Первые ¹⁰Be датировки позднеголоценовых морен ледников Кашкаташ и Ирик, Северный Кавказ

Мы представляем 11 датировок морен ледников Ирик и Кашкаташ, выполненных на основе анализа космогенных изотопов (10Be). С помощью космических снимков и карт установлен положение фронта ледника Ирик в 2022, 2015, 1997, 1987, 1957, 1945, 1930-х, 1887-1890 гг. и около 1600 лет назад. Три датировки по бериллию-10 (1.57 ± 0.23, 1.63 ± 0.23, 1.68 ± 0.24 тыс. л.н.), которые имеют близкие значения, позволили впервые идентифицировать морену и определить возраст значительного наступания ледника Ирик, которое произошло около 1600–1700 л.н. Это наступание по своим масштабам превосходило размеры ледника в максимум малого ледникового периода. Морена этого возраста расположена в 260 м от того положения конца ледника, которое было зафиксировано на карте военных топографов в 1887–1890 гг. Между положением фронта в конце XIX в. и мореной, сформировавшейся 1600 л.н., прослеживаются следы размытых моренных валов, возможно, нескольких стадий наступания, в том числе, максимума МЛП. В период между продвижением 1.6–1.7 тыс. лет назад и 2022 г. н.э. высота фронта ледника Ирик увеличилась на 520 м (с 2490 до 3010 м над уровнем моря). У ледника Кашкаташ удалось идентифицировать несколько наступаний путем космогенного датирования береговых морен. Наиболее достоверно датировано наступание между 700 и 800 л.н., для которого получено четыре близкие датировки по бериллию-10 (0.70 ± 0.11, 0.72 ± 0.11, 0.77 ± 0.11, 0.82 ± 0.18 тыс. л.н.) в комплексе морен, расположенных по левому борту долины. К сожалению, положение конечной морены, соответствующей этой стадии наступания, установить не удалось. Эти датировки морены ледника Кашкаташ подтвердили представления о наступании первой фазы малого ледникового периода, которое ранее было датировано по 10Be на южном макросклоне Кавказа у ледника Чалаати (0.67 ± 0.1, 0.79 ± 0.08 тыс. л.н.) (Tielidze et al., 2020). Примерно тот же возраст имеет и морена ледника Донгуз-Орун на северном макросклоне Кавказа, в Приэльбрусье, также датированная по 10Ве (одна дата – 0.77 ± 0.1 тыс. л.н.) (Solomina et al., 2018). Согласно реконструкции условий теплообеспеченности по озерным отложениям оз. Каракель (долина Теберды), на этот период на Кавказе приходится окончание средневекового оптимума и начало малого ледникового периода, маркированное резким похолоданием около 1250 г. н.э. В том же комплексе морен у ледника Кашкаташ датированы наступания 0.53 ± 0.13, 0.25 ± 0.04, 0.16 ± 0.02 и 0.14 ± 0.02 тыс. л.н. Масштабы этих наступаний были примерно одинаковыми. Мы сравнили эти новые датировки с датировками морен по древесно-кольцевыми и лихенометрическим данным. Новые данные о наступаниях малого ледникового периода ледников Кашкаташ и Ирик хорошо согласуются с историческими и биоиндикационными датировками морен малого ледникового периода, полученными ранее. Наступание 1600-1700 лет назад совпадает с периодом повышенной обводненности котловины озера Гарабаши, который выделен по данным стратиграфии и радиоуглеродного анализа отложений озера. Установлено сходство хронологии колебаний ледников Ирик и Кашкаташ за последние 1600 лет с реконструкциями колебаний ледников в Альпах. Наступания ледников 700 и 1600–1700 л.н. несколько превосходили масштабы наступаний максимума МЛП в XIX в., но, в целом, диапазон колебаний ледников в первом и во втором тысячелетии новой эры был сопоставимым, что свидетельствует о сходных по масштабу колебаний климата, их вызывавших.

1. Alexandrin M.Y., Solomina O.N., Darin A.V. Variations of heat availability in the Western Caucasus in the past 1500 years inferred from a high-resolution record of bromine in the sediment of Lake Karakel. Quatern. International. 2023. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2023.05.020

2. Altberg V.J.O Sostoyanii lednikov Elbrusa i Glavnogo Kavkazskogo khrebta v basseine reki Baksan v period 1925– 1927 godov. About the state of glaciers of Elbrus and the Greater Caucasus mountain range in the basin of Baksan River during 1925–1927. Ottisk iz Izvestij GGI. Proc. of the State Hydrological Institute. 1928, 22:79 –89. [In Russian].

3. Arnold M., Merchel S., Bourlès D.L., Braucher R., Benedetti L., Finkel R.C., Aumaître G., Gottdang A., Klein M. The French accelerator mass spectrometry facility ASTER: improved performance and developments Nuclear Instrumentation Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2010, 268: 1954–1959.

