CC BY
14БЮЛЛЕТЕНЬ КОМИССИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ПЕРИОДА
№ 44
1975
ПРИЛОЖЕНИЕ
И. П. ГЕРАСИМОВ, Ф. С. ЗАВЕЛЬСКИИ, О. А. ЧИЧАГОВА, В. В. ДОРОШЕНКО, А. Е. ЧЕРКИНСКИИ, О. Б. ПАРУНИН, Л. Г. ВАСЕНКОВА, В. Л. ЛЫХИН
РАДИОУГЛЕРОДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАДИОМЕТРИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ ИНСТИТУТА ГЕОГРАФИИ АН СССР
Сообщение I
В Институте географии АН СССР создана Радиометрическая лаборатория, в которой с конца 1972 г. начаты радиоуглеродные исследования возраста четвертичных отложений и почв с использованием жидкостного сцинтилляционного метода измерения удельной активности радиоуглерода.
При радиоуглеродных исследованиях предварительная подготовка проб проводится в зависимости от вида углеродсодержащего материала. Так, в нашей лаборатории образцы торфа обрабатываются следующим образом: отмытый дистиллированной водой образец кипятится в 5% HCl в течение 1,5 часа, снова отмывается до рН = 6—7, высушивается при 105° С и идет затем на дальнейшую обработку и синтез бензола. Образцы древесины .подвергаются сначала механической, а затем и химической очистке, состоящей из попеременных обработок 5% HCl, дистиллированной водой, 2% NaOH при 100°С и снова водой и кислотой.
Из почвенных образцов, современных и древних, приготавливаются 'препараты гуминовых кислот. Из расчетных данных следует, что для получения не менее 20 г препарата необходимо брать сильногумуси-, рованной почвы (5—10% гумуса) около 3—5 кг\ для почв, содержащих менее 5% гумуса — около 5—7 кг; при содержании гумуса менее 2% — 10—15 кг. Для ископаемых почв, имеющих возраст в десятки тысяч лет, при содержании гумуса менее 1%, количество исходного образца возрастает до 20—40 кг.
Препараты гуминовых кислот ископаемых почв готовятся на основе пирофосфатного метода М. М. Кононовой — Н. П. Бельчиковой (1961), в нашей модификации. Схема подготовки состоит в следующем: тщательно освобожденный от корней образец обрабатывается 0,1 н щелочью для удаления свободных гумусовых веществ, способных омолаживать его, и отмывается дистиллированной водой; затем, в результате повторных (до 3—4 раз) обработок холодной смесью пирофосфата натрия со щелочью, сифонирования щелочного раствора, центрифугирования и осаждения в нем концентрированной H2S04 гуминовых кислот, мы получаем II фракцию. После отмывки дистиллированной водой до рН = 4—5 и высушивания в фарфоровых чашках в сушильном шкафу при 105° С она идет на сухую перегонку и синтез бензола. III фракцию гуминовых кислот получаем после аналогичных повторных обработок горячей смесью пирофосфата натрия со щелочью остатка почвы.
В случае очень незначительного содержания углерода в образце ископаемой почвы мы заменяем холодную и горячие обработки повторным кипячением образца в той же смеси по 3 часа, центрифугированием щелочного раствора и осаждением в нем суммы гуминовых кислот.
Препараты гуминовых кислот современных и некоторых ископаемых почв готовятся на основе метода В. В. Пономаревой (Пономарева, Плотникова, 1969). Наша схема подготовки сводится к следующему:
1. Освобожденный от корней образец обрабатывается 0,1 н NaOH, щелочной раствор сифонируется и в нем осаждаются гуминовые кислоты, свободные и рыхлосвязанные с R2Os (I ф р а к ц и я, по И. В. Тюрину — В. В. Пономаревой), которые затем отмываются дистиллированной водой и сушатся в сушильном шкафу
2. Отмытый от щелочи образец почвы обрабатывается кислотой (0,1 н H2S04 — для современных почв и 1,5 н НС1 — для ископаемых) и промывается дистиллированной водой до отрицательной реакции на Са.
3. Образец повторно (2—3 раза) обрабатывается 0,1 н — 0,5 н NaOH ври «агревании и центрифугируется; в щелочном растворе осаждаются концентрированной H2S04 гуминовые кислоты II + III фракций, отмытые и высушенные препараты которых идут затем на сухую перегонку и синтез бензола.
