ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2013, № 4, с. 61-72
УДК 550.383
ПАЛЕОМАГНИТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЗДНЕПЛЕЙСТОЦЕНОВЫХ ПОРОД РАЗРЕЗА МАЛЫЙ КУТ (ТАМАНСКИЙ П-ОВ, КРАСНОДАРСКИЙ КРАЙ)
© 2013 г. О. В. Пилипенко1, В. М. Трубихин2
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва 2 Геологический институт РАН, г. Москва Поступила в редакцию 17.08.2011 г.
Проведены палеомагнитные исследования четвертичных отложений разреза Малый Кут (Краснодарский край, западная часть Таманского п-ова) в двух временных интервалах позднего плейстоцена. Разрез Малый Кут представляет собою морскую террасу бакинского возраста, вложенную в дислоцированные морские сарматские отложения. В террасу бакинского возраста вложена морская ка-рангатская терраса. Наличие в обеих террасах морской фауны моллюсков позволяет хорошо датировать изучаемые отложения. Комплексом методов магнетизма горных пород проведены исследования состава, размера и концентрации ферромагнитной фракции, присутствующей в изучаемых породах. Исследованы направления и надежность выделенных направлений естественной остаточной намагниченности. Проведено сравнение с палеомагнитными записями естественной остаточной намагниченности в породах параллельных одновозрастных разрезов: Тузла (Таманский п-ов) и Роксоланы (Украина). Данная корреляция позволяет предположить, что в исследованных разрезах имела место запись экскурса геомагнитного поля Моно.
Б01: 10.7868/8000233371304008Х
ВВЕДЕНИЕ
Разрез Малый Кут, расположенный на северном берегу Таманского залива, примерно в 7 км юго-западнее станицы Запорожская (ф = 45°19' N X = 37°47' Е), интересен тем, что рекогносцировочные исследования показали, что слагающие его осадочные породы несут информацию о трех экскурсах геомагнитного поля, которые предположительно можно было сопоставить с глобальными экскурсами Моно, Блейк и либо Бива-Ш, либо Эмперор [Мёрнер и др., 2001]. Угловые компоненты намагниченности, записанной в породах разреза Малый Кут, планировалось сравнить с ранее полученными записями намагниченности одновозрастных отложений параллельных разрезов Тузла (Таманский п-ов) (рис. 1) [Пилипенко и др., 2006] и Роксоланы (устье р. Днестр, Украина) [Шаронова и др., 2004; Пилипенко и др., 2007]. Цель данной работы — выяснить, действительно ли полученные записи остаточной намагниченности отражают поведение магнитного поля Земли или в изучаемых породах имела место запись различных локальных изменений осадочных толщ.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ, ВОЗРАСТНЫЕ ОЦЕНКИ, ОТБОР КОЛЛЕКЦИИ
Разрез Малый Кут представляет собой сложно построенную морскую террасу. Здесь на сильно дислоцированные глины сармата налегают снизу вверх пачки (рис. 2, рис. 3):
1 — Серые, средне и мелкозернистые пески с конкрециями песчаника, с фауной Didacna parvula Nal. Мощность ~ 4—5 м.
2 — Переслаивание серых тонкозернистых алевритистых песков и песчаных алевролитов. Мощность ~ 0.9 м.
3 — Желтовато-серый песчанистый алевролит. Мощность ~ 0.3—0.4 м.
4 — Темно-серые глинистые алевролиты и глины. Мощность ~ 0.5 м.
5 — Желтовато-серые песчанистые алевролиты с фауной Didacna nalivkini Wass. В средней части пачки выклинивающийся прослой желтовато-серого песка с обломками раковин (2—3 см). Мощность ~ 1 м.
6 — Серые, зеленовато-серые алевролиты в нижней части чуть более глинистые, карбонатные. Мощность ~ 1.8 м.
Рис. 1. Географическое расположение разрезов Малый Кут, Тузла и Роксоланы.
Рис. 2. Схематический профиль разреза Малый Кут. Условные обозначения: 1 — глины, 2 — алевролиты, 3 — пески, 4 — суглинки, 5 — супеси, 6 — современная почва. Вертикальные столбцы с нумерацией I, II — места отбора образцов.
7 — Пачка грубозернистых желтовато-серых песков с фауной Cardium tuberculatum L. вложена в отложения пачек 1—6, что наблюдается на ~100 м севернее. Мощность ~ 0.3—0.4 м.
8 — Зеленовато-серые карбонатные алевролиты. В нижней части прослой песка с обломками раковин. Мощность ~ 0.2—0.3 м. К северу пачка 8 выклинивается.
9 — Палевые лессовидные суглинки. Мощность в месте отбора ~0.2—0.3 м. Севернее их мощность достигает ~2—2.5 м.
10 — Буровато-серые супеси в месте отбора не наблюдаются. Севернее мощность этой пачки достигает двух метров.
11 — Все описанные выше отложения слабо дислоцированы и срезаются пачкой супесей и суглинков, комковатых, светло-коричневых — пачка 11. Мощность ~ 1.5 м. В средней части пачки расположен горизонт карбонатных конкреций, примерная мощность ~ 0.5 м.
12 — Бурые суглинки с современной почвой. В базальной части пачки встречаются обломки античной керамики.
