УДК 550.383
ПЕТРО- И ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ МОРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ НИЖНЕГО НЕОПЛЕЙСТОЦЕНА РАЗРЕЗА МАЛЫЙ КУТ (КРАСНОДАРСКИЙ КРАЙ)
© 2015 г. О. В. Пилипенко1, В. М. Трубихин2, С. К. Грибов3
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва 2Геологический институт РАН, г. Москва 3Геофизическая обсерватория "Борок", (Ярославская обл.) e-mails:pilipenko@ifz.ru; vmt1940@mail.ru;gribov@borok.yar.ru Поступила в редакцию 16.10.2014 г. После доработки 15.12.2014 г.
Проведены петро- и палеомагнитные исследования четвертичных морских отложений разреза Малый Кут (Краснодарский край, западная часть Таманского п-ова) во временном интервале 425—375 тыс. лет. Комплексом методов магнетизма горных пород определены состав, доменная структура и концентрация зерен ферромагнитной фракции, присутствующей в изучаемых породах. Исследованы направления и надежность выделенных направлений естественной остаточной намагниченности. В финальной части нижнего неоплейстоцена выделен горизонт аномального поведения намагниченности, возраст которого можно оценить как ~395—375 тыс. лет. Такое поведение намагниченности ранее уже встречалось в кровле трансгрессивных отложений урунджикского горизонта разреза Ка-раджа (11 изотопно-кислородная стадия), и было отнесено по возрасту к ~400—375 тыс. лет. Этому интервалу аномального поведения намагниченности по возрасту соответствует экскурс Бива-III.
DOI: 10.7868/S0016794015030153
1. ВВЕДЕНИЕ
Палеомагнитные "записи" горных пород могут отражать как вариации магнитного поля Земли, так и изменения самой породы в результате протекания химических реакций в геомагнитном поле. В течение геологической жизни породы не ведут себя как закрытые системы, и новые компоненты намагниченности могут быть добавлены к уже существующей естественной остаточной намагниченности (МЕИ), частично или полностью затирая первичную палеомагнитную запись. Осадочные породы обычно содержат зерна магнетита и гематита обломочного происхождения, наряду с гематитом, обволакивающим немагнитные зерна и зерна магнетита, и нельзя сказать, какие из этих минералов вносят больший вклад в МЕИ. На па-леомагнитных записях угловых компонент МЕМ часто имеют место интервалы резкого отклонения от среднего склонения и наклонения, которые принято связывать с экскурсами геомагнитного поля. Данная статья посвящена исследованию природы вариаций и интерпретации горизонта аномального поведения вектора МЕМ, "записанной" в четвертичных морских отложениях разреза Малый Кут (западная часть Таманского п-ова) на временном интервале ~425—375 тыс. лет.
2. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ И ВОЗРАСТНЫЕ ОЦЕНКИ
Разрез Малый Кут (ф = 45°19' N, X = 37°47' E) расположен на северном берегу Таманского залива (рис. 1), примерно в 7 км на юго-запад от станицы Запорожская и представляет собой сложно построенную серию морских террас, вложенных друг в друга. Две нижние террасы, бакинского (в широком смысле) и карангатского возраста, слабо дислоцированы и с несогласием перекрываются комплексом лессово-почвенных отложений позднего валдая (рис. 2), [Пилипенко и Трубихин, 2013]. Здесь на сильно дислоцированные глины сармата налегают (рис. 3):
1. Серые, средне и мелкозернистые пески с конкрециями песчаника и фауной Didacna parvula Nal. Мощность ~4—5 м.
2. Переслаивание серых тонкозернистых алев-ритистых 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.
0 75 150 км
Рис. 1. Географическое расположение разреза Малый Кут.
Рис. 2. Схематический профиль разреза Малый Кут (по [Пилипенко, Трубихин, 2013]). Условные обозначения: 1 — глины, 2 —алевролиты, 3 — пески, 4 — суглинки, 5 — супеси, 6 — современная почва. Вертикальные столбцы с нумерацией I, II, III — места отбора образцов.
6. Серые, зеленовато-серые алевролиты, в нижней части чуть более глинистые, карбонатные. Мощность ~1.8 м.
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 лёссовидные 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 примерной мощностью ~0.5 м.
12. Бурые суглинки с современной почвой. В базальной части пачки встречаются обломки античной керамики.