Как выяснилось по литературным источникам и полученным нами данным, для черноземных почв это разделение на фракции очень существенно ввиду резкого различия их возраста, в то время как для дерново-подзолистых оно, практически, не имеет значения, т. к. фракции гуминовых кислот этих почв почти одновозрастны по С14. Подтверждение этому мы находим и в полученных данных (ИГАН-23—ИГАН-37; ИГАН-41— ИГАН-42 — ИГАН-43). В этом случае на датирование может идти препарат суммы гуминовых кислот, полученный в результате повторных горячих щелочных обработок декальцированного образца и осаждения в щелочном растворе гуминовых кислот.
Химическая подготовка бензольных проб для датирования по С14 состоит из следующих стадий:
1. Сухая перегонка и получение угля.
2. Спекание угля с металлическим литием и получение карбида.
3. Получение и очистка ацетилена.
4. Синтез и очистка бензола. 7
Препарат 700оС 750-800°с ., „ „ „ 20°с гуминовых--► Уголь-- Li2C2--. С2Н2--► СвНв
КИСЛОТ Вакуум +L¡ +Н.О V—A1-S1
катализатор
При радиоуглеродных исследованиях, проводимых в ИГ АН СССР, используется значение периода полураспада С14, равное 5730±30 лет. Измерения выполняются на двухканальных жидкостных сцинтилляцион-ных спектрометрах, включенных по схеме совпадений. В одном из них — ИГАН-1, регистрация производится автоматически по 1000 секундным интервалам времени с выходом на цифропечать так, что в течение указанного времени производится набор информации, затем она в десятичном коде отпечатывается на ленте. После этого отсчет сбрасывается и счет автоматически начинается сначала.
В другом спектрометре (Марк-2) имеется термостат и конвейер с приспособлением для автоматической перезарядки образцов. Установка со-
* В случае, ископаемых почв первая щелочная вытяжка отбрасывается, как омолаживающая образец.
держит программное устройство, автоматическую калибровку внешним источником гамма-излучения и выход на телетайп. На ленте телетайпа печатаются данные о длительности измерений, числе набранных сигналов, сведения о калибровке и т. д.
При измерениях на этих установках каждая величина (фон, эталон, образец) измеряется многократно и периодически производится калибровка внешним источником гамма-излучения. Это позволяет вводить поправку на сцинтилляционную эффективность рабочих растворов, а также вести полноценную статистическую обработку результатов: найти среднее значение и его стандартную погрешность, объективно (по критерию Шо-вене) оценить наличие отдельных выбросов, в случае необходимости исключить их и найти генеральное среднее значение результата измерений, а также его стандартную погрешность.
Для контроля точности и достоверности получаемых результатов были проведены перекрестные измерения образцов известного возраста. Радиоуглеродная лаборатория Геологического института АН СССР и Лаборатория новейших отложений Географического факультета МГУ предоставили нам несколько препаратов бензола, радиоуглеродный возраст которых был уже определен в этих лабораториях. Проведенные нами радиометрические измерения этих препаратов дали следующие результаты: 1. ИГАН-13, Т = 9550± 160 лет (ГИН-313, Т = 9500±70), 2. ИГАН-14, Т= 16 000±320 лет (ГИН-333, Т= 15850±60 лет), 3. ИГАН-15, Т = 9800±40 лет (МГУ-199, Т = 9700±100 лет).
Кроме того, К. С. Шулия любезно представил нам образец древесины со стоянки Швентойи. Этот образец уже был датирован тремя лабораториями, которые соответственно получили: Уз-23, Т = 4400±55лет; Ле-833, Т = 4100±60 лет; Та-247, Т = 4400±90 лет. В данном случае нашей лабораторией был проведен весь процесс датирования от первичной обработки исходного материала, включая синтез бензола и радиометрические измерения возраста. При этом была получена дата: ИГАН-12, Т = 4470± ±40 лет.
После этих и некоторых других контрольных и методических измерений, которые дали вполне удовлетворительные результаты, мы перешли к радиоуглеродному датированию образцов, перечень которых дан ниже. Образцы, радиоуглеродные исследования которых полностью выполнены в Институте географии, носят индекс ИГАН, а те, которые в порядке содружества с Лабораторией новейших отложений Географического факультета МГУ, исследованы совместно (в МГУ выполнены химическая обработка и синтез бензола, а в Институте географии — радиометрические измерения и их обработка) носят двойной индекс: ИГАН-МГУ.