4. Balco G. Contributions and unrealized potential contributions of cosmogenic-nuclide exposure dating to glacier chronology, 1990–2010. Quaternary Science Reviews. 2011, 30 :3–27.

5. Balco G. Glacier Change and Paleoclimate Applications of Cosmogenic-Nuclide Exposure Dating. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 2020, 48 (1): 21– 48. https://doi.org/10.1146/annurev-earth-081619-05260

6. Balco G, Stone J.O, Lifton N.A, Dunai T.J. A complete and easily accessible means of calculating surface exposure ages or erosion rates from 10Be and 26Al measurements. Quat Geochronol. 2008, 3: 174–195.

7. Baume O., Marcinek J. Gletscher und Landschaften des Elbrusgebietes. Die Lawienentatigkeit. Verlag Gotha, Gotha. 1998 [In German].

8. Borchers Brian, Marrero S., Balco G., Caffee M., Goehring B., Lifton N., Nishiizumi K., Phillips F., Schaefer J., Stone J. Geological calibration of spallation production rates in the CRONUS-Earth project. Quaternary Geochronology. 2016, 31: 188–198.

9. Bush N.A.O Sostoyanii lednikov severnogo sklona Kavkaza v 1907, 1909, 1911 i 1913 godah. About state of glaciers of the Northern slope of the Caucasus in 1907, 1909, 1911 and 1913. Izvestiya Imperatorskogo geograficheskogo obschestva po obschey geografii. IRGO notes on general geography. 1914, 50 (5–9): 461–510 [In Russian].

10. Büntgen U., Myglan V.S., Ljungqvist F.C., McCormick M., Di Cosmo N., Sigl M., Kirdyanov A.V. Cooling and societal change during the Late Antique Little Ice Age from 536 to around 660 AD. Nature geoscience. 2016, 9 (3): 231–236. https://doi.org/10.1038/ngeo2652

11. Bushueva I.S., Solomina O.N., Jomelli V. History of Alibek Glacier based on Earth remote sensing images, bioindication and cosmogenic (14C and 10Be). Led i Sneg. Snow and Ice. 2015, 55 (3): 97–106. [In Russian]. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2015-3-97-106

12. Bushueva I.S., Solomina O.N. Kolebaniya lednika Kashkatash za poslednie chetire stoletiya po kartograficheskim, dendrohronologicheskim i lichenometricheskim dannim. Fluctuations of Kashkatash Glacier over last 400 years using cartographical, dendrochronological and lichonometrical data. Led i sneg. Ice and Snow. 2012, 2 (118): 121–130 [In Russian]. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2012-2-121-130

13. Braucher R., Guillou V., Bourlès D.L., Arnold M., Aumaître G., Keddadouche K., Nottoli E. Preparation of Aster inhouse 10Be/9Be standard solutions. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2015, 361: 335–340.

14. Chmeleff J., von Blanckenburg F., Kossert K., Jakob D. Determination of the 10Be half-life by multicollector ICP-MS and liquid scintillation counting. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 2010, Sect. B 268 (2), 192– 199. https://doi.org/.09.012 https://doi.org/10.1016/j.nimb.2009

15. Deline P., Orombelli G. Glacier fluctuations in the western Alps during the Neoglacial, as indicated by the Miage morainic amphitheatre (Mont Blanc massif, Italy). Boreas. 2005, 34: 456–467. https://doi.org/10.1080/03009480500231369

16. Dolgova E. June–September temperature reconstruction in the Northern Caucasus based on blue intensity data. Dendrochronologia. 2016, 39: 17–23. https://doi.org/10.1016/j.dendro.2016.03.002

17. Grachev A.M., Novenko E.Y., Grabenko E.A., Alexandrin M.Y., Zazovskaya E.P., Konstantinov E.A., Solomina O.N. The Holocene paleoenvironmental history of Western Caucasus (Russia) reconstructed by multiproxy analysis of the continuous sediment sequence from Lake Khuko. The Holocene. 2021, 31 (3): 368– 379. https://doi.org/10.1177/0959683620972782

18. Grove J.M. Little Ice Ages: Ancient and Modern. 2004. Vol. 1 and 2, 2nd ed. London, New York: Routledge. https://doi.org/10.1017/S0016756805400771

19. Holzhauser H., Magny M., Zumbühl H.J. Glacier and lakelevel variations in west-central Europe over the last 3500 years. Holocene. 2005, 15 (6): 789–801. https://doi.org/10.1191/0959683605hl853ra

20. Hormes A., Müller B.U., Schlüchter C. The Alps with little ice: evidence for eight Holocene phases of reduced glacier extent in the Central Swiss Alps. The Holocene. 2001: 255–265. https://doi.org/10.1191/095968301675275728

21. Jomelli V., Grancher D., Naveau P., Cooley D., Brunstein D. Assessment study of lichenometric methods for dating surfaces. Journ. of Geomorphology. 2007, 86 (1–2): 131–143. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2006.08.010

22. Jomelli V., Francou B. Comparing characteristics of rockfall talus and snow avalanche landforms in an alpine environment using a new methodological approach. Geomorphology. 2000, 35: 181–192.

