научная статья по теме ГЕОМАГНИТНЫЕ ЭКСКУРСЫ – НАДЕЖНОЕ СРЕДСТВО КОРРЕЛЯЦИИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ? Геофизика

Текст научной статьи на тему «ГЕОМАГНИТНЫЕ ЭКСКУРСЫ – НАДЕЖНОЕ СРЕДСТВО КОРРЕЛЯЦИИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ?»

ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2007, № 9, с. 68-78

УДК 550.384

ГЕОМАГНИТНЫЕ ЭКСКУРСЫ - НАДЕЖНОЕ СРЕДСТВО КОРРЕЛЯЦИИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ?

© 2007 г. В. А. Большаков

Географический ф-т МГУ им. М.В. Ломоносова E-mail: vabolshakov@mail.ru Поступила в редакцию 22.03.2007 г.

Обсуждаются возможности практического использования геомагнитных экскурсов в геологических и палеогеографических исследованиях. Рассмотрены разнообразные проблемы, препятствующие, вопреки мнению ряда исследователей, указанному корректному практическому использованию экскурсов. Даются рекомендации, направленные на разрешение некоторых из имеющихся проблем.

PACS: 91.25.Le

Обратиться к указанной теме вынуждает все возрастающее количество случаев использования геомагнитных экскурсов для установления хронологии и стратиграфии, а также для корреляции разрезов и палеолитических памятников в работе геологов, палеогеографов и археологов. Особенно настораживает использование экскурсов в археологических исследованиях, поскольку в местах палеолитических стоянок следует ожидать повышенной вероятности искажения палео-магнитной записи и, следовательно, появления ложных экскурсов. Тем не менее, в опубликованной в 2005 году статье под названием: "Палеомаг-нитные экскурсы и вулканический пепел Косте-нок (Воронежская обл.) как реперные горизонты геологической и археологической хронологии неоплейстоцена Восточной Европы" [Синицын, 2005, с. 398] написано следующее: "Не меньшее значение как для хронологии плейстоцена, так и для решения проблемы сопоставления результатов различных методов датирования, имеет фиксация в разрезах палеомагнитных экскурсов. Будучи явлениями, более широкого, чем распространение пеплов, планетарного масштаба, они являются наиболее надежными средствами корреляции геологических отложений" (подчеркнуто мной -В.Б.). Как нетрудно видеть, название моей статьи является откликом и на эту, привлекшую мое внимание, цитату.

Важно отметить, что в данном случае использование экскурсов и пепловых прослоев предлагается в качестве альтернативы применения радиоуглеродного метода датирования, который справедливо критикуется в цитируемой публикации. Однако автор приведенной цитаты, по-видимому, упустил из вида то, что возраст палеомагнитных экскурсов, как и возраст геомагнитных инверсий, определяется именно с помощью мето-

дов абсолютного датирования. Поэтому возрастные даты экскурсов имеют, как минимум, ту же степень неопределенности, что и методы датирования, в частности, и радиоуглеродный метод. Более того, эту степень неопределенности датировок усугубляют еще и чисто палеомагнитные факторы, связанные с проблемой надежного выделения и идентификации экскурсов в палеомагнитных записях. Рассмотрим некоторые конкретные данные по экскурсам, полученные различными авторами.

ЭКСКУРСЫ ХРОНА БРЮНЕС, ПОЛУЧЕННЫЕ ПО ИЗУЧЕНИЮ УГЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Одной из широко известных является шкала геомагнитных экскурсов Шампьена с соавторами [Champion et al., 1988], в которой наиболее надежные, по мнению этих авторов, кратковременные обращения полярности, или субхроны, имеют абсолютные даты, полученные по изверженным породам (рис. 1). Заметим, что авторы сознательно выделяют именно обращения полярности, а не значительные отклонения направления поля: так, они указывают на факт уверенного и широкого подтверждения экскурса Моно, который, тем не менее, не попал в их палеомагнитную шкалу. Проведенный Шампьеном с коллегами обзор данных позволил им выделить 8 субхронов в хроне Брюнес: "Обзор статуса поддающихся проверке коротких интервалов полностью противоположной полярности по отношению к магнитному хро-ну, внутри которого они находятся, предполагает, что существует различное, но хорошее доказательство для восьми таких событий в Брюнесе ..." [Champion et al., 1988, р. 11, 668] (см. рис. 1).

Также авторы [Champion et al., 1988] выделяют то обстоятельство, что среднее расстояние по времени между субхронами около 90 тыс. лет. Указывая на близость данного временного интервала среднему периоду вариаций эксцентриситета земной орбиты (около 100 тыс. лет), Шампьен и др. полагают, что это может быть причиной нового, дополнительного исследования связи между геомагнитными, палеоклиматическими и, возможно, лежащими в основе обоих изменений вариациями орбитальных параметров Земли. Однако, очевидно, связать появление экскурсов с вариациями эксцентриситета, исходя из данных рис. 1 и известных сведений о вариациях эксцентриситета, вряд ли возможно. Данное заключение основано на том, что два последних по времени цикла эксцентриситета имеют длительность более 100 тысяч лет [Berger, Loutre, 1991], тогда как интервалы времени между событиями Лашамп и Блейк и уж тем более между событиями Блейк и Ямайка (рис. 1) явно меньше 100 тысяч лет.

Обращают на себя внимание большие ошибки полученных в работе [Champion et al., 1988] определений абсолютного возраста калий-аргоновым методом, достигающие почти 20%. В частности, авторы сообщают о новом возрасте обнаруженного ими ранее события обратной полярности -вместо возраста 465 ± 50 тыс. лет получена новая дата 565 ± 15 тыс. лет. В связи с этим они дают новое название и обнаруженному ими событию -Big Lost, вместо Emperor, с которым коррелирова-лось указанное событие.

