ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2008, № 7, с. 85-96
УДК 550.838.5
О ПАЛЕОМАГНЕТИЗМЕ ЛЕССОВ И КОРРЕЛЯЦИИ РАЗРЕЗОВ БЕЛОВО И ВОЛОДАРКА НА РЕКЕ ОБЬ
© 2008 г. В. А. Большаков
МГУ им. М.В. Ломоносова, географический факультет E-mail: vabolshakov@mail.ru Поступила в редакцию 21.11.2007 г.
Предложена новая, основанная на выполненных автором палеомагнитных исследованиях, схема корреляции лессово-почвенных разрезов Володарка и Белово. Показаны некоторые противоречия в палеомагнитной стратиграфии и корреляции разрезов Лессового плато Китая. Даны рекомендации по корректному использованию палеомагнитного метода при изучении разрезов лессовой формации.
PACS: 91.25.Ng
ВВЕДЕНИЕ
Отложения лессовой формации, т.е. перемежающиеся горизонты собственно лессов с погребенными почвами, являются уникальными континентальными образованиями четвертичного периода. Они содержат в себе одну из наиболее полных записей глобальных климатических колебаний этого геологического времени, в частности, оледенений и межледниковий последнего миллиона лет, и имеют значительное распространение, особенно в умеренных широтах Северного полушария. В связи с указанными обстоятельствами отложения лессовой формации были подвергнуты тщательному исследованию различными методами изучения природной среды, в том числе и па-леомагнитным методом.
Палеомагнитные исследования лессовой формации были направлены на решение важных задач установления хронологии ее развития и разработки стратиграфических схем, позволяющих коррелировать лессовые разрезы как между собой, так и с разрезами других типов четвертичных отложений. Так, палеомагнитные исследования Лессового плато Китая, проведенные Ф. Хел-лером и Лю Дуншеном [Heller, Liu, 1982; 1984], впервые привели к заключению, что начало формирования лессов в указанном регионе и, по-видимому, на планете в целом, почти совпадает с границей хронов Гаусс и Матуяма. Иными словами, условия, способствующие формированию лессов, сложились на планете около 2.6 млн. лет назад.
Однако эти и последующие многочисленные палеомагнитные исследования лессов столкнулись с проблемой неоднозначности климатостра-тиграфического положения в разрезах палеомагнитных реперов, и прежде всего наиболее широко используемого репера - инверсии Матуяма-
Брюнес (М-Б). Этой проблеме посвящено множество публикаций различных исследователей. В частности, в одной из последних работ мною [Большаков, 2004] предложена программа исследования данной проблемы, предполагающая сравнительное изучение лессово-почвенных разрезов, сформировавшихся в различных широтных и долготных поясах и, соответственно, в различных климатических и ландшафтных условиях. Также отмечено, что для корректного решения проблемы необходимо обнаружение в разрезах переходной зоны инверсии М-Б. (Замечу при этом, что наличие переходной зоны, определяющей точное положение инверсии в разрезе, не гарантирует все же определение ее точного положения во времени, если палеомагнитная запись была искажена вторичными процессами, существенно изменившими первичную намагниченность и вызвавшими удревнение палеомагнитной записи [Большаков, 1999]). В предложенную программу хорошо вписывается изучение разреза Володарка на р. Обь, начатое совместно с A.A. Свиточем в 1986 г. и продолженное в 2004 г. [Большаков, Свиточ, 1988; Большаков, 2001; 2007].
РЕЗУЛЬТАТЫ МАГНИТНЫХ И ПАЛЕОМАГНИТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАЗРЕЗА ВОЛОДАРКА
Кратко остановимся на результатах палеомагнитного исследования разреза Володарка, расположенного на левом берегу р. Обь у пос. Володарское, примерно в 70 км. выше по течению от г. Барнаул. Уже первые рекогносцировочные исследования [Большаков, Свиточ, 1988; Большаков, 2001] показали наличие в разрезе (сверху вниз) прямой, обратной и снова прямой, с переходом на обратную, полярностей намагниченности. Соответствую-
щие интервалы магнитной полярности интерпретировались нами как относящиеся к нижней части хрона Брюнес, верхней части хрона Матуяма и субхрону Харамильо. Интервал отбора образцов был около двух метров, магнитная чистка проводилась при температуре 180°С в течение четырех часов, что обычно достаточно для удаления вязкой компоненты намагниченности [Большаков, 1996].
Термомагнитные кривые продемонстрировали идентичность магнитного состава погребенных почв и лессов. В образцах присутствуют магнетит и гематит, а по перегибу термомагнитных кривых в области температур (300-370)°С можно сделать вывод о наличии маггемита. Кроме этого, и в лессах, и в почвах имеет место термомагнитный эффект, указывающий, по нашему мнению [Большаков и др., 1987], на наличие поверхностно окисленных зерен магнетита. Методы магнитной гранулометрии показали, что ферримагнитные зерна в этих горизонтах имеют размеры, соответствующие псевдооднодоменному состоянию, его более грубозернистой части [Большаков, 2001]. Все это привело меня к заключению об отсутствии вторичной химической намагниченности прежде всего в образцах погребенных почв и, следовательно, о достаточности для выделения первичной намагниченности указанной выше относительно низкотемпературной чистки.
