Лёсс ( США : / ˈlɛs , ˈlʌs , ˈl oʊ.əs / , Великобритания : / ˈl oʊ.əs , ˈlɜːs / ; от немецкого : Löss [lœs] ) — обломочный , преимущественно илисто-размерный осадок , который образуется в результате накопления переносимой ветром пыли . [ 1 ] Десять процентов площади суши Земли покрыто лёссами или подобными отложениями . [ 2 ]
Лёсс — это перигляциальный или эоловый (переносимый ветром) осадок, определяемый как накопление 20% или менее глины с балансом примерно равных частей песка и ила (с типичным размером зерна от 20 до 50 микрометров), [3] [4] часто неплотно сцементированный карбонатом кальция . Обычно они однородны и высокопористы и имеют вертикальные капилляры, которые позволяют осадку растрескиваться и образовывать вертикальные обрывы .
Лессы однородны; пористы ; рыхлые ; бледно-желтые или темно-желтые ; слегка связные; обычно не слоисты ; и часто известковые . Зерна лесса угловатые , с небольшой полировкой или округлостью, и состоят из кварца , полевого шпата , слюды или других минеральных кристаллов. Лессы описываются как богатые, пылевидные почвы. [5]
Отложения лёсса могут быть очень толстыми: более ста метров в районах Северо-Западного Китая и десятки метров в некоторых частях Среднего Запада Соединенных Штатов. Лёссы обычно встречаются в виде пластовых отложений, которые покрывают сотни квадратных километров. Отложения часто имеют толщину в десятки метров. Лёссы часто имеют крутые или вертикальные грани. [6] Поскольку зерна угловатые, лёссы часто стоят в насыпях в течение многих лет, не оседая . Этот тип почвы имеет «вертикальный расщепление», и, таким образом, его можно легко выкапывать, чтобы сформировать пещерные жилища, что является популярным методом создания человеческих жилищ в некоторых частях Китая. Однако лёссы легко подвергаются эрозии.
В нескольких районах мира образовались лессовые хребты , которые были выровнены с преобладающими ветрами во время последнего ледникового максимума . В Америке их называют « хребтами паха », а в Европе — «хребтами греда». Образование этих лессовых дюн объясняется сочетанием ветровых и тундровых условий.
Слово лёсс , с коннотациями происхождения от накопления ветром, было введено в английский язык из немецкого Löss , которое можно проследить до швейцарского немецкого языка и является родственным английским словам loose и немецким los . [7] Впервые оно было применено к лёссам долины реки Рейн около 1821 года. [8] [9]
Термин «лёсс» был впервые описан в Центральной Европе Карлом Цезарем фон Леонгардом (1823–1824) [10] , который сообщил о желтовато-коричневых илистых отложениях вдоль долины Рейна около Гейдельберга . [1] Чарльз Лайель (1834) ввел этот термин в широкое употребление, наблюдая сходство между «лёссом» и его производными вдоль лёссовых обрывов на Рейне и в Миссисипи . [1] В то время считалось, что желтовато-коричневые илистые отложения имеют речное происхождение и были отложены крупными реками. [1] Эоловое происхождение лёссов было признано позже (Virlet D'Aoust 1857), [11] особенно благодаря убедительным наблюдениям за лёссами в Китае Фердинандом фон Рихтгофеном (1878). [1] [12] С тех пор было опубликовано огромное количество статей, посвященных формированию лессов и последовательностям лесс/ палеопочва (старая почва, погребенная под отложениями) как архивам изменений климата и окружающей среды. [1] Эти работы по сохранению водных ресурсов широко проводились в Китае, и исследование лессов в Китае продолжается с 1954 года. [33]
Много усилий было вложено в установление региональной и локальной стратиграфии лесса и их корреляций (Kukla 1970, 1975, 1977). [13] [14] [15] Однако даже хроностратиграфическое положение последней межледниковой почвы, коррелирующей с морской изотопной подстадией 5e, было предметом споров из-за отсутствия надежного и надежного численного датирования, как это обобщено, например, Zöller et al. (1994) [16] и Frechen et al. (1997) [17] для австрийской и венгерской стратиграфии лесса соответственно. [1]