23. Katalog lednikov SSSR. USSR Glacier Inventory. V. 8. North Caucasus. Pt. 5. Basins of Malka and Baksan rivers. Leningrad: Hydrometeoizdat, 1970: 145 p. [In Russian].

24. Korschinek Gunther, Bergmaier A., Faestermann T., Gerstmann U.C., Knie K., Rugel G., Wallner A. A new value for the half-life of 10Be by heavy-ion elastic recoil detection and liquid scintillation counting. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2010, 268 (2): 187–191.

25. Kovalev P.V. Sovremennoe oledenenie basseina reki Baksan. Modern glaciation of the Baksan River basin. Materiali kavkazskoi ekspedicii po programme MGG. Data of Caucasian expedition by the program of International Geophysical Year. 1961, 2: 3–106 [In Russian].

26. Le Roy M., Nicolussi K., Deline P., Astrade L., Edouard J.L., Miramont C., Arnaud F. Calendar-dated glacier variations in the Western European Alps during the Neoglacial: the Mer de Glace record, Mont Blanc massif. Quaternary Science Reviews. 2015, 108: 1–22. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2014.10.033

27. Lifton N., Sato T., Dunai T.J. Scaling in situ cosmogenic nuclide production rates using analytical approximations to atmospheric cosmic-ray fluxes. Earth Planet. Sci. Lett. 2014, 386: 149–160. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2013.10.052

28. Martin L.C.P., Blard P.H., Balco G., Lavé J., Delunel R., Lifton N., Laurent V. The CREp program and the ICE-D production rate calibration database: A fully parameterizable and updated online tool to compute cosmic-ray exposure ages. Quaternary geochronology. 2017, 38: 25–49.

29. Merchel S., Arnold M., Aumaître G., Benedetti L., Bourlès D.L., Braucher R., Alfimov V., Freeman S.P.H.T., Steier P., Wallner A. Towards more precise 10Be and 36Cl data from measurements at the 10−14 level: Influence of sample preparation. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2008, 266 (22): 4921–4926. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2008.07.031

30. Military Topographers Map, 1887–1890. 1:42 000, Office of military topographers, 4th Cartographic Factory Geokartprom, Rostov-Don.

31. Murari M.K., Owen L.A., Dortch J.M., Caffee M.W., Dietsch C., Fuchs M., Haneberg W.C., Sharma M.C., TownsendSmall A. Timing and climatic drivers for glaciation across monsoon-influenced regions of the HimalayanTibetan orogen. Quaternary Science Reviews. 2014, 88C: 159–182. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2014.01.013

32. Nicolussi K., Roy M.L., Schlüchter C., Stoffel M., Wacker L. The glacier advance at the onset of the Little Ice Age in the Alps: New evidence from Mont Miné and Morteratsch glaciers. The Holocene. 2022, 32 (41): 09596836221088247. https://doi.org/10.1177/09596836221088247

33. Oledenenie El’brusa. Elbrus glaciations / Ed. G.K. Tushinskiy. Moscow: MSU, 1968: 345 p. [In Russian].

34. Uppala, Sakari M., Kållberg P.W., Adrian J., Simmons U. Andrae V., Bechtold Da Costa, Fiorino M., Gibson J.K. The ERA-40 re-analysis. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society: A journal of the atmospheric sciences, applied meteorology and physical oceanography. 2005, 131 (612): 2961–3012.

35. Prirodnye processy na territorii Kabardino-Balkarii. Environmental processes in the territory of KabardinoBalkaria. Moscow–Nal’chik: RAS, 2004: 438 p. [In Russian].

36. Schimmelpfennig I., Schaefer J.M., Akçar N., Koffman T., Ivy-Ochs S., Schwartz R., Schlüchter C. A chronology of Holocene and Little Ice Age glacier culminations of the Steingletscher, Central Alps, Switzerland, based on high-sensitivity beryllium-10 moraine dating. Earth and Planetary Science Letters. 2014, 393: 220–230. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2014.02.046

37. Shishkov V.A., Kuderina T.M., Mikhalenko V.N., Kuzmenkova N.V., Zazovskaya E.P., Solomina O.N. Garabashi lake as a paleoarchive (Elbrus area, Caucasus). Geophysical Research Abstracts. 2019, 21. EGU2019-15885-2. EGU General Assembly. CC Attribution 4.0 license.