Наличие структурных границ и обилие фауны позволяет достаточно надежно стратифицировать разрез Малый Кут. Пачки 1—6 слагают первый комплекс осадков разреза. Согласно палеонтологическим определениям в разрезе Малый Кут [Федоров, 1963] фауна пачки 1 (Didacna parvula Nal.) однозначно свидетельствует о бакинском возрасте отложений, фауна пачки 5 (Didacna nalivkini WOss.) позволяет говорить о финальной стадии раннего неоплейстоцена. Пачки 3—6 отвечают 11 изотопо-но-кислородной стадии (ИКС) и, вероятно, имеют возраст ~430—375 тыс. лет [Пилипенко и Тру-бихин, 2012; Трубихин, 1987; Bassinot et al., 1994]. Второй комплекс осадков (пачки 7—10) вложен в первый и содержит карангатскую фауну (Cardium tuberculatum L.). Петромагнитному и палеомаг-нитному исследованию образцов пачек 7—11 (вертикальные столбцы с нумерацией I и II на рис. 2) была посвящена работа [Пилипенко и Трубихин, 2013]. В данной статье представлены результаты аналогичного исследования пачек 3—6 (вертикальный столбец III на рис. 2) рассматриваемого разреза.
H, см 0 г
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
12
11
9
1 L 1
™т~:—г
1 ! • 1
--1-I-4-
-Г . Г
7
ft
ft
1
2
Рис. 3. Литологическая колонка разреза Малый Кут. Условные обозначения: 1 —карбонатные конкреции, 2 — фауна.
6
5
2
1
3. ОТБОР КОЛЛЕКЦИИ
Образцы первого комплекса осадков нижней надбакинской части террасы разреза Малый Кут (пачки 3—6) были отобраны сплошным отбором (вертикальный столбец III на рис. 2). Ориентированные по магнитному меридиану штуфы были взяты из свежерасчищенной вертикальной стенки 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 было выпилено по два образца с ребром 1 см со всех исследуемых уровней разреза. Общее число уровней пачек 3—6 равнялось 129 (III отбор), число образцов объемом 8 см3 равнялось 258 штук.
4. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
4.1. Магнитные свойства пород
Комплексом методов магнетизма горных пород проведены исследования состава, относительного размера частиц и концентрации ферромагнитной фракции, присутствующей в изучаемых отложениях первого комплекса осадков разреза Малый Кут. Перед началом эксперимента все образцы были взвешены на весах TANITA (model 1479V, Япония). В работе были использованы массовые магнитные параметры, и в дальнейшем мы будем опускать термин "массовый" (Evans and Heller, 2003). Далее на каждом образце была измерена естественная остаточной намагниченность на магнитометре JR-6 (AGICO, Чехия) в трех положениях вращения. Средняя по двум
а
тыс. лет ~375.............
-425
NRM х 10-3, мА м2/кг 0 2 4 6 8 10
250
300
в
-3
NRM300 х 10-3, мА м2/кг
J300
012345
г
1-7
X х 10 м3/кг 0123
350
400
450
500
550
600 H, см
250
300
350
400
450
500
550
600 H, см
250
300 -
350 -
400 -
450
500
550
600 H, см
д
ARM х 10-3, мА м2/кг 0 10 20 30
250
300
350
400
450
500
550
600 H, см
Рис. 4. Литологическая колонка разреза Малый Кут — (а) и кривые изменения магнитных характеристик образцов в зависимости от глубины H: средняя по двум образцам с уровня естественная остаточная намагниченность NRM — (б), средняя по двум образцам с уровня естественная остаточная намагниченность NRM300 после нагрева образцов до 300°C — (в), массовая магнитная восприимчивость % — (г), безгистерезисная остаточная намагниченность ARM— (д).
6
5
4
3
исходным образцам с уровня величина NRM представлена на рис. 4б.
Магнитная восприимчивость х измерена на первом дубле образцов со всех уровней исследуемой части разреза на каппаметре Kappabridge KLY-2 (Geojyzika BRNO, Чехия). В целом изменения х соответствуют изменениям NRM по разрезу Отношение максимальных значений х к минимальным значениям дает грубую оценку относительного изменения концентрации зерен магнитных минералов породы вдоль разреза [Pan et al., 2001]. Величина х варьирует в нижней части разреза Малый Кут от 0.8 х 10-7 до 2.08 х 10-7 м3/кг, что говорит об изменении концентрации частиц-носителей естественной остаточной намагниченности в ~2.6 раза (рис. 4г).
В настоящей работе безгистерезисная остаточная намагниченность ARM создавалась в переменном магнитном поле 0.9 Тл в присутствии постоянного поля 0.05 мТл на установке переменного поля (ARM Magnetizer — model 615, Applied Physics Systems, USA) на образцах, не подвергнутых лабораторным нагревам. Выявлена высокозначимая положительная корреляционная
связь между ARM и х (коэффициент корреляции r = 0.82 для 94 пар точек) (рис. 4г, д).
На демонстрационной коллекции исходных образцов (8 штук) из пачек 4—6 исследуемого интервала разреза было выполнено три вида термомагнитного анализа (ТМА) в воздухе: 1) по зависимости намагниченности насыщения Js(T) в постоянном магнитном поле ~0.6 Тл на образцах объемом ~1 см3 с использованием вибромагнитометра (ОРИОН, Россия), 2) на каппаметре MultiFunction Kappabridge (AGICO, Чехия) по зависимости магнитной восприимчивости от температуры Х
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.