С 1980-х годов стали доступны методы датирования с использованием термолюминесценции (TL), оптически стимулированной люминесценции (OSL) и инфракрасной стимулированной люминесценции (IRSL), что дает возможность датировать время отложения лесса (пыли), т. е. время, прошедшее с момента последнего воздействия дневного света на минеральные зерна. [1] За последнее десятилетие люминесцентное датирование значительно улучшилось благодаря новым методологическим усовершенствованиям, особенно разработке протоколов регенерации с использованием одной аликвоты (SAR) (Murray & Wintle 2000) [18], что привело к получению надежных возрастов (или оценок возраста) с точностью до 5 и 10% для последних ледниковых записей. [1] Совсем недавно люминесцентное датирование также стало надежным методом датирования предпоследнего и предпоследнего ледникового лёсса (например, Thiel et al. 2011, [19] Schmidt et al. 2011) [20], что позволяет проводить надежную корреляцию последовательностей лёсса/палеопочвы по крайней мере для последних двух межледниковых/ледниковых циклов по всей Европе и Северному полушарию (Frechen 2011). [1] [21] Кроме того, численное датирование обеспечивает основу для количественного исследования лёсса с применением более сложных методов для определения и понимания прокси-данных с высоким разрешением, включая содержание палеопыли в атмосфере, изменения моделей атмосферной циркуляции и ветровых систем, палеоосадки и палеотемпературу. [1]
Помимо методов люминесцентного датирования, за последние десятилетия возросло использование радиоуглеродного датирования в лессе. Достижения в методах анализа, инструментах и уточнениях калибровочной кривой радиоуглерода позволили получить надежные возрасты из лессовых отложений за последние 40–45 тыс. лет. Однако использование этого метода основано на поиске подходящего органического материала in situ в отложениях, таких как древесный уголь, семена, гранулы дождевых червей или раковины улиток. [22] [23] [24]
По мнению Пая (1995), [25] для образования лёсса необходимы четыре основных условия: источник пыли, достаточная энергия ветра для переноса пыли, подходящая площадь накопления и достаточное количество времени. [1]
Перигляциальный (ледниковый) лесс образуется из пойм ледниковых разветвленных рек , которые несли большие объемы талой ледниковой воды и осадков от ежегодного таяния континентальных ледниковых щитов и горных ледяных шапок весной и летом. Осенью и зимой, когда таяние ледниковых щитов и ледяных шапок прекращалось, поток талой воды по этим рекам либо прекращался, либо значительно сокращался. В результате этого большие части ранее затопленных и лишенных растительности пойм этих разветвленных рек высохли и подверглись воздействию ветра. Поскольку поймы состоят из осадков, содержащих высокое содержание измельченного ледником мукообразного ила и глины , они были очень восприимчивы к размыванию их ила и глины ветром. После того, как их увлекал ветер, частицы затем откладывались по ветру. Отложения лёсса, обнаруженные по обеим сторонам аллювиальной долины реки Миссисипи, являются классическим примером перигляциального лёсса. [26] [27]
В четвертичном периоде лесс и лессовидные отложения формировались в перигляциальных условиях на территориях срединно-континентальных щитов в Европе и Сибири, а также на окраинах высоких горных хребтов, как в Таджикистане , и на полузасушливых окраинах некоторых равнинных пустынь, как в Китае. [1]
В Англии перигляциальный лёсс также известен как кирпичная земля .
Неледниковый лесс может образовываться в пустынях , на дюнных полях , в озерах-плаях и из вулканического пепла .
Некоторые типы неледникового лёсса: [28]
Толстые китайские лессовые отложения представляют собой неледниковый лесс, принесенный ветром из пустынь северного Китая. [30] Лесс, покрывающий Великие равнины Небраски , Канзаса и Колорадо , считается неледниковым пустынным лессом. [26] Неледниковый пустынный лесс также встречается в Австралии [ 31] и Африке. [27]
Лесс имеет тенденцию развиваться в очень плодородные почвы. При соответствующих климатических условиях это одна из самых сельскохозяйственно продуктивных территорий в мире. [32]
Почвы, подстилаемые лессом, как правило, чрезмерно дренированы. Мелкие зерна быстро выветриваются из-за большой площади поверхности, что делает почвы, полученные из лесса, богатыми. Теория гласит, что плодородие лессовых почв в значительной степени обусловлено катионообменной емкостью (способностью растений поглощать питательные вещества из почвы) и пористостью (воздушным пространством в почве). Плодородие лесса не обусловлено содержанием органических веществ, которое, как правило, довольно низкое, в отличие от тропических почв, которые получают свое плодородие почти полностью из органических веществ.
