ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2007, № 2, с. 66-74
УДК 550.2: 550.384
НОВЫЕ ДАННЫЕ МАГНИТНОГО И ПАЛЕОМАГНИТНОГО ИЗУЧЕНИЯ
РАЗРЕЗА ВОЛОДАРКА НА РЕКЕ ОБЬ
© 2007 г. В. А. Большаков
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Поступила в редакцию 31.03.2006 г.
Представлены новые данные магнитного и палеомагнитного изучения лессово-почвенного разреза Володарка на реке Обь. В частности, показано наличие направленной по современному полю вторичной намагниченности, сохраняющейся при прогреве до 500-600°С. Сделан вывод, что наиболее вероятное положение переходной зоны инверсии Матуяма-Брюнес - внутри почвенного комплекса, состоящего из трех горизонтов погребенных почв и разделяющих их двух горизонтов лессовидных суглинков, относимых к единому межледниковью.
PACS: 91.25.Ph
ВВЕДЕНИЕ
Проблема климатостратиграфического несоответствия положения палеомагнитной инверсии Матуяма-Брюнес (М-Б) в глубоководных осадках и лессово-почвенных разрезах была отмечена в 1996 г. [Большаков, 1996; Таихе et а1., 1996] и с тех пор привлекает внимание исследователей [Zhow, БИаскМоп, 1999; Большаков, 2001; 2002; 2004; Nawrocki et а1., 2002; Spassov et а1., 2003]. Для разрешения климатостратиграфического противоречия положения границы М-Б в отложениях лессовой формации (ЛФ) и глубоководных осадках было предложено две гипотезы. Согласно первой, наиболее распространенной, изменение (удревнение) положения границы М-Б может быть связано с влиянием вторичных процессов намагничивания на палеомагнитную запись. Указанные процессы имеют свою специфику и, следовательно, могут определять различные виды остаточной намагниченности (постдетритовую, (био-)химическую) и их характеристики в зависимости от свойств осадка (литолого-минералоги-ческого состава, пористости, влажности и т.д.), которые, в свою очередь, определяются в основном местными климатическими, геохимическими и геоморфологическими условиями. Под характеристиками намагниченности мы подразумеваем прежде всего ее величину, стабильность по отношению к размагничиванию, глубину фиксации и интервал времени сглаживания палеомагнитной записи, определяемый в основном длительностью формирования вторичной намагниченности.
Вторая гипотеза [Большаков, 2002; 2004] связывает обсуждаемое противоречие не с особенностями магнитной записи, а с особенностями па-леоклиматической интерпретации условий формирования горизонтов лессов и почв в различных регионах. Более конкретно предлагается обра-
тить внимание на не очень популярную точку зрения о том, что лессы в отдельных регионах могли формироваться в некоторые периоды времени в условиях, соответствующих глобальным межлед-никовьям, а почвы - оледенениям.
Поскольку обе гипотезы требуют для их подтверждения тщательного исследования, был предложен [Большаков, 2004] план работ, который включает: а). Выявление в различных регионах лессово-почвенных разрезов, в которых зафиксирована переходная зона инверсии М-Б. Предложенный выбор объектов подразумевает сравнительное изучение лессово-почвенных разрезов, сформировавшихся в различных широтных и долготных поясах и, соответственно, в различных климатических и ландшафтных условиях; б). Для этих разных разрезов, представленных разнообразными типами лессово-почвенных горизонтов, предполагается проведение тщательных магнитных и палеомагнитных исследований и комплексного палеогеографического анализа отложений, направленного прежде всего на определение (сравнение) климатических условий формирования горизонтов лессов и почв, находящихся вблизи инверсии М-Б, а также и для всех горизонтов каждого разреза.
Исходя из анализа магнитных данных по различным разрезам лессовой формации, автором [Большаков, 2001] был сделан вывод, что существует не менее трех механизмов формирования магнитного сигнала в лессово-почвенных горизонтах. Первый и второй механизмы осуществляются в случаях, когда магнитные составляющие лессов (Л) и погребенных почв (ПП), определяемые по термомагнитным кривым, одинаковы, но отношение магнитной восприимчивости погребенных почв (кПП) и лессов (кЛ) больше единицы: кПП/кЛ > 1 (первый механизм), или меньше (рав-
но) единице: кпп/кл < 1 (второй механизм). Третий механизм предполагает наличие магнитных новообразований в погребенной почве и, за счет этого, повышение кпп: кпп/кл > 1.
Считая, что однородность магнитной минералогии в лессах и почвах указывает на отсутствие (био-)химической намагниченности (и, значит, на отсутствие возможности значительного удревне-ния палеомагнитной записи), я сделал заключение [Большаков, 2001], что наиболее благоприятными для определения точного положения инверсии М-Б объектами будут разрезы, в которых магнитные минералы лессов и почв одинаковы. В этом случае выделение первичной намагниченности сводится к удалению вязкой компоненты, которая в основном легко счищается нагревом образцов до 300°С [Большаков, 1996].
