10 300-8800 л. н.), атлантический (8800-5300 л. н.), суббореальный (5300-

2600 л. н.) и субатлантический (с 2600 л. н.) [Борисова, 2014; Новенко, 2016]. Н.А. Хотинским [1977] для территории Северной Евразии выделены три термических максимума голоцена: бореальный (99009200 л. н.), атлантический (6800-5800 л. н.) и суббореальный (4700-3600 л. н.). Наиболее ярко в Европе проявился атлантический максимум [Динамика ландшафтных компонентов, 2002]. Заметные периоды похолодания относятся к концу пребореального, к рубежу бореального и атлантического периодов [Хотинс-кий, 1977; Борисова, 2014]. Короткопериодное похолодание зафиксировано около 8200 лет назад («8.2 kyr event») [Alley et al., 1997; Thomas et al., 2007]. В постоптимальном периоде голоцена похолодание и увлажнение климата, часто называемое «неогляциал», зафиксировано в начале суббореального периода [Хо-

1 АО Моринжгеология, г. Рига, Латвия, гл. геолог, канд. геол.-минерал. н.; e-mail: officeRiga@morinzhgeologia.lv

2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра геоморфологии и палеогеографии, профессор; лаборатория новейших отложений и палеогеографии плейстоцена, зав. лабораторией, докт. геогр. н.; e-mail: paleo@inbox.ru

3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра нефтегазовой седименто-логии и морской геологии, профессор; докт. геол.-минерал. н.; e-mail: vsorok@rambler.ru

4 АО Моринжгеология, г. Рига, Латвия, ст. геолог, канд. геол.-минерал. н.; e-mail: officeRiga@morinzhgeologia.lv

тинский, 1977; Wanner et al., 2008; Борисова, 2014]. В течение последнего тысячелетия имели место две ярко выраженных климатических фазы: «средневековый климатический оптимум» (950-1250 гг.) и «малый ледниковый период» (1400-1700 гг) [Mann et al., 2009; Климанов с соавт., 1995; Борисова, 2014].

Событийная схема голоцена Каспия включает мангышлакскую регрессивную и новокаспийскую трансгрессивную эпохи. Различные вопросы развития этих бассейнов рассматриваются в многочисленных публикациях [Федоров, 1978; Хрусталев, Ковалев, 1991; Рычагов, 1993; 1997; Hoogendoorn et al., 2005; Kroonenberg et al., 2007, 2008; Безродных с соавт., 2014; Свиточ, 2011; Leroy, 2010; Leroy

et al., 2013; Янина с соавт., 2011; Болиховская, 2011; Bolikhovskaya, Kasimov, 2010; Richards et al., 2017; Сорокин с соавт., 2017]. Практически все аспекты проблемы колебаний уровня Каспия: их количество, масштаб, временные рамки, связь с климатическими изменениями и пр., являются дискуссионными. Выявление поведения уровня Каспийского моря в условиях разномасштабных и разнонаправленных изменений климата в голоцене и его отражение в строении осадочной толщи Северного Каспия - основная задача работы.

Материал и методы. Основой для палеорекон-струкций явились комплексные исследования голо-ценовой толщи осадков в Северном Каспии (рис.),

Северный Каспий. Местоположение изученных площадей и строение осадочной толщи. Обозначения: 1 - изученные площади придельтовой равнины (1 - северо-восточный участок, 2 - западный участок, 3 - южный участок); 2 - строение осадочной толщи на изученных участках. Буквенные обозначения и описание слоев в тексте

The Northern Caspian Sea. Location of the studied areas and the structure of sedimentary series. 1 - studied areas of the pre-deltaic plain (1 - the northeast site, 2 - the western site, 3 - the southern site); 2 - structure of sedimentary series within the studied sites. Alphabetic

references and the description of layers see in the text

строение которой отражает трансгрессивно-регрессивные события разного масштаба. Результаты обработки двухчастотных сейсмоакустических профилей позволили стратифицировать разрез и провести пространственную корреляцию отложений. С опорой на эти данные выполнено инженерно-геологическое бурение скважин и взятие донных колонок. Керн изучен литологическим, фаунистическим и геохронологическим методами. Радиоуглеродные датировки по раковинному материалу и гуминовым кислотам получены в лабораториях Московского и Санкт-Петербургского государственных университетов, Санкт-Петербургского педагогического университета и в Институте географии РАН. Калиброванный возраст рассчитан по программе CalPal Кельнского университета [B. Weninger, O. Joris, and U. Danzeglocke, 2006; www.calpal.de]. Резервуарный эффект учтен согласно работе [Kuzmin et al., 2007]. Материалы о климатических событиях голоцена взяты из литературных источников.

Результаты исследований и их обсуждение. Анализ мангышлакских отложений, включающий особенности их распространения, состав и возраст, рассмотрены нами в публикациях [Безродных с соавт., 2014; Bezrodnykh, Sorokin, 2016]. Сделан вывод, что они накопились в речных врезах и многочисленных палеопонижениях субширотного направления. На основании изучения органических остатков, сохранившихся в осадках, сделан вывод, что в понижениях в этот период существовали пресноводные и слабо солоноватоводные водоемы. По данным радиоуглеродного датирования, заполнение палеопонижений рыхлым материалом произошло во временном интервале 9860-6350 14С лет (~11 400-7300 календарных лет назад). Положение палеоавандельты на современных глубинах 45-60 м может служить свидетельством снижения уровня Каспия до этих отметок.