Даже хорошо управляемые лессовые сельскохозяйственные угодья могут подвергаться резкой эрозии , превышающей 2,5 кг/м2 в год. В Китае лессовые отложения , которые придают Желтой реке ее цвет, обрабатывались и давали феноменальные урожаи на протяжении более тысячи лет. Ветры подхватывают частицы лесса, способствуя проблеме загрязнения азиатской пылью . Крупнейшее месторождение лесса в Соединенных Штатах , которое является Лессовыми холмами вдоль границы Айовы и Небраски , пережило интенсивное земледелие и плохие методы ведения сельского хозяйства . В течение почти 150 лет это лессовое месторождение обрабатывалось отвальными плугами и вспахивалось осенью, оба метода были сильно эрозионными. Иногда оно подвергалось эрозии со скоростью более 10 килограммов на квадратный метр в год. Сегодня это лессовое месторождение обрабатывается как с низкой обработкой, так и без обработки во всех областях и агрессивно террасируется . [ требуется ссылка ]
Область многочисленных лессовых отложений простирается от южного Таджикистана до Алматы , Казахстан . [33]
Лёссовое плато ( упрощённый китайский :黄土高原; традиционный китайский :黃土高原; пиньинь : Huángtǔ Gāoyuán ), также известное как плато Хуанту, представляет собой плато , которое занимает площадь около 640 000 км 2 вокруг верхнего и среднего течения реки Хуанхэ в Китае . Река Хуанхэ была так названа потому, что лёсс, образующий её берега, придавал воде желтоватый оттенок. [34] Почва этого региона была названа «самой сильно эродируемой почвой на земле». [35] Лёссовое плато и его пыльная почва покрывают почти всю территорию провинций Шаньси , Шэньси и Ганьсу ; Нинся-Хуэйский автономный район и части других. [ требуется ссылка ]
Лессовые отложения различной толщины (от дециметра до нескольких десятков метров) широко распространены на европейском континенте. [22] Североевропейский лессовый пояс простирается от южной Англии и северной Франции до Германии, Польши и южной Украины, а отложения характеризуются сильным влиянием перигляциальных условий. [36] Юго-восточноевропейский лесс в основном отлагается в платообразных ситуациях в бассейнах Дуная , вероятно, из системы реки Дунай. [37] [38] [39] В юго-западной Европе перемещенные производные лесса в основном ограничены долиной Эбро и центральной Испанией. [40] [41]
Лессовые холмы Айовы обязаны своим плодородием верхним слоям прерий , сформированным за 10 000 лет постледникового накопления богатого органикой гумуса в результате устойчивого лугового биома . Когда ценный верхний слой почвы горизонта А размывается или деградирует, лежащая под ним лессовая почва становится бесплодной и требует добавления удобрений для поддержки сельского хозяйства .
Лесс вдоль реки Миссисипи около Виксбурга, штат Миссисипи , состоит из трех слоев. Лесс Пеории , лесс острова Сицилия и лесс хребта Кроули накапливались в разные периоды времени в плейстоцене . Древние почвы, называемые палеосолями , образовались на вершине лесса острова Сицилия и лесса хребта Кроули . Самый нижний лесс, лесс хребта Кроули, накопился в конце иллинойского этапа . Средний лесс, лесс острова Сицилия, накопился в начале висконсинского этапа . Самый верхний лесс, лесс Пеории, в котором образовалась современная почва, накопился в конце висконсинского этапа. Останки животных включают наземных брюхоногих моллюсков и мастодонтов . [43]
Обширные области лёсса встречаются в Новой Зеландии, включая Кентерберийские равнины [44] и полуостров Банкс . [45] [46] Основы стратиграфии лёсса были введены Джоном Хардкаслом в 1890 году. [47] [ необходим непервичный источник ]
Большая часть Аргентины покрыта лессом. В Аргентине обычно выделяют две области лёсса: неотропический лёсс к северу от 30° южной широты и пампейский лёсс. [48]
Неотропический лесс состоит из ила или илистой глины. По сравнению с пампейским лессом неотропический лесс беден кварцем и карбонатом кальция . Некоторые ученые считают, что источником этого лесса являются области флювиогляциальных отложений в предгорьях Анд, образованных Патагонским ледниковым щитом . Другие исследователи подчеркивают важность вулканического материала в неотропическом лессе. [48]
Пампасный лёсс песчаный или состоит из илистого песка. [48]
В этой статье использован текст CC-BY-3.0 из справочника «Лёсс в Европе: гостевая редакция». [1]
