ABOUT THE ATELIAN REGRESSION OF THE CASPIAN SEA

The Atelian regression is well pronounced in the structure of the Pleistocene deposits of the Northern Caspian Sea which were studied by seismoacoustic profiling, static sounding and opened with engineering-geological wells to the depth of 80 m. It is seen on the seismoacoustic profiles by the depressions under the reflecting horizon in the base of the Khvalynian deposits. The Caspian Sea level was 100 m below the actual one at those times. The regression strata are not lithologically uniform, taking a stratigraphic position in between the Girkanian and Khvalynian transgression deposits. The Aelian deposits are the alternating loams and clays in paleodepressions, while the uplands are formed of sandy loams in association with loams. They are characterized with high densities (2.10–2.15 g/cm³), low humidity (<25–26%) and pronounced fracturing, which suggests that they were transformed in the open air. They have individual inclusions and layer accumulations of plant detritus and mollusk shells. The palaeontologic material proves the fresh-water or slightly brackish-water conditions of shallow basins filled with biogene-poor but carbonate-rich water. 

The radiocarbon datings of the humic acids extracted from the Atelian deposits from the palaeodepressions are within the range of 36 680±850–40 830±100 years; the calibrated age is 41 191±750–44 390±180 years. The results of dating performed by the radiocarbon method modifications at different laboratories (Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences, Moscow, and the Lawrence Livermore National Laboratory, USA) match together. The maximum of the Atelian regression and the formation of erosion depressions within the Northern Caspian Sea area coincide with the global cooling during the Kalinin (MIS 4) Ice Age. The final stages of the regression (filling of depressions with the fresh-water deposits) took place during the initial stages of the interstadial (MIS 3) epoch. The maximum of the Atelian regression correlates well with the maximum of the post-Karangatian regression of the Black Sea. And the accumulation of the upper part of the Burtass (Gudilov) strata composed of subaerial carbonate loams with soil-formation traces corresponds with the Atelian regression within the Manych depression. 

1. Бадюкова Е.Н. Возраст хвалынских трансгрессий Каспийского моря // Океанология. 2007. Т. 47, № 3. С. 432—438. Badyukova E.N. Vozrast hvalynskih transgressiy Kaspiyskogo morya [Age of the Khvalynian transgressions of the Caspian Sea], Oceanologiya, 2007, V. 47, no 3, pp. 432—438 (in Russian).

2. Безродных Ю.П., Романюк Б.Ф., Делия С.В. и др. Биостратиграфия, строение верхнечетвертичных отложений и некоторые черты палеогеографии Северного Каспия // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2004. Т. 12, № 1. С. 114—124. Bezrodnykh Yu.P., Romanyuk B.F., Deliya S.V., Magomedov R.D., Sorokin V.M., Parunin O.B., Babak E.V. Biostratigrafiya, stroenie verhnechetvertichnyh otlozheniy i nekotorye cherty paleogeografii Severnogo Kaspiya [Biostratigraphy, structure of the upper Quaternary deposits and some features of the paleogeography of the Northern Caspian Sea], Stratigrafiya. Geologicheskaya correlyatsiya, 2004, V. 12, no 1, pp. 114—124 (in Russian).

3. Безродных Ю.П., Делия С.В., Романюк Б.Ф. и др. Новые данные о биостратиграфии и палеогеографии позднего плейстоцена Каспия // Фундаментальные проблемы квартера, итоги изучения и основные направления дальнейших исследований. Ростов н/Д: ЮНЦ РАН, 2013. С. 56—57. Bezrodnykh Yu.P., Deliya S.V., Romanyuk B.F., Sorokin V.M., Yanina T.A., Arslanov Kh.A. Novye dannye o biostratigrafii i paleogeografii pozdnego plystotsena Kaspiya [New data on the biostratigraphy and paleogeography of the Caspian late Pleistocene], Fundamentalnye problemy kvartera, itogi izucheniya i osnovnye napravleniya dal’neyshikh issledovaniy. YuNTs RAN, Rostov-na-Donu, 2013, pp. 56—57 (in Russian).

4. Безродных Ю.П., Делия С.В., Романюк Б.Ф. и др. Мангышлакские отложения (голоцен) Северного Каспия // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2014. Т. 22, № 4. С. 88—108. Bezrodnykh Yu.P., Deliya S.V., Romanyuk B.F., Fedorov V.I., Sorokin V.M., Luksha V.L. Mangyshlakskie otlozheniya (golotsen) Severnogo Kaspiya [Mangyshlakian deposits (Holocene) of the Northern Caspian Sea], Stratigrafiya. Geologicheskaya correlatsiya, 2014, V. 22, no 4, pp. 88—108 (in Russian).