Новокаспийские отложения, согласно данным сейсмоакустического профилирования, несогласно перекрывают верхнехвалынские осадки и палеовре-зы мангышлакской эпохи. Новокаспийская толща неоднородна по строению. Южнее авандельты Волги в Северном Каспии до зоны глубин 6-8 м простирается придельтовая равнина. В строении новокаспийских отложений как северо-восточных, так и западных участков равнины, выделяется три слоя с горизонтальной и субгоризонтальной слоистостью (рис. 1, участки 1 и 2, nk1, nk3, nk5), разделенных ярко выраженными размывами. Стратиграфический перерыв между слоями nk1 и nk3 выражен в виде эрозионных врезов, выполненных осадками со структурой заполнения. Глубина врезов достигает 8-9 м. Эрозионные врезы прослеживаются в строении западного участка равнины и между слоями nk3 и nk5.

Нижний слой (nk1) представляет собой разно-песчаные отложения, иногда с супесчаными прослоями, включающие раковины каспийских моллюсков Didacna barbotdemarnyi, D. baeri, Monodacna caspia, Adacna laeviuscula, A. vitrea, Dreissena polymorpha polymorpha, Dr. polymorpha caspia,

Theodoxus pallasi, Clessiniola variabilis, Micromelania caspia, с редкими представителями пресноводной фауны Unio sp. Слой, залегающий выше (nk3), характеризуется усилением роли ди-дакн Didacna barbotdemarnyi, D. longipes, D. trigonoides, а также появлением раковин Cerastoderma glaucum. Радиоуглеродная датировка 3324±50 лет (табл.). Видовой состав в верхнем новокаспийском слое самый многочисленный, он включает Cerastoderma glaucum, Didacna barbotdemarnyi, D. baeri, D. longipes, D. trigonoides, D. pyramidata, Dreissena polymorpha polymorpha, Dr. polymorpha caspia, Theodoxus pallasi, Monodacna caspia, M. Angusticostata, Adacna vitrea, A. laeviuscula, Hypanis plicatus, Clessiniola variabilis, Micromelania caspia, в самой верхней его части появляются Mytilaster lineatus и Abra ovata.

Палеодепрессии (nk2 и nk4) заполнены в основном тонкослоистыми глинистыми осадками, обогащенными растительным детритом. В составе фау-нистического материала преобладают раковины пресноводных моллюсков (Viviparus viviparus, Unio sp., Lymnaea stagnalis, Planorbis sp ). Датирование радиоуглеродным методом раковин моллюсков комплекса nk2 дало результат 4912±70 и 4130±70 лет, датирование органического материала (гуминовые кислоты) показало результаты 4170±70, 4610±70 и 3520±50 лет. Радиоуглеродный возраст раковинного материала из более поздних врезов (nk4) 2254±50 лет. Датирование гуминовых кислот показало возраст 2620±60 и 2860±60 лет.

На южной окраине равнины в интервале минус 32-35 м ракушечные отложения слагают валообраз-ные тела субширотного направления, представляющие, судя по их морфологии и строению, затопленные береговые образования. Строение новокаспийской толщи здесь трехчленное (рис. 1, участок 3). Нижний слой (nkl) сложен песком пылеватым, с рассеянным тонким растительным детритом, с включениями раковин моллюсков Didacna barbotdemarnyi, Monodacna caspia, Adacna vitrea, A. laeviuscula, Dreissena polymorpha polymorpha, Dr. polymorpha caspia, Clessiniola variabilis, Lithoglyphus (Pseudamnicola) caspius. Радиоуглеродный возраст раковинного материала 413 0±70 лет. С размывом слой перекрыт песчаными осадками (nk3) с многочисленными раковинами Cerastoderma glaucum, Didacna barbotdemarnyi, D. parallella, D. trigonoides, Monodacna caspia, Adacna vitrea, A. laeviuscula, Dreissena polymorpha polymorpha, Dr. polymorpha caspia, Clessiniola variabilis, Micromelania caspia, Theodoxus pallasi. В верхнем слое (nk5) наряду с раковинами видов, отмеченных в лежащих ниже осадках, появляются раковины Abra ovata и Mytilaster lineatus. Радиоуглеродная датировка 860±40 лет.

Отложения нижнего слоя (nkl) часто прорезаны эрозионными формами, проникающими в подстилающие его осадки. Они проявляются как речные врезы и палеоложбины, вытянутые в юго-восточном направлении. Врезы в нижней части заполнены глинистыми грунтами, в верхней - песками пыле-

ватыми, включающими тонкие прослойки глинистого грунта. В них часты включения раковин слабосо-лоноватоводных и пресноводных моллюсков Monodacna caspia, Adacna laeviuscula Dreissena polymorpha polymorpha, Dr. polymorpha caspia, Clessiniola variabilis, Unio sp. Согласно результатам радиоуглеродного датирования, их возраст 2895±60, 3200±50 лет.

Анализ строения толщи новокаспийских отложений придельтовой равнины Северного Каспия показал, что в ней выделяются 5 сейсмоакустичес-ких комплексов (nk1-nk5). Комплексы nk1 и nk3 отличаются преимущественно слоистой структурой, определяемой протяженными субгоризонтальными отражающими поверхностями. Комплексы nk2 и nk4 представляют собой фации заполнения русел и/или озерных впадин, наиболее крупные из которых прорезают всю толщу новокаспийских, часто мангыш-лакских и верхнехвалынских, отложений на глубину до 10 м. Маломощный верхний комплекс nk5 несогласно перекрывает отложения комплексов nk4 и nk3 и сложен песчано-раковинными осадками.