ПОЧВЕННЫЕ ОБРАЗЦЫ
1. ИГАН-1 2140±7»
Луговой чернозем-смолница из Болгарии (р. Божурище, близ Софии), гл. 0— 20 см, содержание углерода 1,97%. Образец предоставлен И. П. Герасимовым в 1971 г. Дата получена по сумме прочносвязанных фракций гуминовых кислот (Н + Ш).
2. ИГАН-2 4950±100
Луговой чернозем-смолница из Болгарии (р. Божурище, близ Софии), гл. 60— 80 см, содержание углерода 1,49%. Образец предоставлен И. П. Герасимовым в 197,1 г. Дата получена по сумме прочносвязанных фракций гуминовых кислот (Н+Ш).
3. ИГАН-24 2200±700*
Карбонатный чернозем из Болгарии (р. Трестеник), гл. 0—20 см, содержание углерода 1,34%. Образец предоставлен И. П. Герасимовым в 1971 г. Дата получена по сумме прочносвязанных фракций гуминовых кислот (И+Ш).
* Значительная погрешность результата измерений объясняется большим разбавлением из-за малого количества исходного материала.
4. ИГАН-25 3700 ±100
Карбонатный чернозем из Болгарии (р. Трестеник), гл. 50—70 см, содержание углерода 0,96%. Образец предоставлен И. П. Герасимовым в 1971 г. Дата получена по сумме прочносвязанных фракций гуминовых кислот (II+III).
5. ИГАН-56-МГУ-375 1630+30
Почва черноземно-луговая, пос. Кусты, Тамбовская обл., вбок северу от ст. Токаревка. Гл. 0—10 см. Образец предоставлен Е. М. Самойловой в 1973 г. Дата получена по гуминовым кислотам II+III фракции.
6. ИГАН-57-МГУ-377 2370±30
Корковый содовый солонец на покровных лёссовидных глинах. Микрозападина. Целинная степь, пос. Кусты, Тамбовская обл., в 6 км к северу от ст. Токаревка. Гл. 6— 16 см. Образец предоставлен Е. М. Самойловой. Дата получена по гуминовым кислотам II+III фракции.
7. ИГАН-58-МГУ-378 6760±90
Тот же разрез, что ИГАН-57-МГУ-377. Гл. 50—60 см. Образец предоставлен Е. М. Самойловой. Дата получена по гуминовым кислотам II+III фракции.
$. ИГАН-9-МГУ-344 33 500±700
Ископаемая почва из Ново-Хоперска, Воронежской обл., р. 1-71 (зачистка 4), гл. 6,0—6,5 см, содержание углерода 0,74%. Образец взят В. Л. Лыхиным в '1072 г. Дата получена по сумме гуминовых кислот, выделенных смесью пирофосфата натрия со щелочью.
9. И ГА Н-53 >37 000
Ископаемая почва из пос. Платове, Ростовской обл., гл. 2,5 м. Образец взят А. А. Величко в 1972 г. Дата получена по сумме гуминовых кислот, выделенных смесью пирофосфата со щелочью.
10. ИГАН-46 24 000±300
Ископаемая почва из разреза в с. Араповичи, Черниговской обл., глубина 7,9— 8,0 м, содержание углерода 0,69%. Образец взят X. А. Арслановым и О. А. Чичаговой в 1972 г. Дата получена по II фракции гуминовых кислот, выделенных 2% NaOH после декальцирования.
11. И ГА Н-55 31 500±1400
Та же ископаемая почва, что ИГАН-46. Дата получена по сумме гуминовых кислот, выделенных смесью пирофосфата натрия со щелочью. Образец взят В. Л. Лыхиным в 1973 г.
12. ИГАН-21 8440 ±60
Дерново-глеевая почва на покровном суглинке, подстилаемом песком. Московская обл., разрез 12-72 (конгресоный). Реликтовый гумусовый горизонт, глубина 30— 35 см, содержание углерода 1,71%. Образец предоставлен А. В. Куликовым в 1972 г. Дата получена по сумме I и II фракций гуминовых кислот.
13. ИГАН-23 3660+40
Дерново-глеевая почва на покровном суглинке, подстилаемом песком. Московская обл., разрез 12-72; глубина 20—30 см, содержание углерода 4,19%. Образец предоставлен А. В. Куликовым в 1972 г. Дата получена по I фракции гуминовых кислот.
14. ИГАН-37 4000 ±50
Образец тот же, что ИГАН-23. Дата получена по сумме II и III фракций гуминовых кислот.
15. ИГАН-41 0+45
Дерново-глеевая почва на покровном суглинке, подстилаемом песком. Московская обл., разрез 12-72, глубина 0—10 см. Содержание углерода 7,7%. Образец предоставлен А. В. Куликовым. Дата получена по I фракции гуминовых кислот.