5. Васильев Ю.М. Антропоген Южного Заволжья. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 128 с. Vasil’ev Yu.M. Antropogen Yuzhnogo Zavolzh’ya [Anthropogene of the Southern Volga Region]. Izd-vo AN SSSR, Moscow, 1961, 128 p. (in Russian).

6. Горецкий Г.И. О перигляциальной формации // Бюлл. комиссии по изучению четвертич. периода. Вып. 22. М., 1958. С. 3—23. Goretskiy G.I. O periglyatsial’noy formatsii [About the periglacial formation], Bull. komissii po izucheniyu chetvertichnogo perioda, 1958, no 22, pp. 3—23 (in Russian).

7. Горецкий Г.И. Формирование долины р. Волги в раннем и среднем антропогене. М.: Наука, 1966. 412 с. Goretskiy G.I. Formirovanie doliny r. Volgi v rannem i srednem antropogene [Formation of the valley of the Volga River in the early and middle Anthropogene], Nauka, Moscow, 1966, 412 p. (in Russian).

8. Гричук В.П. Материалы к палеоботанической характеристике четвертичных и плиоценовых отложений северо-западной части Прикаспийской низменности // Мат-лы по геоморфологии и палеогеографии СССР. Вып. 11. М.: Изд-во АН СССР, 1954. С. 5—79. Grichuk V.P. Materialy k paleobotanicheskoy harakteristike chetvertichnykh i pliotsenovykh otlozheniy severo-zapadnoy chasti Prikaspiyskoy nizmennosti [Materials to the paleobotanical characteristic of Quarternary and Pliocene deposits of northwest part of Caspian Depression], Mater. po geomorfologii i paleogeografii SSSR, Iss. 11, Izd-vo AN SSSR, Moscow, 1954, pp. 5—79 (in Russian).

9. Жузе А.П., Коренева Е.В., Мухина В.В. Палеогеография Черного моря по данным изучения диатомей и спорово-пыльцевого анализа глубоководных отложений // Геологическая история Черного моря по результатам глубоководного бурения. М.: Наука, 1980. С. 77—86. Zhuze A.P., Koreneva E.V., Mukhina V.V. Paleogeografiya Chernogo morya po dannym izucheniya diatomey i sporovopyl’tsevogo analiza glubokovodnykh otlozheniy [Paleogeography of the Black Sea according to studying of diatoms and the sporous and pollen analysis of deep-water deposits], Geologicheskaya istoriya Chernogo morya po rezul’tatam glubokovodnogo bureniya, Nauka, Moscow, 1980, pp. 77— 86 (in Russian).

10. История геологического развития континентальной окраины западной части Черного моря. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. 312 с. Istoriya geologicheskogo razvitiya kontinental’noy okrainy zapadnoy chasti Chernogo morya [History of geological development of the continental area of the western part of the Black Sea], Izd-vo Mosk. un-ta, Moscow, 1988, 312 p. (in Russian).

11. Лаврушин Ю.А., Спиридонова Е.А., Тудрин А. и др. Каспий: гидрологические события позднего квартера // Бюлл. комиссии по изучению четвертич. периода. 2014. Вып. 73. С. 19–51. Lavrushin Yu.A., Spiridonova E.A., Tudrun A. i dr. Kaspiy: gidrologicheskie sobytiya pozdnego kvartera [The Caspian Sea: hydrological events of the late Quarter], Bull. komissii po izucheniyu chetvertichnogo perioda, 2014, no 73, pp. 19–51 (in Russian).

12. Леонтьев О.К., Маев Е.Г., Рычагов Г.И. Геоморфология берегов и дна Каспийского моря. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1977. 210 с. Leontyev O.K., Mayev E.G., Rychagov G.I. Geomorfologiya beregov i dna Kaspiyskogo morya [Geomorphology of coast and bottom of the Caspian Sea], Izd-vo Mosk. un-ta, Moscow, 1977, 210 p. (in Russian).