Можно заключить, что в строении осадочной толщи Северного Каспия зафиксированы разномасштабные палеогеографические события голоцена: глубокая мангышлакская регрессия и новокаспийская трансгрессия, развивавшаяся стадийно. Ман-гышлакская регрессия датируется временным интервалом ~11 500-8000 лет. В климатическом отношении эта эпоха раннего голоцена (бореал, согласно схеме Блитта-Сернандера) характеризовалась сравнительно высокой теплообеспеченностью и сухостью [Хотинский, 1977; Mangerud et al., 1974; Борисова, 2014]. Такое соотношение климатических показателей привело к повышению отрицательной составляющей водного баланса Каспия и его регрессии. Результаты палинологического анализа свидетельствуют о ксерофитизации растительного покрова в Каспийском регионе в эпоху мангышлакской регрессии [Абрамова, 1974; Вронский, 1987; Букреева, Вронский, 1995; Болиховская, 2011; Leroy et al., 2013]. Среднегодовое количество осадков меньше современных значений реконструировано для бассейна Волги в период до 9500 л. н. [Новенко, 2016]. Временной интервал развития мангышлакской регрессии завершился ярким климатическим событием, так называемым «8200 event», резким кратковременным похолоданием [Alley et al., 1997; Борисова, 2014], приведшим к усилению аридности. Именно на завершающем этапе мангышлакской регрессивной эпохи, согласно заключению Маева [2009], отмечалось максимальное снижение уровня Каспия.

Эпоха трансгрессивного подъема уровня, в строении новокаспийской толщи отраженная слоем nk1, датируется интервалом 8200-5600 лет назад. В климатическом отношении (атлантический оптимум голоцена) ее большая часть относится к эпохе теплого и влажного климата [Хотинский, 1977; Величко, 2012; Новенко, 2016]. Согласно [Panin, Matlakhova, 2015], флювиальная активность на Восточно-Европейской равнине была умеренная. Вывод

о существовании продолжительного этапа потепления и увлажнения климата в Нижнем Поволжье в интервале ~8500-7600 л. н. сделан Болиховской [2011]. А позднеатлантический интервал, длившийся с 6100 до 5000 л. н., по уровню и соотношению теплообеспеченности и влагообеспеченности растительного покрова охарактеризован ею как главный климатический оптимум голоцена для этой территории. Очевидно, это эпоха максимального подъема уровня Каспия в голоцене [Варущенко с соавт., 1987; Рычагов, 1997].

Регрессивная стадия (nk2) имеет возрастные рамки 5600-3700 л. н. Уровень Каспия снизился на 8 м, придельтовая равнина вышла из-под каспийских вод и подверглась эрозионному расчленению и воздействию субаэральных процессов. Состав осадков, заполняющих котловины, свидетельствует о том, что это были озерные водоемы типа современных ильменей в дельте Волги. В климатическом отношении это период суббореального термического максимума голоцена (4700-3600 л. н), установленный для Восточно-Европейской части России [Хотинский, 1977]; период низкой флювиальной активности на территории бассейна Волги [Panin, Matlakhova, 2015]. Н.С. Болиховской [2011] с 5000 до 4200 л. н. в Нижнем Поволжье реконструированы условия относительного иссушения климата; фаза импульсного иссушения климата, приведшего к господству степных и полупустынных ценозов на водоразделах, установлена ею в интервале ~3700-3500 л. н.

Трансгрессивная стадия (nk3) охватывала временной интервал 3600-3400 л. н. Это была эпоха позднесуббореального похолодания на ВосточноЕвропейской равнине [Хотинский, 1977]. О высокой увлажненности на территории водосборного бассейна Волги свидетельствует флювиальная активность малых и средних рек [Panin, Matlakhova, 2015] и фаза роста оврагов, имевшая место 3600-3000 л. н. [Panin et al., 2011]. Фаза увлажнения климата, начавшаяся около 3500 л. н., реконструирована для Нижней Волги [Болиховская, 2011].

Регрессивная стадия (nk4) датируется 30802300 л. н. Уровень бассейна упал на 6-8 м, в при-дельтовой равнине образовались врезы, заполненные пресной водой. Очевидно, это был отклик Каспия на этап потепления и сокращения количества осадков в бассейне Волги [Новенко, 2016]. Отмечено снижение флювиальной активности [Panin, Matlakhova, 2015].

Последовавшее вслед за регрессивным событием поднятие уровня Каспия произошло после 2300 лет назад. Этому периоду позднего голоцена отвечают две ярко выраженные климатические фазы: «средневековый климатический оптимум» (950-1250 гг.), с количеством осадков на ВосточноЕвропейской равнине на 25-50 мм ниже современного [Климанов с соавт., 1995], и «малый ледниковый период» (1400-1700 гг.) [Mann et al., 2009; Климанов с соавт., 1995; Борисова, 2014]. Трансгрессивные осадки в Северном Каспии имеют даты 1700-1100 и 900-360 л. н. Условия бассейна и их малакофауни-

Датировки и фаунистический состав новокаспийских отложений Северного Каспия

Лабораторный номер Материал Номер слоя Фаунистический состав Возраст14С Календарный возраст

1 2 3 4 5 6

МГУ-1567 РМ nk5 Cerastoderma glaucum, Didacna barbotdemarnyi, D. parallella Соврем. Соврем.

