Природа биогенных горизонтов в плейстоценовой толще Денисовой пещеры: минералого-геохимические маркеры и реконструкция источников вещества

Природа биогенных горизонтов
в плейстоценовой толще Денисовой пещеры:
минералого-геохимические маркеры
и реконструкция источников вещества

doi:10.17746/1563-0102.2024.52.1.035-046

Э.В. Сокол¹, А.В. Некипелова¹, М.Б. Козликин², М.В. Шуньков², С.Н. Кох¹, В.Д. Тихова³, К.А. Филиппова⁴, И.В. Даниленко¹, П.В. Хворов^4
1Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН пр. Академика Коптюга, 3, Новосибирск, 630090, Россия
²Институт археологии и этнографии СО РАН пр. Академика Лаврентьева, 17, Новосибирск, 630090, Россия
³Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН пр. Академика Лаврентьева, 9, Новосибирск, 630090, Россия
⁴Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН Ильменский заповедник, Миасс, 456317, Россия

В статье представлены результаты исследования методами минералого-геохимического анализа среднеплейстоценовых осадков слоя 21 в центральном зале Денисовой пещеры на Алтае. Работа проведена с целью выявления комплекса типоморф-ных минералогических и геохимических характеристик, которые присущи специфическим черноокрашенным горизонтам или линзам и надежно отличают их от всех прочих типов отложений в Денисовой пещере. Впервые полученные минералого-геохимические характеристики черноокрашенных линз из основания слоя 21 сопоставлены с аналогичным набором признаков черноокрашенных горизонтов из голоценовой части разреза в восточной галерее пещеры. Сделаны выводы об условиях образования и наиболее вероятных источниках органических и органогенных материалов в подразделениях слоя 21. Определена сохранность геохимических меток в плейстоценовых осадках в сравнении с голоценовыми, где эти метки четко проявлены. Показано, что по набору вещественных характеристик, в частности, по высоким концентрациям азотсодержащего органического вещества, P, Zn, Cu, Cd, осадки черноокрашенных линз в слое 21 аналогичны биогенным осадкам из голоценовой части разреза в восточной галерее пещеры. В валовых пробах таких осадков зафиксированы многочисленные фрагменты хитина (экзоскелеты насекомых) и стяжения новообразованных Ca и Ca-Mg фосфатов. Специфические осадки определены как прослои гуано насекомоядных летучих мышей, претерпевшие глубокую биологическую переработку — биодеградацию. Сделан вывод о том, что в осадках Денисовой пещеры ряд разновозрастных черноокрашенных горизонтов и линз обладает единым комплексом геохимических меток и резко контрастирует со смежными слоями по фазовому, макро- и микроэлементному составу.

Ключевые слова: Денисова пещера, плейстоцен, голоцен, минералогические и геохимические маркеры, гуано насекомоядных летучих мышей, биодеградация

The Origin of Biogenic Horizons in the Pleistocene Strata of Denisova Cave:
Mineralogical and Geochemical Markers Help
to Reconstruct the Sources of Matter

E.V. Sokol¹, A.V. Nekipelova¹, M.B. Kozlikin², M.V. Shunkov², S.N. Kokh¹, V.D. Tikhova³, K.A. Filippova⁴, I.V. Danilenko¹, and P.V. Khvorov^4
1Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Pr. Akademika Koptyuga 3, Novosibirsk, 630090, Russia
²Institute of Archaeology and Ethnography, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Pr. Akademika Lavrentieva 17, Novosibirsk, 630090, Russia
³Vorozhtsov Novosibirsk Institute of Organic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Pr. Akademika Lavrentieva 9, Novosibirsk, 630090, Russia
⁴South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Ilmensky Reserve, Miass, 456317, Russia

We outline the results of mineralogical and geochemical analyses of Middle Pleistocene sediments of layer 21 in the Main Chamber of Denisova Cave, Altai. The aim of the study was to reveal a set of mineralogical and trace element markers of the black-colored horizons or lenses and to distinguish them from other types of cave sediments. Results were matched with those relating to a similar set of markers of black-colored horizons in the Holocene part of the section in the East Chamber. Results indicate probable sources of organic and organogenic substances in layer 21. The preservation of geochemical marks was assessed for Pleistocene in comparison with Holocene strata, where those markers are distinct. Black-colored lenses in layer 21 resemble biogenic sediments from Holocene section of the East Chamber. Both layers are characterized by high contents of N-bearing organic matter, P, Zn, Cu, and Cd. In bulk samples from Holocene sediments, numerous fragments of chitin (insect exoskeletons) and patches of newly formed Ca and Ca-Mg phosphates were found. We conclude that these peculiar lenses consist mostly of guano from insectivorous bats, and had undergone deep biodegradation. All black-colored horizons and lenses studied in Denisova Cave have a similar set of geochemical markers and distinctly differ from the adjacent strata by their phase, macro- and trace element compositions.

Keywords: Denisova Cave, Pleistocene, Holocene, mineralogical and geochemical markers, guano of insectivorous bats, biodegradation