Как видно из описания разрез имеет довольно сложное строение. Наличие структурных границ и обилие фауны позволяет достаточно надежно его стратифицировать (палеонтологические определения были сделаны П.В. Федоровым). Фауна пачки 1 однозначно говорит о бакинском возрасте отложений, а фауна пачки 5 позволяет говорить о финальной стадии раннего неоплейстоцена [Фёдоров, 1963]. Пачки 1—6 слагают первый комплекс осадков разреза Малый Кут. Второй комплекс осадков (пачки 7—10) вложен в первый и содержит карангатскую фауну. Оба комплекса осадков слабо дислоцированы. Верхний комплекс осадков (пачка 11) ложится на них с размывом и слабым угловым несогласием. Подобное несогласие хорошо изучено и прослеживается в одном временном интервале на всем Черноморском побережье: от Абхазии до Тамани [Островский и др., 1977]. Каран-гатские отложения неоднократно датированы методом неравновесного урана и имеют возраст ~ 120—70 тыс. лет [Островский и др., 1977; Dodonov е! а1., 2001]. Непосредственно в карангатских отложениях разреза Малый Кут имеется уран-ионевая дата: ~ 85 ± 3 тыс. лет [Островский и др., 1977]. Горизонтально лежащий комплекс осадков (пачка 11) выше несогласия рассматривается как аналог сурожской террасы, по которой получена уран-ионевая дата ~ 47 ± 1.7 тыс. лет [Островский и др., 1977]. В пределах Керчь-Таманского региона комплекс осадков, ложащийся с угловым несогласием на карангат, часто содержит в своей нижней части две погребенные почвы Вг1 и Вг2, отвечающие по возрасту Брянскому педокомплексу. Иногда, даже в пределах одного разреза (например, разрез Эльтиген [Dodonov е! а1., 2001]) Брянский педокомплекс перестает визуально выделяться, притом, что скалярные магнитные параметры продолжают его фиксировать. Подобная картина (как будет видно ниже) наблюдается в пачке 11: имеют место два интервала повышенных значений скалярных магнитных параметров, причем, верхний интервал подчеркивается горизонтом карбонатных конкреций. Брянский педо-комплекс отвечает 3-ей изотопно-кислородной стадии. Таким образом, как и в ранее изученном параллельном разрезе Тузла, кровля горизонтально залегающих отложений пачки 11 соответствует концу 3-ей изотопно-кислородной стадии и имеет возраст не древнее ~20 тыс. лет, а подошва — ~50 тыс. лет [Bassinot е! а1., 1994]. Что касается залегающей ниже толщи карангатских отложений (пачки 7—10), то подошва их не древнее 120 тыс. лет.
Образцы верхней части террасы разреза Малый Кут (пачки 8—11) были отобраны для петро-магнитных и палеомагнитных исследований
Н,
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
см
12
11
9"
"Г" 7 :
Рис. 3. Литологическая колонка разреза Малый Кут. Условные обозначения: а — карбонатные конкреции, б — фауна.
сплошным отбором (вертикальные столбцы с нумерацией I и II на рис. 2). Ориентированные по магнитному меридиану штуфы были взяты из свежерасчищенных вертикальных стенок разреза. Далее штуфы были распилены на горизонтальные пластины, из которых в свою очередь были изготовлены ориентированные кубические образцы с ребром 2 см по 3 образца с уровня. Для проведения термомагнитного анализа были выпилены образцы с ребром 1 см по два образца со всех исследуемых уровней. Число уровней пачки 11 равнялось 23 (I отбор). Число уровней из карангатской части разреза (пачки 8—9) равнялось 13 (отбор II). Породы пачки 11 сильно раздроблены, поэтому верхние 20 см отобрать не удалось, что определило начало отбора. Положение начала отбора I на временной шкале получено путем линейной интерполяции между 20 и 50 тыс. лет. Даты, принятые для изученной части
6
5
2
1
(а)
Тыс. лет
-20
-50
-120
т+tt
V
Uli»
It!
Ü| i Ü
1 !
12
11
(б)
NRM, мА м2/кг 0 5 10 15 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260 Н, см
х10
1
-3
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260 Н, см
(в)
К, м3/кг
1 2 3 4 5
Т-1-1-г
х10
-7
(г)
ARM, мА м2/кг 0 25 50 75
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260 Н, см
х10-
(д)
SIRM, мА м2/кг 0 12 3
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260 Н, см
Рис. 4. Литологическая колонка — (а). Кривые изменения магнитных характеристик от глубины H: естественная остаточная намагниченность NRM — (б); магнитная восприимчивость K — (в); безгистерезисная остаточная намагниченность ARM — (г); изотермическая остаточная намагниченность насыщения SIRM в постоянном магнитном поле ~ 0.6 Тл - (д).
разреза (особенно для кровли пачки 11), в известной степени условны.
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПОРОД
Комплексом методов магнетизма горных пород проведены исследования состава, размера и концентрации ферромагнитной фракции, присутствующей в изучаемых отложениях разреза Малый Кут.
Перед началом эксперимента все образцы были взвешены на весах TANITA (model 1479V, Япония). Далее на всех образцах была измерена естественная остаточной намагниченность NRM до чистки на магнитометре JR-6 (AGICO, Чехия) в четырех положениях вращения образца и нормирована на плотность образцов. В работе были нормированы на плотность все используемые скалярные магнитные параметры, связанные с концентрацией ферромагнетика, что позволило исключить ошибку эксперимента, связанную с неидеальностью формы образцов. Средняя по
двум образцам с уровня величина NRM представлена на рис. 4б.
Магнитная восприимчивость K измерена на первых дублях образцов со всех уровней на каппа-метре Kappabridge KLY-2 (Geofyzika BRNO, Чехия). В целом, изменения K соответствуют изменениям NRM по разрезу. Отношение максимальных значений K к минимальным значениям дает грубую о
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.