МГУ-1572 РМ nk5 Cerastoderma glaucum, Didacna barbotdemarnyi 860±40 357-499

ЛУ-8160 РМ nk5 Cerastoderma glaucum 1180±70 788-946

ЛУ-6878 РМ nk5 Cerastoderma glaucum 1240±70 885-1013

МГУ-1511 РМ nk5 Cerastoderma glaucum 1330±60 948-1099

МГУ-1560 РМ nk5 Monodacna caspia, Didacna barbotdemarnyi, D. parallella 1690±40 1304-1416

МГУ-1656 РМ nk5 Monodacna caspia, D. parallella, Didacna barbotdemarnyi 2050±60 1544-1691

СПб-2007 РМ nk4 Viviparus viviparus 2254±50 2341-2301

ИГ-5096 ОМ nk4 - 2620±60 2709-2799

МГУ-1638 РМ nk4 Dreissena polymorpha, Monodacna caspia 2750±60 2286-2552

МГУ-1662 ОМ nk4 - 2830±70 2753-3214

ИГ-5098 ОМ nk4 - 2860±60 2919-3064

МГУ-1571 РМ nk4 Monodacna caspia, Dreissena polymorpha 2895±60 2952-3080

МГУ-1566 РМ nk3 Monodacna caspia, Adacna leviuscula 3200±50 3370-3464

СПб-2005 РМ nk3 Cerastoderma glaucum, Didacna barbotdemarnyi, D. longipes 3324±50 3611-3544

ЛУ-6130 РМ nk2 - 3520±50 3720-3804

МГУ-1635 РМ nk2 Monodacna caspia, Dreissena polymorpha 4050±60 3867-4124

МГУ-1644 РМ nk2 Monodacna caspia, Dreissena polymorpha 4305±80 4199-4498

МГУ-1661 ОМ nk2 - 3980±200 4222-4652

МГУ-1570 РМ nk2 Monodacna caspia, Dreissena polymorpha 4130±70 4569-4714

МГУ-1637 РМ nk2 Monodacna caspia, Dreissena polymorpha 4500±100 4474-4787

МГУ-1619 ОМ nk2 - 4610±70 4595-4853

ИГ-5097 ОМ nk2 - 4170±70 4615-4766

МГУ-1512 РМ nk2 Monodacna caspia, Dreissena polymorpha 4780±50 4830-5069

СПб-2012 РМ nk2 Monodacna caspia, Dreissena polymorpha 4912±70 5718-5590

МГУ-1617 ОМ nk2 - 6350±100 6604-6902

МГУ-1614 РМ nk1 Dreissena polymorpha, Monodacna caspia, Didacna barbotdemarnyi, D. baeri 5225±110 5382-5645

ЛУ-6920 РМ nk1 Dreissena polymorpha, Monodacna caspia, Didacna barbotdemarnyi 5700±430 5841-6739

МГУ-1563 РМ nk1 Monodacna caspia, Didacna barbotdemarnyi 5750±80 5972-6208

Продолжение табл.

1 2 3 4 5 6

МГУ-1643 РМ nk1 Monodacna caspia, Didacna barbotdemarnyi, D. baeri 6410±100 6663-6961

МГУ-1509 РМ nk1 Monodacna caspia, Didacna barbotdemarnyi 6610±60 6944-7165

МГУ-1559 РМ nk1 Dreissena polymorpha, Monodacna caspia, Didacna barbotdemarnyi 6830±60 7220-7396

МГУ-1615 ОМ nk1 - 6590±100 7426-7571

МГУ-1660 РМ nk1 Dreissena polymorpha, Monodacna caspia 7330±70 7635-7833

МГУ-1618 ОМ nk1 - 7420±130 7736-8002

ЛУ-6133 РМ nk1 Monodacna caspia, Didacna parallella 7610±60 7924-8117

СПб-1994 РМ nk1 Monodacna caspia, Dreissena polymorpha 7153±70 7927-8031

ЛУ-6134 РМ nk1 Dreissena polymorpha, Monodacna caspia, Didacna barbotdemarnyi 7680±80 7960-8178

МГУ-1611а РМ nk1 Dreissena polymorpha polymorpha 7300±100 7999-8199

ЛУ-8152 РМ nk1 Monodacna caspia, Dreissena polymorpha, Didacna barbotdemarnyi 8090±160 8311-8736

ЛУ-8154 РМ nk1 Monodacna caspia, Dreissena polymorpha, Didacna barbotdemarnyi 8300±170 8533-8996

МГУ-1611 ОМ nk1 - 8100±300 8637-9317

Примечание. МГУ - Московский государственный университет, ЛУ - Санкт-Петербургский государственный университет, СПб - Санкт-Петербургский педагогический университет, ИГ - Институт географии РАН; РМ - раковины моллюсков, ОМ - органический материал.

стический облик были близки современным. На последних этапах развития бассейна (начало и середина XX века) его заселила черноморская фауна, случайно (Mytilaster lineatus) и целенаправленно (Abra ovata) занесенная человеком.

Выводы:

- в строении голоценовой толщи осадков Северного Каспия отражены разномасштабные палеогеографические события голоцена: мангышлакская регрессия и новокаспийская трансгрессия, развивавшаяся стадийно. Они были вызваны изменениями климата разного масштаба и направленности;

- мангышлакская регрессия до -90 м имела место в бореальную (схема Блитта-Сернандера) эпоху раннего голоцена, характеризовавшуюся сравнительно высокой теплообеспеченностью и сухостью. Резкое кратковременное похолодание «8200 event» с одновременным усилением ариднос-ти вызвало максимальное снижение уровня бассейна в завершающую фазу регрессивной эпохи;

- в развитии новокаспийской трансгрессии выражены три трансгрессивные стадии: первая развивалась в эпоху теплого и влажного климата атлантического оптимума голоцена; вторая явилась откликом на эпоху позднесуббореального похолодания