Интересно отметить, что похожий вывод был сделан ранее А.Н. Зудиным и др. при изучении плиоцен-четвертичных толщ Приобского плато. Авторы [Зудин и др., 1977, стр. 61] пишут: "Все генетические признаки, отмеченные при характеристике условий залегания естественных геологических тел и петрологии (гранулометрический состав, минеральный состав, морфология зерен алевритовой и ферромагнитной фракций) согласованно свидетельствуют о терригенной природе исследуемых континентальных толщ, о детритовой природе их первичной намагниченности. ... Регистрируемые для плиоцен-четвертичной толщи Приобского плато условия осадконакопления и диагенеза не благоприятствовали формированию постседиментационной химической намагниченности".
Для уточнения климатостратиграфического положения инверсии М-Б в разрезе необходимо было провести более частый отбор образцов. Поскольку смена знака намагниченности наблюдалась в окрестности третьей сверху погребенной почвы, в 2004 г. был проведен сплошной отбор образцов на палеомагнитный анализ из этой почвы и прилегающих к ней частей выше- и нижележащих горизонтов лессовидных суглинков. (Добавлю, что отбор образцов в 2004 г. проводился в другой, более мощной части разреза, нежели в 1986 г. Поэтому третья погребенная почва (ПП)
стала пятой сверху ПП, входящей во второй сверху почвенный комплекс (ПК), состоящий из трех ископаемых почв и двух разделяющих их горизонтов лессов. Дополнительно был выделен первый сверху ПК, состоящий из двух почв и разделяющего их лесса [Большаков, 2007]).
Проведенные термомагнитные исследования подтвердили в целом вывод, сделанный ранее: магнитные составляющие ПП и лессов оказались подобными, состоящими из магнетита, маггемита и гематита; в образцах и лессов, и почв было зафиксировано наличие термомагнитного эффекта. Однако диаграммы Зийдервельда, полученные при непрерывном нагреве и измерении образцов (в Палеомагнитной лаборатории Казанского Университета) показали, что для выхода на первичное направление намагниченности в ряде случаев требовался нагрев свыше 400°С. Поэтому было решено провести ступенчатое терморазмагничивание представительной коллекции образцов с шагом 50°С, от 200°С до 650°С, с прогревом в течение часа при каждой температуре.
Ступенчатое терморазмагничивание продемонстрировало сложный характер изменения намагниченности при прогреве для образцов, отобранных из зоны обратной полярности геомагнитного поля. Образцы этой зоны имеют преобладающее обратное направление первичной намагниченности 1по, при наличии отдельных образцов с нормальным или аномальным направлением 1по. (За первичное принималось направление намагниченности, выделяемое в температурном интервале 500°С-650°С). Был обнаружен различный характер изменения 1п образцов погребенной почвы и подстилающего ее лесса в процессе нагрева: если образцы почвы требовали прогрева выше 500 градусов для выделения 1по, то в образцах лесса выход на направление первичной намагниченности в основном осуществлялся после температурно-вре-менной чистки при 200°С. Более того, некоторые образцы из этого лессового горизонта изначально, уже при первичном измерении, имели обратную полярность намагниченности.
Таким образом, был получен, вообще говоря, неожиданный результат: несмотря на одинаковый состав (и концентрацию) магнитных минералов лесса и почвы, почва обладает гораздо более значительной, чем лесс, компонентой вторичной, направленной по современному магнитному полю, намагниченности, разрушающейся при прогреве до температур, больших 500°С. Очевидно, это не вязкая компонента. Скорее всего, несмотря на приведенные выше заключения о малой вероятности химических изменений, эта вторичная компонента намагниченности имеет химическую природу, связанную с процессами почвообразования. Первичная же намагниченность почвы связана, очевидно, в основном с гематитом, поскольку
выделяется при прогреве до (500-600)°С [Большаков, 2007].
Подчеркнем еще один практически важный, хотя и ожидаемый, аспект изложенного выше результата. Он заключается в том, что лессовые образцы требуют меньших температур нагрева, чем почвенные, для выхода намагниченности на обратное направление. Это вполне согласуется с тем, что лессы менее затронуты процессами почвообразования, повышающими вероятность формирования химической намагниченности. Аналогичный вывод уже был сделан при изучении лес-сово-почвенных разрезов Болгарии [Большаков, 1996]. Заключение о меньшей стабильности вторичной намагниченности в лессах, по сравнению с почвами, можно сделать и из результатов палео-магнитных исследований лессово-почвенных разрезов Украины, представленных А.Н. Третяком [Третяк, 1983].
В соответствии с результатами поэтапной чистки, массовая чистка образцов была проведена при температуре 570 градусов, с выдержкой 1 час при этой температуре. Полученные палео-магнитные данные показали, что переходная зона инверсии М-Б расположена внутри второго сверху почвенного комплекса, состоящего из трех ископаемых почв и двух разделяющих их горизонтов
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.