13. Лохин М.Ю., Маев Е.Г. Позднеплейстоценовые дельты на шельфе северной части Cреднего Каспия // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1990. № 3. С. 34–40. Lokhin M.Yu., Mayev E.G. Pozdnepleystotsenovye delty na shel’fe severnoy chasti Srednego Kaspiya [Late Pleistocene deltas on the shelf of northern part of the Middle Caspian Sea], Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 5. Geografiya, 1990, no 3, pp. 34–40 (in Russian).

14. Москвитин А.И. Плейстоцен Нижнего Поволжья. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 263 с. Moskvitin A.I. Pleistotsen Nizhnego Povolzh’ya [Pleistocene of the Lower Volga region], Izd-vo AN SSSR, Moscow, 1962, 263 p. (in Russian). Попов Г.И. Плейстоцен Черноморско-Каспийских проливов. М.: Наука, 1983. 216 с. Popov G.I. Pleistotsen Chernomorsko-Kaspiyskih prolivov [Pleistocene of the Black — Caspian Sea straits], Nauka, Moscow, 1983, 216 p. (in Russian).

15. Православлев П.А. Каспийские осадки в низовьях р. Волги // Изв. Центрального гидрометбюро. 1926. Вып. 6. С. 1–77. Pravoslavlev P.A. Kaspiyskie osadki v nizov’yah r. Volgi [Caspian deposits in the Lower area of Volga river], Izvestiya Tsentral’nogo gidrometbyuro, 1926, Vyp. 6, pp. 1–77 (in Russian).

16. Рычагов Г.И. Плейстоценовая история Каспийского моря. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997. 267 с. Rychagov G.I. Pleystotsenovaya istoriya Kaspiyskogo morya [Pleistocene history of the Caspian Sea], Izd-vo Mosk. un-ta, Moscow, 1997, 267 p. (in Russian).

17. Рычагов Г.И. Хвалынский этап в истории Каспийского моря // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2014. № 4. С. 3–9. Rychagov G.I. Hvalynskiy etap v istorii Kaspiyskogo morya [Khvalynian epoch in the history of the Caspian Sea], Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 5. Geografiya, 2014, no 4, pp. 3–9 (in Russian).

18. Свиточ А.А. Колебания уровня Каспийского моря в плейстоцене (классификация и систематическое описание) // Каспийское море. Палеогеография и геоморфология. М.: Наука, 1991. С. 5–100. Svitoch A.A. Kolebaniya urovnya Kaspiyskogo morya v pleistotsene (klassifikatsiya i sistematicheskoe opisanie) [Fluctuations of level of the Caspian Sea in the Pleistocene (classification and the systematic description)], Kaspiyskoe more. Paleogeografiya i geomorfologiya. Nauka, Moscow, 1991, pp. 5–100 (in Russian).

19. Свиточ А.А. Большой Каспий: строение и история развития. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2014. 272 с. Svitoch A.A. Bol’shoy Kaspiy: stroenie i istoriya razvitiya [The Big Caspian: structure and history of development], Izd-vo Mosk. un-ta, Moscow, 2014, 272 p. (in Russian).

20. Свиточ А.А., Янина Т.А. Четвертичные отложения побережий Каспийского моря. М.: РАСХН, 1997. 267 с. Svitoch A.A., Yanina T.A. Chetvertichnye otlozheniya poberezhiy Kaspiyskogo morya [Quaternary deposits of the coats of the Caspian Sea], RASKhN, Moscow, 1997, 267 p. (in Russian).

21. Федоров П.В. Плейстоцен Понто-Каспия. М.: Наука, 1978. 165 с. Fedorov P.V. Pleystotsen Ponto-Kaspiya [Pleistocene of the Pont-Caspian region], Nauka, Moscow, 1978, 165 p. (in Russian).

22. Чепалыга А.Л. Позднеледниковое обводнение в Понто-Каспийском бассейне как прототип Всемирного потопа // Экология антропогена и современности: природа и человек. СПб.: Гуманистика, 2004. С. 83–88. Chepalyga A.L. Pozdnelednikovoe obvodnenie v PontoKaspiyskom basseyne kak prototip Vsemirnogo potopa [Late glacial flood in the Ponto-Caspian Basin as the Flood prototype], Ecologiya antropogena i sovremennosti: priroda i chelovek, Gumanistika, St.-Peterburg, 2004, pp. 83–88 (in Russian).