и высокой увлажненности на Восточно-Европейской равнине; в развитии третьей стадии, охарактеризованной двумя группами дат 1700-1100 и 700360 л. н., хиатус между ними дает основание к предположению о снижении уровня Каспия в теплый сухой период средневековья, а вторая группа дат отвечает трансгрессивному подъему Каспия в прохладный и влажный климатический эпизод (малый ледниковый период);

- трансгрессивные стадии охарактеризованы разными малакофаунистическими сообществами: в раннем новокаспийском бассейне господствовали слабо-солоноватоводные виды при незначительном участии моллюсков рода Didacna; средняя стадия отличалась широким развитием моллюсков рода Didacna и появлением Cerastoderma glaucum; видовой состав поздней стадии аналогичен современному, на последних этапах ее развития появились черноморские виды Mytilaster lineatus (случайно занесен с судами в начале XX века) и Abra ovata (акклиматизирован в середине XX века для питания осетровых);

- регрессивные фазы с падением уровня до 9 м отвечали суббореальному термическому максимуму голоцена и этапу потепления и сокращения количества осадков в бассейне Волги.

Благодарности. Инженерно-геологические изыскания выполнены АО «Моринжгеология» (г. Рига) по проекту ООО «Лукойл». Фациально-литологический анализ выполнен при поддержке РФФИ (проект № 18-05-00684). Фаунистический и геохронологический анализы выполнены при поддержке РНФ (проект № 16-17-10103).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Абрамова Т.А. Реконструкция палеогеографических условий эпох четвертичных трансгрессий и регрессий Каспийского моря (по данным палеоботанических исследований). Авто-реф. дис. ... канд. геогр. н. М., 1974. 24 с.

Безродных Ю.П.. Делия С.В., Романюк Б.Ф., Федоров В.И., Сорокин В.М., Лукша В.Л. Мангышлакские отложения (голоцен) Северного Каспия // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2014. Т. 22. № 4. С. 88-108.

Болиховская Н.С. Эволюция климата и ландшафтов Нижнего Поволжья в голоцене // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2011. № 2. С. 13-27.

Борисова О.К. Ландшафтно-климатические изменения в голоцене // Изв. РАН. Сер. геогр. 2014. № 2. С. 5-20.

Букреева Г.Ф., Вронский В.А. Палиностратиграфия и палеогеография Каспийского моря в голоцене по результатам моделирования палеоклимата // Палинология в России. 1995. Т. 2. С. 12-25.

Варущенко С.И., Варущенко А.Н., Клиге Р.К. Изменение режима Каспийского моря и бессточных водоемов в палеовре-мени. М.: Наука, 1978. 238 с.

Величко А.А. Эволюционная география: проблемы и решения. М.: ГЕОС, 2012. 563 с.

Вронский В.А. Стратиграфия и палеогеография Каспийского моря в голоцене // Изв. РАН, серия геолог. 1987. № 2. С. 7382.

Климанов В.А., Хотинский Н.А., Благовещенская Н.В. Колебания климата за исторический период в центре Русской равнины // Изв. РАН. Сер. геогр. 1995. № 1. С. 89-96.

Маев Е.Г. Фазы мангышлакской регрессии Каспийского моря // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2009. № 1. С. 1520.

Новенко Е.Ю. Изменения растительности и климата центральной и восточной Европы в позднем плейстоцене и голоцене в межледниковые и переходные этапы климатических макроциклов. Автореф. дис. ... докт. геогр. н., 2016. 44 с.

Рычагов Г.И. Уровенный режим Каспийского моря за последние 10 000 лет // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1993. № 2. С. 38-49.

Свиточ А.А. Голоценовая история Каспийского моря и других окраинных бассейнов Европейской России: сравнительный анализ // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2011. № 2. С. 28-37.

Сорокин В.М., Янина В.М., Безродных Ю.П., Романюк Б.Ф. Строение, возраст и условия накопления новокаспийских отложений Северного Каспия // Вопросы геоморфологии и палеогеографии морских побережий и шельфа. М.: Географический факультет МГУ, 2017. С. 133-136.

ФедоровП.В. Плейстоцен Понто-Каспия. М.: Наука, 1978. 165 с.

Хотинский Н.А. Голоцен Северной Евразии. М.: Наука, 1977. 200 с.

Хрусталев Ю.П., Ковалев В.В. Основные этапы позднеп-лейстоценовой и голоценовой истории Северного Каспия // Палеогеография и геоморфология Каспийского региона в плейстоцене. М.: Наука, 1991. С. 106-116.

Янина Т.А., Свиточ А.А., Весселинг Ф.П. Биоразнообразие малакофауны Каспийского моря в голоцене // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2011. № 2. С. 38-48.

Alley R.B., Mayevski P.A., Sowers T. et al. Holocene climatic instability: a prominent, widespread event 8200 yr ago // Geology. 1997. № 25. P. 483-486.

Bezrodnykh Yu.P., Sorokin V.M. On the age of the Mangyshlakian deposits of the Northern Caspian Sea // Quaternary Research, 2016. № 85(2). P. 245-254.

Bolikhovskaya N.S., Kasimov N.S. The evolution of climate and landscapes of the lower Volga region during the Holocene // Geography. Environment. Sustainability, 2010. № 2(3). P. 78-97.

Danzeglocke U., Jöris O., Weninger B, CalPal_2007online. http://www.calpal_online.de/.

Hoogendoorn R.M., Boels J.F., Kroonenberg S.B., Simmons M.D., Aliyeva E., Babazadeh A.D., Huseynov D. Development of the Kura delta, Azerbaijan; a record of Holocene Caspian sea level changes // Marine Geology. 2005. № 222-223. P. 359-380.