проведенные нами [Большаков, Свиточ, 1988] рекогносцировочные исследования разреза Во-лодарка на Оби показали, что отложения этого разреза благоприятны для палеомагнитного изучения с позиций изложенных выше требований. Изучение зависимостей намагниченности насыщения и остаточной намагниченности насыщения от температуры выявило подобие термомагнитных кривых в лессовых и почвенных горизонтах по разрезу. Методы магнитной гранулометрии показали [Большаков, 2001], что магнитные частицы в отложениях разреза представлены в основном довольно грубой фракцией, соответствующей псевдооднодоменному состоянию магнитных зерен. Более того, довольно легко после температурно-временной чистки при 200°С в течение 4-х часов были выделены (сверху вниз по разрезу) прямая, обратная и снова прямая зоны намагниченности, которые мы интерпретировали соответственно как относящиеся к хронам Брюнес и Матуяма и субхрону Харамильо [Большаков, Свиточ, 1988; Большаков, 2001]. полученные нами данные с очевидностью показали, что в обнажении Володарка отсутствуют горизонты, соответствующие верхней части стратиграфической схемы неоплейстоцена Западной Сибири [Архипов и др., 1997], что противоречит сложившимся представлениям некоторых геологов.
К сожалению, отбор образцов (штуфов) во время этих рекогносцировочных исследований был редким, с интервалом около 2 м. Тем не менее, па-леомагнитные данные по третьей сверху пп, ниже которой была обнаружена зона обратной полярности, предполагали наличие в данной почве переходной зоны инверсии М-Б (занижение наклонения и аномальное склонение). поэтому основной целью повторного отбора образцов из разреза Володарка в 2004 г. было определение наличия (или отсутствия) переходной зоны инверсии М-Б и локализация ее точного климатостра-тиграфического положения в разрезе, в случае ее наличия. Данная цель соответствует плану работ,
предложенному для глобального решения проблемы климатостратиграфического несоответствия положения инверсии М-Б в глубоководных осадках и отложениях лессовой формации [Большаков, 2004].
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЗРЕЗА И СХЕМЫ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ
Разрез Володарка расположен на левом берегу р. Обь, примерно в 70 км выше по течению от г. Барнаул и соответственно в 4-х км ниже известного опорного разреза неоплейстоцена Западной Сибири Белово [Разрез..., 1978; Архипов и др., 1997]. Географические координаты разреза -52°39' с.ш., 83°39' в.д. Здесь в береговом обрыве вскрываются отложения, представляющие чередующиеся горизонты лессовидных суглинков и погребенных почв, которые в основании разреза переходят в супеси.
В 1986-87 гг. отбор образцов проводился из расчистки, расположенной примерно на 200 м выше от впадения речки Володарка в реку Обь. Мощность разреза в этом месте составляет примерно 35 м и в нем было обнаружено 6 горизонтов пп и соответствующее количество горизонтов лессовидных суглинков [Большаков, 2001]. В 2004 г. отбор проводился примерно в 350 м выше р. Володарка, вследствие чего мощность разреза в этом месте выше - около 50 м. В новой расчистке, дополнительно к изученным ранее, было обнаружено две погребенных почвы в верхней части разреза.
Однако, поскольку нашей целью был поиск переходной зоны инверсии, отбор образцов проводился за недостатком времени из средней части разреза. "Сплошной" отбор образцов с расстоянием между центрами около 3 см проводился из 3-ей пп (в прежнем обозначении), в которой было отмечено занижение наклонения и близкое к аномальному склонение, и в нижней трети перекрывающего ее лессового горизонта л3. Выше отбор штуфов проводился примерно через каждые 40 см и доходил до лесса Л1 (в прежнем обозначении), расположенного приблизительно на глубине 19 м от верхней кромки расчистки. Ниже 1Ш3 образцы отбирались еще более редко, с интервалом в среднем 1 м до глубины примерно 43 м от верхней кромки расчистки.
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Магнитная восприимчивость отложений изученной части разреза заключена в основном в пределах от 60 х 10-5 до 180 х 10-5 ед. СИ. повышенные значения к в основном свойственны лессовым горизонтам, однако имеют место и относительно повышенные значения восприимчивости в почвенных горизонтах, о чем говорилось ранее
Рис. 1. Интегральные (в верхних частях графиков) и дифференциальные (в нижних частях графиков) зависимости намагниченности насыщения (в магнитном поле 2 кэрс.) от температуры. Сплошная линия - первый нагрев, пунктирная -второй нагрев. Образцы 23 и 30 представляют погребенную почву ПП3 (см. рис. 4), образец N1 взят из лесса Л2, образец 34 - из лесса Л4, непосредственно под ПП3.
[Большаков, 2001]. Некоторые из термомагнитных кривых, полученных по полной (13, в поле 2 кэрс.) и остаточной (1г3, после воздействия магнитного поля 10 кэрс.) намагниченностям насыщения, показаны на рис. 1 и рис. 2. Термомагнитные кривые лессов и почв демонстрируют качественное подобие и обнаруживают наличие в образцах магнетита, маггемита и гематита. Помимо этого, и в почвах, и в лессах имеет место термомагнитный эффект (резкое падение 1г8 при температурах 150-180°С, указывающее на наличие в образцах поверхностно окисленного магнетита мелких размеров [Большаков и др., 1987]).
Однако, несмотря на качественное п
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.