38. Seinova I.B., Zolotarev E.V. Ledniki i seli Prielbrusiya. Glaciers and debris flows of vicinity of the Mt. Elbrus. Moscow: Nauchnyj mir. The scientific world. 2001 [In Russian].

39. Solomina O.N., Alexandrovskiy A.L., Zazovskaya E.P., Konstantinov E.A., Shishkov V.A., Kuderina T.M., Bushueva I.S. Late-Holocene advances of the Greater Azau Glacier (Elbrus area, Northern Caucasus) revealed by 14C dating of paleosols. The Holocene. 2022, 32 (5): 468– 481. https://doi.org/10.1177/09596836221074029

40. Solomina O.N., Bushueva I.S., Polumieva P.D., Dolgova E.A., Dokukin M.D. History of the Donguz-Orun Glacier from bioindication, historical, cartographic sources and remote sensing data. Led i Sneg. Ice and Snow. 2018, 58 (4): 448–461 [In Russian]. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2018-4-448-461

41. Solomina O.N., Bushueva I.S., Dolgova E.A., Jomelli V., Alexandrin M.J., Mikhalenko V.N., Matskovsky V.V. Glacier variations in the Northern Caucasus compared to climatic reconstructions over the past millennium. Glob. Planet change. 2016, 140: 28–58. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2016.02.008

42. Solomina O.N., Bushueva I.S., Volodicheva N.A., Dolgova E.A. Age of moraines of the Bolshoy Azau Glacier in the upper course of the Baksan River valley according to dendrochronological data. Led i Sneg. Ice and Snow. 2021, 61 (2): 271–290 [In Russian]. https://doi.org/10.31857/S2076673421020088

43. Solovyev S.P. Izuchenie lednikov Severngo Kavkaza za 25 let (1907–1932 goda). Study of glaciers on the Northern Caucasus over 25 years (1907-1932). Izvestiya Gosudarstvennogo geograficheskogo obshchestva. Proc. of the State Geographical Society.1934, 66 (4): 525–555 [In Russian].

44. Tielidze L.G. Glacier change over the last century, Caucasus Mountains, Georgia, observed from old topographical maps, Landsat and ASTER satellite imagery. The Cryosphere, 2016, 10: 713–725. https://doi.org/, 2016 https://doi.org/10.5194/tc-10-713-2016

45. Tielidze L.G., Solomina O.N., Jomelli V., Dolgova E.A., Bushueva I.S., Mikhalenko V.N., Brauche R., ASTER Team. Change of Chalaati Glacier (Georgian Caucasus) since the Little Ice Age based on dendrochronological and Beryllium-10 data. Led i Sneg. Ice and Snow. 2020, 60 (3): 453–470. https://doi.org/10.31857/S2076673420030052

46. Turmanina V.I. Perspektivy primenenija fitoindikacionnyh metodov v gljaciologii. Perspectives of applying phytoindicational methods in glaciology. In: Tushinskiy G.K. (Ed.), Fitoindikacionnye metody v gljacilogii. Phytoindication methods in glaciology. Moscow: MGU Press, 1971: 5–19 [In Russian].

47. Tushinsky G.K. Glyatsiologicheskie raboti na Elbruse. Glaciological studies on the Elbrus. Informatsionniy sbornik o rabotah po Mejdunarodnomu geofizicheskomu godu. Informational collection on the studies of the International Geophysical Year. Moscow: PUBLISHER, 1958: 3–28 [In Russian].

48. Tushinsky G.K., Turmanina V.A. Rhytms of the glacial processes of the past millennium. In Rhytms of the glacial processes. Moscow: MSU, 1979: 154–159.

49. Volodicheva N.A., Voitkovskiy K.F. Evolutsiya lednikovoi sistemi Elbrusa. Evolution of Elbrus glacial system. In: Konischev V.I., Saf’yanov G.A. (Eds.). Geografiya, obschestvo i okrujauschaya sreda. Struktura, dinamika i evolutsiya prirodnih geosystem. Geography, society and environment. Structure, dynamics and evolution of natural geosystems. Moscow: Gorodets, 2004: 44–50 [In Russian].

50. Ward, Greame K., Wilson S.R. Procedures for comparing and combining radiocarbon age determinations: a critique. Archaeometry. 1978, 20 (1): 19–31.

51. Yang B., Brauning A., Dong Z., Zhang Z., Keqing J. Late Holocene monsoonal temperate glacier fluctuations on the Tibetan Plateau. Global and Planetary Change 2008, 60: 126–140. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2006.07.035

52. Zolotarev E.A. Evolutsiya oledeneniya Elbrusa. Evolution of Elbrus glaciation. Moscow: Nauchnyj mir. The scientific world. 2009. [In Russian].