Kroonenberg S.B., Abdurakhmanov G.M., Badyukova E.N., van den Borg K., Kalashnikov A., Kasimov N.S., Rychagov G.I., Svitoch A.A., Vonhof H.B., Wesselingh F.P. Solar-forced 2600 BP and Little Ice Age highstands of the Caspian Sea // Quaternary International. 2007. № 173-174. P. 137-143.

KroonenbergS.B., KasimovN.S., LychaginM.Yu. The Caspian Sea, a natural laboratory for sea-level change // Geography, Environment, Sustainability, 2008. № 1(1). P. 22-37.

Kuzmin Ya.V., Nevesskaya L.A., Krivonogov S.K., Burr G.S. Apparent 14C ages of the 'pre-bomb' shells and correction values (R, _R) for Caspian and Aral Seas (Central Asia) // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 2007. № 259. P. 463-466.

Leroy S.A.G. Palaeoenvironmental and palaeoclimatic changes in the Caspian Sea region since the Lateglacial from palynological analyses of marine sediment cores // Geography, Environment, Sustainability, 2010. № 2. P. 32-41.

Leroy S.A.G., TudrynA., ChalieF., Lopez-Merino L., Gasse F. From the Allemd to the mid-Holocene: palynological evidence from the south basin of the Caspian Sea // Quaternary Science Reviews. 2013. № 78. P. 77-97.

Mangerud J., Andersen S.T., Berglund B.E., Dorrner J.J. Quaternary stratigraphy of Norden, a proposal for terminology and classification // Boreas. 1974. № 3. P. 109-128.

Mann M.E., Zhang Z., Rutherford S. et al. Global signatures and dynamical origins of the little ice age and medieval climate anomaly // Science. 2013. № 326. P. 1256-1260.

Panin A., Fuzeina Yu., Karevskaya I., Sheremetskaya E. Mid-Holocene gullying indicating extreme hydroclimatic events in the centre of the Russian plain // Geographia Polonica. 2011. № 84. Special Issue. Part 1. P. 95-115.

Panin A., Matlakhova E. Fluvial chronology in the East European plain over the last 20 ka and its palaeohydrological implications // Catena. 2015. № 130. P. 46-61.

Richards K., Mudie P., Rochon A., Bolikhovskaya N., Hoogendoorn R., Verlinden V. Late Pleistocene to Holocene evolution of the Emba delta, Kazakhstan, and coastline of the northeastern Caspian Sea: Sediment, ostracods, pollen and dinoflagellate cyst records // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2017. № 468. P. 427-452.

Rychagov G.I. Holocene oscillations of the Caspian Sea, and forecasts based on palaeogeographical reconstructions // Quaternary International. 1997. № 41/42. P. 167-172.

Thomas E.R., Wolff E. W., Mulvaney R. et al. The 8.2 ka event from Greenland ice cores // Quaternary Science Reviews. 2007. № 26. P. 70-81.

Wanner H., Beer J., Butikofer J. et al. Mid- to Late Holocene climate change: an overview // Quaternary Science Reviews. 2007. № 27. P. 1791-1828.

Поступила в редакцию 10.04.2018 Принята к публикации 21.05.2018

Yu.P. Bezrodnykh1, T.A. Yanina2, V.M. Sorokin3, B.F. Romanyuk4

STRUCTURE OF THE HOLOCENE SEDIMENTARY SERIES OF THE NORTHERN CASPIAN SEA AS A REFLECTION OF CLIMATE AND SEA LEVEL CHANGES

Oscillations of the Caspian Sea level under climate changes of different scale and direction during the Holocene and their reflection in the structure of the sedimentary series of the Northern Caspian Sea area were studied through the analysis of two-frequency seismoacoustic profiles and the drill cores using lithological, malacofaunistic, and geochronological (radiocarbon) methods The analysis of the Holocene sedimentary series of the Northern Caspian Sea revealed palaeogeographic events of different scale, namely the Mangyshlak regression and the multiple-stage New Caspian transgression. Both resulted from climatic changes varying in scale and direction. The Mangyshlak regression down to -90 m occurred in the Boreal period (according to the Blytt-Sernander scheme) of the Early Holocene characterized by rather high level of heat supply and aridity. A short-term sharp cooling known as «8200 event» and a simultaneous increase in aridity resulted in the maximum drop of the Caspian Sea level at the final stage of the regression. The New Caspian transgression had three transgressive stages: the first one developed under warm and wet climate of the Holocene Atlantic optimum; the second one was a response to the Subboreal cooling and increasing moisture supply on the East European Plain; the third stage is characterized by two groups of dates 1700-1100 and 700-360 yr BP and the hiatus between them suggests a lower level of the Caspian Sea at the warm and dry medieval interval, while the second group of the dates corresponds to the Caspian Sea level rise during cool and wet climate of the Little Ice Age. The transgressive stages are characterized by different mollusk assemblages: slightly brackish-water species were dominant in the early New Caspian basin, the presence of Didacna genus mollusks was insignificant; the middle transgressive stage is noted for widely spread mollusks of Didacna genus and the advent of Cerastoderma glaucum; the species composition of the late transgressive stage is similar to the present-day one and at the latest stages of its evolution some of the Black Sea species appeared, such as Mytilaster lineatus (brought in by chance with ships in the early 20th century) and Abra ovata (acclimatized intentionally as a sturgeon feed in the mid-20"1 century). The regressive phases when the sea level went down to 9 m corresponded to the Subboreal thermal maximum of the Holocene and the period of warming and decreasing rainfall in the Volga drainage basin.

Key words: Northern Caspian Sea, Holocene, climate changes, sediment structure.

Acknowlegements. Engineering-geological research was executed by Morinzhgeologiya Company (Riga) within the project of the Lukoil Company. The facial-lithological analysis was financially supported by the Russian Foundation for Basic Research (project № 18-05-00684). Faunistic and geochronological analyses were financially supported by the Russian Science Foundation (project № 16-17-10103).

REFERENCES

Abramova T.A. Rekonstruktsiya paleogeograficheskih usloviy epoh chetvertichnyh transgressiy i regressiy Kaspiyskogo morya (po dannym paleobotanicheskih issledovaniy) [Reconstruction of paleogeographical conditions of the epochs of Quaternary transgressions and regressions of the Caspian Sea (by the data of paleobotanical research)]. Thes. of PhD in Geography dissert. M., 1974. 24 p. (in Russian).

Alley R.B., Mayevski P.A., Sowers T. et al. Holocene climatic instability: a prominent, widespread event 8200 yr ago // Geology. 1997. № 25. P. 483-486.

Bezrodnykh Yu.P., Delia S.V., Romanyuk B.F., Fedorov V.I., Sorokin V.M., Luksha V.L. Mangyshlakskiye otlozheniya (golotsen) Severnogo Kaspiya [Mangyshlakian deposits (Holocene) of the Northern Caspian Sea] // Stratigraphy. Geological correlation. 2014. V. 22. № 4. P. 88-108 (in Russian).

Bezrodnykh Yu.P., Sorokin V.M. On the age of the Mangyshlakian deposits of the Northern Caspian Sea // Quaternary Research. 2016. № 85(2). P. 245-254.

Bolikhovskaya N.S. Evolyutsiya klimatov i landshaftov Nizhnego Povolzhiya v golotsene [Evolution of climate and landscapes of the Lower Volga River area in the Holocene] // Vestnik Moskovskogo Unviersiteta. Ser. 5. Geographiya. 2011. № 2. P. 1327 (in Russian).

Bolikhovskaya N.S., Kasimov N.S. The evolution of climate and landscapes of the lower Volga region during the Holocene // Geography. Environment. Sustainability. 2010. № 2(3). P. 78-97.

Borisova O.K. Lanschaftno-klimaticheskie izmeneniya v golotsene [Landscape and climatic changes in the Holocene] // Izv. Russian Academy of Sciences. Ser. Geogr. 2014. № 2. P. 5-20 (in Russian).

Bukreeva G.F., Vronsky V.A. Palinostratigrafiya i paleogeografiya Kaspiyskogo morya v golotsene po rezultatam modelirovaniya paleoklimata [Palynostratigraphy and paleogeography of the Caspian Sea during the Holocene by results of the paleoclimate modeling] // Palynology in Russia. 1995. V. 2. P. 12-25 (in Russian).

1 Morinzhgeologiya, Riga, Latvia, Leading Geologist, PhD in Geology and Mineralogy; e-mail: officeRiga@morinzhgeologia.lv

2 Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography, Department of Geomorphology and Paleogeography, Professor; Laboratory of the Pleistocene Paleogeography, Head of the Laboratory, D.Sc. in Geography; e-mail: paleo@inbox.ru

3 Lomonosov Moscow State University, Geological Faculty, Department of Oil and Gas Sedimentology and Marine Geology, Professor, D.Sc. in Geology and Mineralogy; e-mail: vsorok@rambler.ru

4 Morinzhgeologiya, Riga, Latvia, Geologist, PhD in Geology and Mineralogy; e-mail: officeRiga@morinzhgeologia.lv

Danzeglocke U., Jöris O., Weninger B, CalPal_2007online. http://www.calpal_online.de/.

Fedorov P. V. Pleystotsen Ponto-Kaspiya [Pleistocene of the Ponto-Caspian Sea]. M.: Nauka, 1978. 165 p. (in Russian).

Hotinsky N.A. Golotsen Severnoy Evrazii [Holocene of the Northern Eurasia]. M.: Nauka, 1977. 200 p. (in Russian).

Hoogendoorn R.M., Boels J.F., Kroonenberg S.B., Simmons M.D., Aliyeva E., Babazadeh A.D., Huseynov D. Development of the Kura delta, Azerbaijan; a record of Holocene Caspian Sea level changes // Marine Geology. 2005. № 222-223. P. 359-380.

Khrustalyov Yu.P., Kovalyov V.V. Osnovnye etapy pozdnepleistotsenovoi i golotsenovoi istorii Severnogo Kaspiya [The main stages of the late Pleistocene and Holocene history of the Northern Caspian Sea] //Paleogeography and geomorphology of the Caspian region during the Pleistocene]. M.: Nauka, 1991. P. 106116 (in Russian).

Klimanov V.A., Hotinsky N.A., Blagoveshchenskaya N.V. Kolebaniya klimata za istoricheskiy period v tsentre Russkoy ravniny [Fluctuations of climate for the historical period in the center of East European Plain] // Izv. Russian Academy of Sciences. Ser. Geogr. 1995. № 1. P. 89-96 (in Russian).

Kroonenberg S.B., Abdurakhmanov G.M., Badyukova E.N., van den Borg K., Kalashnikov A., Kasimov N.S., Rychagov G.I., Svitoch A.A., Vonhof H.B., Wesselingh F.P. Solar-forced 2600 BP and Little Ice Age highstands of the Caspian Sea // Quaternary International. 2007. № 173-174. P. 137-143.

KroonenbergS.B., KasimovN.S., LychaginM.Yu. The Caspian Sea, a natural laboratory for sea-level change // Geography, Environment, Sustainability. 2008. № 1(1). P. 22-37.