23. Шаховец С.А. Хронология палеогеографических событий позднего плей стоцена Нижней Волги (по данным термолюминесцентного метода): Автореф. канд. дисс. М., 1987. 24 с. Shakhovets S.A. Khronologiya paleogeograficheskih sobytiy pozdnego pleystotsena Nizhney Volgi (po dannym termolyuminestsentnogo metoda) [Chronology of the paleogeographical events of the late Pleistocene of the Lower Volga area (according to termoluminescene method)], Avtoref. kand. diss., Moscow, 1987, 24 p. (in Russian).

24. Щербаков Ф.А., Куприн П.Н., Забелина Э.К. Палеогеография Азово-Черноморья в позднем плейстоцене и голоцене // Палеогеография и отложения плейстоцена южных морей СССР. М.: Наука, 1977. С. 51–60. Scherbakov F.A., Kuprin P.N., Zabelina E.K. Paleogeografiya Azovo-Chernomor’ya v pozdnem pleystotsene i golotsene [Paleogeography of the Azov-Black Sea during late Pleistocene and Holocene], Paleogeografiya i otlozheniya pleystotsena yuzhnyh morey SSSR, Nauka, Moscow, 1977, pp. 51–60 (in Russian).

25. Янина Т.А. Эволюция природной среды Понто-Каспия в условиях глобальных изменений климата позднего плейстоцена // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2013. № 1. С. 3–16. Yanina T.A. Evolyutsiya prirodnoy sredy Ponto-Kaspiya v usloviyakh global’nyh izmeneniy klimata pozdnego pleystotsena [Evolution of the environment of the PontoCaspian region under the global climatic change of the late Pleistocene], Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 5. Geografiya, 2013, no 1, pp. 3–16 (in Russian).

26. Янина Т.А., Сорокин В.М., Безродных Ю.П., Романюк Б.Ф. Гирканский этап в плейстоценовой истории Каспийского моря // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2014. № 3. С. 3–9. Yanina T.A., Sorokin V.M., Bezrodnykh Yu.P., Romanyuk B.F. Girkanskiy etap v pleystotsenovoy istorii Kaspiyskogo morya [Girkanian epoch in the Pleistocene history of the Caspian Sea], Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 5. Geografiya, 2014, no 3, pp. 3–9 (in Russian).

27. Arslanov Kh.A., Svitoch A.A., Yanina T.A., Chepalyga A.L., Maksimov F.E., Chernov S.B., Tertychnyi N.I., Starikova A.A. On the age of the Khvalynian transgression in the Caspian Sea according to 14C and 230Th/234U methods // Proceedings of the International Conference IGCP 610 “From the Caspian to Mediterraneаn: Environmental Change and Human response during the Quaternary”. Tbilisi: ltd Sachino, 2013. P. 10–13.

28. Brewer S., Guiot J., Sanchez-Goni M.F., Klotz S. The climate in Europe during the Eemian: a multi-method approach using pollen data // Quaternary Sci. Rev. 2008. N 27. P. 2303–2315.

29. Kuzmin Y.V., Nevesskaya L.A., Krivonogov S.K., Burr G.S. Apparent C-14 ages of the `pre-bomb` shells and correction values (R, UΔR) for Caspian and Aral Seas (Central Asia) // Nuclear instruments and methods in physics research. 2007. N 259. P. 463–466.

30. Mangerud J. Correlation of the Eemian and the Weichselian with deep sea oxygen isotope stratigraphy // Quatern. Intern. 1989. N 3/4. P. 1—4.

31. Reimer P.J., Bard E., Bayliss A. et al. Selection and treatment of data for radiocarbon calibration: an update to the International Calibration (IntCal) criteria // Radiocarbon. 2013. Vol. 55, N 4. P. 1923–1945.

32. Stuiver M., Reimer P.J., Reimer R. CALIB radiocarbon calibration. 2014. URL: http://calib.qub.ac.uk/calib/ (Accessed: 08.02.2015).

33. Svendsen J., Alexanderson H., Astakhov et al. Late Quaternary ice sheet history of northern Eurasia // Quatern. Sci. Rev. 2004. N 23. P. 1229–1271.

34. Yanina T.A. Correlation of the Late Pleistocene paleogeographical events of the Caspian Sea and Russian Plain // Quatern. Intern. 2012. N 271. P. 120–129.

35. Yanina T.A., Sorokin V.M., Bezrodnykh YuP., Romanyuk B.F. Paleogeography of the Caspian late Pleistocene: new data // IGCP 610 from the Caspian to Mediterranean: Environmental change and human response during the Quaternary. Tbilisi: Ilia State University, 2013. P. 156–158.