16. ИГАН-42 80±45
Образец тот же, что ИГАН-41. Дата получена по III фракции гуминовых кислот.
17. ИГАН-43 • 0+45 Образец тот же, что ИГАН-41. Дата получена по II фракции гуминовых кислот.
ОБРАЗЦЫ ТОРФА
18. ИГАН-6 1250±30
Торф с болота Ишколь, Томская обл., профиль II, разрез 64, гл. 90—100 см. Образец предоставлен М. И. Нейштадтом в 1972 г.
;9. ИГАН-7 820 ±3»
Торф с болота Ишколь, Томская обл., профиль II, разрез 62, гл. 27—37 см. Образец предоставлен М. И. Нейштадтом в 1972 г.
20. ИГАН-8 2500 ±30 Торф с болота Ишколь, Томская обл., профиль II, разрез 67, гл. 170—180 см. Образец предоставлен М. И. Нейштадтом в 1972 г.
21. И ГА Н-32 5380 ±60 Торф. Западная Сибирь, Александровский район, Томская обл., средняя тайга,
разрез 16, гл. 300—350 см. Образец предоставлен Н. А Караваевой в 1973 г.
22. И ГА Н-33 6360 ±70
Торф. Западная Сибирь, Александровский район, Томская обл., средняя тайга, разрез 19, гл. 180—230 см. Образец предоставлен Н. А. Караваевой в 1973 г.
23. ИГАН-34 3270 ±60
Торф. Западная Сибирь, Александровский район, Томская обл., средняя тайга,, разрез 5, гл. 80—120 см. Образец предоставлен Н. А. Караваевой в 1973 г.
ОБРАЗЦЫ ДРЕВЕСИНЫ
24. ИГАН-17-МГУ-137 5870 ±40-Древесина арчи. Памир, левый берег, среднее течение р. Муксу, на высоте 70—
100 м над современной поверхностью ледника. Образец отобран Е. В. Максимовым,., предоставлен О. Б. Паруниным (МГУ).
25. ИГАН-18-МГУ-138 0.000 +40
Древесина. Памир, левый берег р. Муксу, на высоте 150—'ISO м над современной поверхностью ледника. Образец отобран Е. В. Максимовым, предоставлен О. Б. Паруниным.
26. ИГАН-441 27 860 ±300 Древесина из разреза у с. Троица, Рязанской обл. Спасского р-на. Правый берег
р. Оки. Основание II надпойменной террасы. Озерно-аллювиальные глины. Образец предоставлен В. П. Ударцевым в 1973 г.
27. ИГАН-40-МГУ-77 140±30
Обломки древесины из разреза на левом берегу р. Шура-Озень, в 1,5 км к СВ от ж-д. станции Шахмал-Терман. Зап. Дагестан.
ОБРАЗЦЫ КАРБОНАТОВ
28. ИГАН-20-МГУ 5100±60
Почвенные карбонаты из гумусированных покровных суглинков. Владимирская обл., дер. Васильково, разрез 4, гл. 1,8 м. Образец отобран О. П. Добродеевым, предоставлен О. Б. Паруниным.
29. ИГАН-38-МГУ-12 20 500+1700
Белоглазка из III от поверхности погребенной почвы, у дер. Кубанка. Разрез сыр-товых суглинков и глин, слагающих склон сыртовой равнины, гл. от поверхности 10 м. Образец отобран О. П. Добродеевым, предоставлен О. Б. Паруниным.
30. ИГАН-39-МГУ-105 34 000±1500
Карбонатные дутики из II от поверхности погребенной почвы, на глубине 40 м, из разреза на р. Калистратиха, в 30 км выше г. Барнаул по течению Оби. Приобское плато. Почва перекрыта аллювиальными отложениями, подстилается сизыми суглинками. Образец отобран А. В. Евсеевым, предоставлен О. Б. Паруниным.
РАКОВИНЫ МОЛЛЮСКОВ
31. ИГАН-16-МГУ-85 3300±40
Раковины моллюсков. Дагестан, берег Каспийского моря у пос. Турали-сульфат. Образец предоставлен О. Б. Паруниным.
32. ИГАН-19-МГУ-37 1220±60
Ракушечник. Дагестан, берег Каспийского моря, пос. Уллугай, обн. V. Образец, отобран Г. И. Рычаговьим в 1970 г., предоставлен О. Б. Паруниным.