Kuzmin Ya.V., Nevesskaya L.A., Krivonogov S.K., Burr G.S. Apparent 14C ages of the 'pre-bomb' shells and correction values (R, _R) for Caspian and Aral Seas (Central Asia) // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 2007. № 259. P. 463-466.

Leroy S.A.G. Palaeoenvironmental and palaeoclimatic changes in the Caspian Sea region since the Lateglacial from palynological analyses of marine sediment cores // Geography, Environment, Sustainability. 2010. № 2. P. 32-41.

Leroy S.A.G., Tudryn A., ChalieF., Lopez-Merino L., Gasse F. From the Allermd to the mid-Holocene: palynological evidence from the south basin of the Caspian Sea // Quaternary Science Reviews. 2013. № 78. P. 77-97.

Maev E.G. Fazy mangyschlakskoy regressii Kaspiyskogo morya [Phases of the Mangyshlak regression of the Caspian Sea] // Vestnik Moskovskogo Unviersiteta. Ser. 5. Geographiya. 2009. № 1. P. 15-20 (in Russian).

Mangerud J., Andersen S.T., Berglund B.E., Dorrner J.J. Quaternary stratigraphy of Norden, a proposal for terminology and classification // Boreas. 1974. № 3. P. 109-128.

Mann M.E., Zhang Z., Rutherford S. et al. Global signatures and dynamical origins of the little ice age and medieval climate anomaly // Science. 2013. № 326. P. 1256-1260.

Novenko E.Yu. Izmeneniya rastitelnosti i klimata tsentralnoy i vostochnoy Evropy v pozdnem pleistotsene i golotsene v mezhlednikovye i perehodnye etapy klimaticheskih macrotsiklov [Changes of vegetation and climate of the Central and Eastern Europe during the late Pleistocene and the Holocene in the interglacial and

transitional stages of climatic macrocycles]. Thes. of the Dr. Sci. in Geography dissert. M., 2016. 44 p. (in Russian).

Panin A., Fuzeina Yu., Karevskaya I., Sheremetskaya E. Mid-Holocene gullying indicating extreme hydroclimatic events in the centre of the Russian Plain // Geographia Polonica. 2011. № 84. Special Issue. Part 1. P. 95-115.

Panin A., Matlakhova E. Fluvial chronology in the East European plain over the last 20 ka and its palaeohydrological implications // Catena. 2015. № 130. P. 46-61.

Richards K., Mudie P., Rochon A., Bolikhovskaya N., Hoogendoorn R., Verlinden V. Late Pleistocene to Holocene evolution of the Emba delta, Kazakhstan, and coastline of the northeastern Caspian Sea: Sediment, ostracods, pollen and dinoflagellate cyst records // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2017. № 468. P. 427-452.

Rychagov G.I. Urovenny rezhim Kaspiyskogo morya during the last 10 000 let [Sea level mode of the Caspian Sea for the last 10 000 years] // Vestnik Moskovskogo Unviersiteta. Ser. 5. Geographiya. 1993. № 2. P. 38-49 (in Russian).

Rychagov G.I. Holocene oscillations of the Caspian Sea, and forecasts based on palaeogeographical reconstructions // Quaternary International. 1997. № 41/42. P. 167-172.

Sorokin V.M., Yanina T.A., Bezrodnykh Yu.P., RomanyukB.F. Stroyeniye, vozrast i usloviya nakopleniya novokaspiyskih otlozheniy Severnogo Kaspiya [Structure, age and conditions of accumulation of the New Caspian deposits of the Northern Caspian Sea] // Questions of geomorphology and paleogeography of sea coasts and shelf. M.: Geographical faculty of MSU, 2017. P. 133136 (in Russian).

Svitoch A.A. Golotsenovaya istoriya Kaspiyskogo morya i drugih okrainnyh basseinov Evropeiskoy Rossii: sravnitelniy analiz [Holocene history of the Caspian Sea and other opened basins of the European Russia: comparative analysis] // Vestnik Moskovskogo Unviersiteta. Ser. 5. Geographiya. 2011. № 2. P. 2837 (in Russian).

Thomas E.R., WolffE.W., Mulvaney R. et al. The 8,2 ka event from Greenland ice cores // Quaternary Science Reviews. 2007. № 26. P. 70-81.

Varushchenko S.I., Varushchenko A.N., Klige R.K. Izmenenie rezhima Kaspiyskogo morya i besstochnykh vodoemov v paleovremeni [Change of the mode of the Caspian Sea and drainless reservoirs in paleotime]. M.: Nauka, 1978. 238 p. (in Russian).

Velichko A.A. Evolutsionnaya geografiya: problemy i rescheniya [Evolutionary geography: problems and decisions]. M.: GEOS, 2012. 563 p. (in Russian).

Vronsky V.A. Stratigrafiya i paleogeografiya Kaspiyskogo morya v golotsene [Stratigraphy and paleogeography of the Caspian Sea during the Holocene] // Izv. Russian Academy of Sciences. Ser. Geol. 1987. № 2. P. 73-82 (in Russian).

Wanner H., Beer J., Butikofer J. et al. Mid- to Late Holocene climate change: an overview // Quaternary Science Reviews. 2007. № 27. P. 1791-1828.

Yanina T.A., Svitoch A.A., Wesselingh F.P. Bioraznoobraziye malakofauny Kaspiyskogo morya v golotsene [Biodiversty of malacofauna of the Caspian Sea in the Holocene] // Vestnik Moskovskogo Unviersiteta. Ser. 5. Geographiya. 2011. № 2. P. 3848 (in Russian).

Received 10.04.2018 Accepted 21.05.2018