В работе Лангерейса и других, опубликованной в 1997 году [Langereis et al., 1997], в хроне Брюнес выделено 11 экскурсов, из которых 6 являются, по мнению авторов, глобальными и наиболее надежными (рис. 2). Анализируя опубликованные данные по экскурсам, авторы большое внимание уделяют возрастной калибровке экскурсов, обнаруженных в осадочных породах, опираясь при этом на собственные исследования по глубоководной колонке KC-01B, отобранной в Средиземноморье (координаты отбора 36°15.25' с.ш. и 17°44.34' в.д.). Они пишут: "Глобальное распознавание коротких геомагнитных событий/экскурсов в хроне Брюнес (или Матуяма) сильно затруднено недостатком точного и надежного возрастного контроля", и "Так как скорости седиментации в пределах хрона Брюнес могут широко меняться, мы полагаем, что требуется более хорошее возрастное приближение, чем линейная интерполяция" [Langereis et al., 1997, p. 86].

Для хронометрирования осадков колонки KC-01B использовались изотопно-кислородные (ИК) данные по планктонным фораминиферам (средний интервал отбора образцов около 5 см). Кроме этого, для определения возраста отложений в колонке использовалась также астрохроно-

0 100 200 300 400 500 600 700 800Н 900 10001100-

LASCHAMP

BLAKE

Laguna Datong

JAMAICA

Biwa I Albuquerque Old Crow LEVANTINE

Biwa II Alpha Saala-Dnieper Chegan Paoha Summer Lake

BIWA III

Beta Kikhvin Kasuri EMPEROR Elster II-Dainav

BIG LOST

Gamma

Humboldt River

DELTA

Lishi

J_ BRUNHES I MATUYAMA

KAMIKATSURA

"B"

Burmester

JARAMILLO

COBB MOUNTAIN

"A"

Komyoike Kvemonataneby

Рис. 1. Положения хорошо идентифицированных суб-хронов обратной полярности в хронах Брюнес и Поздняя Матуяма. События, которые были идентифицированы и датированы на основе вулканических пород, показаны сплошными светлыми полосами, а полученные на осадочных породах показаны заштрихованными полосами. Размер шрифта предпочтительных названий субхронов представляет степень доверия к точности возраста или существованию данного субхрона. Подтвержденные записи обращений приведены строчными буквами, а внизу прописными -субхроны, которые их поддерживают. (По [Champion et al., 1988, fig. 6]).

логия, основанная на связи появления сапропелевых слоев с изменениями условий седиментации, обусловленными прецессией земной оси. С помощью этих методов, как считают авторы, можно определить возраст с точностью 3 тысячи лет. Средняя скорость седиментации в колонке - около 4 см в тысячу лет. Первоначальный интервал отбора палеомагнитных образцов - около 10 см, что дает разрешение по возрасту, как пишут авторы, около 3 тыс. лет.

Непосредственно по колонке KC-01B определено 4 экскурса, которым было дано название Calabrian Ridge (CR): от CR0 до CR3 (см. рис. 2). Однако считающийся наиболее достоверным экскурс

BRUNHES Reversal excursions

4°-4^ Laschamps

70-80 ^^^H Norwegian-Greenland Sea 110-120 W|J'' Blake

155-165 / - Albuquerque/Fram Strait

205-215 Jamaica/Pringle Falls

255-265 Fram Strait/CRO?

315-325 ^ Calabrian Ridge 1

360-370 Levantine

400-420 ;; unkown?

515-525 ^' Calabrian Ridge 2/West Eifel 560-570 Üa-'—"J Emperor/Big Lost/Cr3

778 ^ ■.„J B/M

Рис. 2. Обратные экскурсы хрона Брюнес. Экскурсы, которые авторы ([Langereis et al., 1997]) считают хорошо датированными и глобальными, даны жирным шрифтом. Мелким шрифтом даны экскурсы, не настолько очевидные, или которые встречаются пока только в ограниченных регионах. Слева от шкалы дан возраст, в тысячах лет. Возраст инверсии Матуя-ма-Брюнес (В/М) (778 тыс. лет) дан в соответствии с [Tauxe et al., 1996]. (По [Langereis et al., 1997, fig. 10].)

Блейк выделен не был, несмотря на предпринятый почти сплошной отбор образцов в интервале отложений колонки, включающем возрастное положение этого экскурса, около 110-120 тыс. лет. Авторы [Langereis et al., 1997] объясняют отсутствие записи экскурса наличием химических изменений в осадках данного интервала.

Экскурсы моложе 100 тысяч лет авторы [Langereis et al., 1997, р. 87] характеризуют следующим образом: "Экскурс Mono Lake найден только в западной части Северной Америки и в Арктических морях и имеет возраст около 25 тыс. лет, ... тогда как экскурс Лашамп представляется хорошо установленным и датированным (радиометриче-

ски) во Франции, Исландии и на Гавайях; он также найден в Арктических морях. Возраст Лашам-па меняется от 40 до 45 тысяч лет. В заключение, экскурс при 70-80 тыс. лет представляется записанным в Норвежско-Гренландском море, а также найденным в других Арктических морях".

Главной необъясненной особенностью палео-магнитной записи по колонке KC-01B является нахождение палеомагнитной границы Матуяма-Брюнес (М-Б) внутри 20-й ИК стадии, т.е. примерно на 40 тысяч лет старше ее общепринятого возраста. В отложениях вблизи палеомагнитной границы авторы исключают наличие химически

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком