CC BY
39НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2015, №4
УДК 902.652
Результаты определения абсолютного возраста образцов в радиоуглеродной лаборатории Института мерзлотоведения СО РАН
А.А. Галанин, А.П. Дьячковский, В.М. Лыткин, М.П. Бурнашева, Г.И. Шапошников, А.А.Куть
Институт мерзлотоведения СО РАН, г. Якутск
В 2011 г. в Институте мерзлотоведения СО РАН была создана лаборатория углеродного датирования, в основу работы которой положен классический метод жидкостно-сцинтилляционного анализа с использованием спектрометра-радиометра Quantulus 1220. В 2014 г. в радиоуглеродной лаборатории начато создание электронной базы радиоуглеродных стандартов и датировок, в которой указываются авторы (владельцы) образцов, точные координаты места отбора. В настоящей статье представлен перечень 32 датировок, выполненных в 2014 г. Даётся краткая характеристика отдельных уникальных датировок и объектов, играющих важную роль для понимания позднеплей-стоценовой и голоценовой истории природы Якутии.
Ключевые слова: радиоуглеродный анализ, абсолютный возраст, эоловые образования Якутии, ту-куланы, плейстоценовые оледенения, бореальный период голоцена, абсолютный возраст мамонтов.
The Results of Definition of Absolute Age of Samples in Radio-Carbon Laboratory of Permafrost Research Institute of the Siberian Branch of the RAS
A.A. Galanin, A.P. Dyachkovsky, V.M. Lytkin, M P. Burnasheva, G.I. Shaposhnikov, A.A. Kut
Permafrost Institute SB RAS, Yakutsk
The paper represents main stages of the development of Laboratory of carbon dating established in the Permafrost Institute SB RAS, which work is based on the classical method of liquid scintillation analysis using a spectrometer-radiometer Quantulus 1220. In 2014 Radiocarbon Laboratory initiated creation of an electronic database of radiocarbon dating standards, in which the authors (collectors) of the samples are named, as well as the precise coordinates of the sampling. This article presents a list of 32 dates performed in 2014. A brief description of the individual and unique dates and sections that play an important role for the understanding of Late Pleistocene and Holocene natural history of Yakutia.
Key words: radiocarbon analysis, absolute age, aeolian formations of Yakutia, tukulans, pleistocene freezing, Boreal Holocene, absolute age of mammoths.
Введение
Многолетнемерзлые отложения различных генетических типов в целом являются естественной природной летописью развития при-
ГАЛАНИН Алексей Александрович - д.г.н., г.н.с., [email protected]; ДЬЯЧКОВСКИЙ Алексей Петрович - м.н.с., [email protected]; ЛЫТКИН Василий Михайлович - инженер-исследователь, аспирант [email protected]; БУРНАШЕВА Марианна Павловна - вед. инженер, [email protected]; ШАПОШНИКОВ Григорий Иванович - инженер-исследователь, [email protected]; КУТЬ Анна Алексеевна - инженер-исследователь, ankaurban@mail. т.
родной среды четвертичного периода благодаря хорошей сохранности органических остатков -костей животных, древесины, торфа, гумуса и др. В этом плане Якутия является уникальным объектом для изучения палеогеографических событий прошлого. Радиоуглеродный метод абсолютного датирования предоставляет возможность определения возраста палеогеографических событий последних 40-50 тыс. лет.
В 2011 г. в Институте мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН была организована радиоуглеродная лаборатория (РЛ), основанная на базе нового комплекта современного оборудования - ультранизкофонового жидкостно-сцинтилляционного спектрометра-радиометра Quantulus 1220 (производство США) и химиче-
ской установки для синтеза бензола (производство Института геохимии окружающей среды Украины).
В 2013 г. была освоена инновационная технология получения бензола путем прямого синтеза методом вакуумного пиролиза, минуя стадию предварительного обугливания (древесина, торф) или извлечения коллагена (кость). Данная методика позволила существенно увеличить количество извлекаемого углерода и снизить минимальный вес исходных образцов. В целом это существенно расширяет возможности применения жидкостно-сцинтилляционного радиоуглеродного метода для датирования самых разнообразных объектов криолитозоны, содержащих даже небольшие объемы органического материала в рассеянной форме, например, гуму-сированные супеси, суглинки с рассеянной тонкодисперсной органикой и др.
В настоящее время РЛ ИМЗ СО РАН имеет возможность выполнять радиоуглеродное датирование образцов следующего веса: кость -100-200 г; древесина - 12-20 г в пересчете на чистый углерод; торф - 30-50 г; древесный уголь - 5-10 г. В отдельных случаях датировка может быть выполнена по нескольким граммам (2-3) углей.
Создание геоинформационной базы радиоуглеродных датировок
По мере выполнения датировок в РЛ ИМЗ СО РАН ведется создание геоинформационной базы данных абсолютных возрастов различных объектов и отложений (таблица). Каждая датировка имеет точную географическую привязку к местности и соответствующим разрезам. В реестре указываются коллектор и владелец каждого датированного образца. Для удобства хранения и использования базы данных каждой датировке присваивается идентификационный номер, начинающийся с аббревиатуры MPI (MelnikovPermafrostlnstitute). По данному номеру пользователь в случае необходимости может легко отыскать все исходные протоколы и дату выполнения анализа, вес полученного бензола, параметры счета, результаты определения активности. Это даёт возможность выполнения вторичных перерасчётов в случае необходимости.
Понимая важность абсолютных датировок в изучении различных фундаментальных вопросов палеогеографии, геокриологии, четвертичной геологии и археологии региона, для удобства пользования и обмена данными между научными специалистами ЯНЦ СО РАН и СВФУ мы задались целью периодически публиковать полученные результаты при минималь-
ном объёме их интерпретации в периодических изданиях РС(Я). Последнее обусловлено этическими соображениями по отношению к коллекторам и владельцам датированных образцов, за которыми остаётся право публикации датировок с соответствующим контекстом и интерпретацией по собственному усмотрению. Данная практика публикации в периодических изданиях перечня новых датировок радиоуглеродных лабораторий с минимальной их интерпретацией широко использовалась ранее в отечественной науке [1].
В 2014 г. в РЛ ИМЗ СО РАН выполнено около 50 синтезов бензола и 32 датировки (см. таблицу), кроме того осуществлены перерасчёт и корректировка всех предыдущих датировок (29 шт.), выполненных за период с 2011 по 2013 г. Корректировка и уточнение предыдущих датировок стали возможными в результате создания в 2014 г. электронной базы эталонов различного веса и гашения, выполнения технологических разработок по построению кривой гашения. Ниже кратко охарактеризованы наиболее интересные объекты датировок 2014 г.
Изучение возраста Малоляховского мамонта
В феврале-мае выполнялись работы по оценке возраста бедренной и реберной костей самки мамонта уникальной сохранности, найденной в 2013 г. в ледяной жиле на острове Мал. Ляхов-ский. Исследования данного феномена выполняются РЛ ИМЗ СО РАН в рамках Международного проекта по комплексному изучению Малоляховского мамонта. На основании двух фрагментов кости было получено 2 датировки.
Первая, выполненная с использованием мик-ровиалы объемом 1,5 мл, дала оценку 14С = 29,3±1,0 тыс. л.н. (MPI-31), что соответствует календарному интервалу 35,5-31,3 тыс. л.н. Вторая датировка, полученная из ребра с использованием виалы объемом 2,5 мл, дала оценку 14С = 25,6±0,5 тыс. л.н. (MPI-32), что соответствует календарному интервалу 30,9-28,7 тыс. л.н. Выполненные профессором Х.Плихт (Hans van der Plicht, Нидерланды) 2 параллельные масс-спектрометрические датировки (GrA-60044, GrA-60021,14C = 28,61±0,11 тыс. л.н., календарный интервал 32,93-32,48 тыс. л.н.) показали высокую сходимость результатов датирования разными методами. Таким образом, возможность дублирования отдельных датировок в разных лабораториях позволила установить дополнительный источник возможных ошибок использования виал разного объема и скорректировать дальнейшие опытно-методические работы в данном направлении в РЛ ИМЗ СО РАН.
Вместе с Малоляховским мамонтом была осуществлена датировка аналогичного объекта - Анабарского мамонта, обнаруженного в идентичных геокриологических условиях в ледово-лессовых отложениях 1 надпойменной террасы безымянного водотока в восточной части Ана-барской антеклизы. Углеродный возраст Анабарского мамонта 14С = 28,9±0,5 тыс. л.н. (МР1-30) и календарный (34,0-31,6 тыс. л.н.) оказались практически синхронными таковым Мало-ляховского мамонта.
Полученные датировки имеют значение не только для понимания позднеплейстоценовой хронологии мамонтового биома, но и уникальны для общего понимания закономерностей эволюции криолитозоны и палеогеографических реконструкций Арктики. Так, активно дискутируемая в литературе концепция о наличии позд-неплейстоценового ледникового покрова на арктическом шельфе Якутии полностью опровергается датировками Малоляховского мамонта, найденного в составе ледового комплекса о. Мал. Ляховский. Наоборот, широкое распространение покровной ледово-лессовой формации и наличие в ней остатков мамонтового биома свидетельствуют об отсутствии здесь позднеплей-стоценового оледенения, по крайней мере, на границе каргинского и сартанского термохронов.
Оценка положения ледников и границы леса в позднем плейстоцене и голоцене по погребенным пневым горизонтам
Важным результатом работы РЛ ИМЗ СО РАН в 2014 г. стало обнаружение и оценка абсолютного возраста горизонтов лиственничных пней, погребенных под ледниковыми и крио-генно-склоновыми отложениями. В исследованном обнажении Бургали 1, находящемся в осевой (тальвеговой) части реконструируемого крупного горно-долинного ледника на глубине 20 м от поверхности, установлена доледниковая песчано-галечная терраса, в верхней части которой обнаружено множество пней лиственниц и их корневых систем в естественном (вертикальном) залегании. Специфические раздавленные в одном направлении и на одинаковом уровне макушки пней свидетельствуют о том, что деревья были срезаны (сломаны) наступающим ледником, будучи еще в живом состоянии. Исследованный разрез расположен выше современной верхней границы леса на 200 м по вертикали и примерно в 10 км по латерали. Радиоуглеродный возраст пней составляет 14С= 45,8±2,3тыс. л.н. (МР1-46) и близок к предельному для данного метода (таблица).
Другое местоположение горизонта пней лиственницы установлено в среднегорном обра-
Радиоуглеродные датировки, полученные РЛ ИМЗ СО РАН в 2014 г.
Лабораторный номер Регион,собственник образца Координаты, широта, долгота Вмещающие отложения Глубина от поверхности (террасы), м Материал пробы Возраст 14С, л.н. Календарный возраст, л.н., (Р>94,9%)
1 2 3 4 5 6 7 8
MPI-30 Анабарский щит, С.Е. Григорьев, Музей мамонта СВФУ Полигонально-жильные льды в лессовидных суглинках на поверхности 1 надпойменной террасы высотой 8-10 м 4-5 Кость мамонта 28900 ± 500 34000-31600
MPI-31 Остров Мал.Ляховский, С.Е. Григорьев, Музей мамонта СВФУ 74°04'11" 140°24'02" Полигонально-жильные льды в лессовидных покровных суглинках 1 Бедренная кость мамонта 29300 ± 1000 35500-31300
МР1-32 Реберная кость мамонта 25600 ± 500 30900-28700
MPI-33 Нижнее течение р. Вилюй, А.А.Галанин, Б.А.Павлов, ИМЗ СО РАН 63°56'54" 122°52'47" Верхняя часть террасы 6570 м. Основание пачки покровных лессовидных суглинков с ПЖЛ, перекрывающих пачку перекрестно-слоистых эоловых песков и супесей 3-4 Мелкие обломки древесины 22000 ± 300 27100-25700
МР1-34 63°54'57" 122°52'47" Средняя часть терассы 65-70 м. Русловой и пойменный аллювий 55 То же 53500 ± 8000 >47000
МР1-35 Нижнее течение р. Вилюй, Кысыл-Сырский тукулан, А.А.Галанин, А.П. Дьячковский, Г.И.Шапошников, ИМЗ СО РАН 63°54'57" 123,2337 Современные незакрепленные дюнные пески с погребенными деревьями 0,8 Древесина хорошей сохранности 325 ± 65 510-155
МР1-36 63°54'58" 123°13'59" Нижняя часть 1 террасы. Подстилающий тукулан аллювиальные супеси, пески и тонкослоистые суглинки с клиновидными песчаными жилами 40 Тонкослоистый сизый суглинок с рассеянным растительным детритом 39900 ± 2000 49000-41000
МР1-37 63°54'10" 123°12'40" 35 28400 ±600 33800-31200
МР1-38 63°54'58" 123°12'40" 40 43500 ±1700 > 44700
О к о н ч а н и е
1 2 3 4 5 6 7 8
МР1-39 Нижнее течение р. Енисей, О.А.Казанский, ИГЛ ИМЗ СО РАН, г. Игарка 69°18'37" 88°35'06" Стартанские озерно-ледниковые глины, льдистые, перекрыты суспесчано-суглинистым аллювием с мощными линзами торфа, с древесными включениями 5 Древесина слабо разложившаяся 2600 ±95 28802360
МР1-40 5 Торф светло-коричневый, слабо разложившийся 2140 ±50 23101995
МР1-41 Хр. Сунтар-Хаята, верховье р. Бургали, В.М. Лыткин, ИМЗ СО РАН 62°46'05" 140°54'12" Позднеголоценовые кол-лювиально-криогенные отложения 1,5 Древесина лиственницы 4850 ±90 58605320
МР1-42 Нижнее течение р. Вилюй, Кысыл-Сырский туку- лан, А.А. Галанин, А.П. Дьячковский, Г.И. Шапошников, ИМЗСОРАН 63°54'10" 123°12'40" Торфяник мощностью 1,8 м, подстилающий современные перекрестно-слоистые пески (дюны) 1,7-1,8 Торф с гумусом 8140 ±135 94408640
МР1-43 0,1-0,2 Торф слабо разложившийся 3330 ±100 38303360
МР1-44 Центральная Якутия, Усть-Алданский район, Ю.И. Григорьев, А.Ф. Хорошев (Андрей И) РОФ «Русский север» 62°34'36" 129°59'22" Поверхность бестяхской террасы. Средневековое захоронение 2 Кости человека (ребра, позвоночник) 420 ±105 655-150
МР1-45 2 Деревянная колода (гроб) 320 ±65 510-150
МР1-46 Хр. Сунтар-Хаята, верховье р. Бургали, В.М. Лыткин, ИМЗ СО РАН 62°54'10" 140°59'49" Позднеплейстоценовая донная морена 20 Древесина хорошей сохранности 45800 ±2300 >45900
МР1-47 Нижнее течение р. Вилюй, Кысыл-Сырский тукулан, А.А.Галанин, А.П. Дьячковский, Г.И.Шапошников, ИМЗ СО РАН 63°55'10" 123°16'04" Котловина выдувания, погребенный почвенный горизонт со следами пожара 0 Угли 4400 ±85 52904840
МР1-48 63°54'10" 123°12'40 Торфяник мощностью 1,8 м, подстилающий современные перекрестно-слоистые пески (дюны) 1,2-1,3 Торф слабо разложившийся 3990 ±90 48154155
МР1-49 0,5-0,6 То же 3540 ±95 40903590
МР1-50 63°54'57" 123°13'59" Современные незакрепленные дюнные пески с погребенными деревьями 0,5 Песок с детритом Современный
МР1-51 6354'10" 123°12°'40 Торфяник мощностью 1,8 м, подстилающий современные перекрестно-слоистые пески (дюны) 0,8-0,9 Торф слабо разложившийся 3800 ± 75 44153980
МР1-52 1,3-1,4 Торф с гумусом 5840 ±100 68906410
МР1-53 1,0-1,1 Торф слабо разложившийся 3830 ±90 45153975
МР1-54 Хр. Сунтар-Хаята, верховье р. Бургали, В.М. Лыткин, ИМЗ СО РАН 62°45'13" 140°59'49" Флювиогляциальные отложения 1,0 Торф с гумусом 880 ±75 930-680
МР1-55 Остров Котельный Новосибирский архипелаг, А.В. Прототопов, АН РС (Я) 75°21'32" 139°15'05" Деградирующий полигонально-жильный комплекс (едома), торфяной бугор (байджарах) 0 Древесина хорошей сохранности 40200 ±2400 4960041400
МР1-56 Нижнее течение р. Вилюй, Кысыл-Сырский тукулан. А.А. Галанин, А.П. Дьячковский, Г.И. Шапошников, ИМЗ СО РАН 63°55'10" 123°14'17 Котловина выдувания 0-0,3 Древесина разложившаяся 280 ± 65 500-140
МР1-57 63°55'10" 123°16'04" Торфяник мощностью 1,8 м, подстилающий современные перекрестно-слоистые пески (дюны) 1,6-1,7 Торф с гумусом 8250 ±100 94709010
МР1-58 г. Якутск, Покровский тракт 10 км, Р.И. Бравина, ИГИиПМНС СО РАН Элювий, делювий, озерные осадки и т.д., терраса старичного озера Ат-ласовское, супесь 0,6-0,7 Кости человека 320 ± 120 550-0
МР1-59 г. Якутск, Покровский тракт 10 км, Р.И. Бравина, ИГИиПМНС СО РАН То же 0,6-0,7 Трухлявое деревянная колода (гроб) 270 ± 80 510-0
МР1-60 Нижнее течение р. Вилюй, Кысыл-Сырский тукулан, А.А.Галанин, А.П. Дьячковский, И.И. Христофоров, ИМЗ СО РАН 63°55'10" 123°14'17 Современные незакрепленные дюнные пески с погребенными деревьями 1,4-1,6 Разложившееся дерево 600 ± 75 675-510
МР1-61 Центральная Якутия, с. Улаах-Аан, местность Найрамдал, Р.И. Бравина, ИГИиПМНС СО РАН Элювий, делювий, озерные осадки и т.д., терраса пересохшего старичного озера, песок 0,4-0,5 Кости человека 245 ± 135 500-0
млении массива г. Мус-Хая (хр. Сунтар-Хаята). Исследованный разрез Каменка-1 расположен на абс. отметке 1712 м, что на 300 м выше современной границы леса в данном районе по вертикали и на 8 км по латерали. Субповерхностный пнёвый горизонт частично погребен маломощными криогенно-склоновыми отложениями (солифлюкционно-десерпционные щебнистые суглинки). Полученная датировка дает интервал 5860-5320 календарных лет (МР1-41) и указывает на более теплые условия конца бо-реального оптимума голоцена, предшествовавшего последнему (современному) оледенению.
Определение возраста и истории формирования тукуланов в бассейне нижнего течения р. Вилюй
Еще одним важным достижением в понимании хронологии и эволюции криолитозоны Центральной Якутии стало детальное изучение разрезов плейстоцен-голоценовых криогенно-эоловых образований в бассейне нижнего течения р. Вилюй. Тукуланы - специфические комплексы частично мерзлых песчаных дюн - являются одним из наименее изученных образований в плане палеогеокриологических реконструкций региона. В 2014 г. в ходе полевых работ было исследовано несколько наиболее репрезентативных разрезов дюнных комплексов. Выполнено 17 новых датировок (МР1-33, 34, 35, 36, 37,38,42, 43, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 57, 60), позволивших установить хронологию и палеогеографические условия формирования данных отложений (таблица).
Изначально на основе публикаций предшественников считалось, что криогенно-эоловые образования Центральной Якутии формировались в конкретные и достаточно узкие хронологические интервалы, в частности генезис современных активно движущихся дюнных песков предполагался позднеголоценовым. Полагалось также, что образования ледового комплекса и тукуланы развивались в совершенно различные климатические эпохи. На основании полученных датировок и детального криофациального изучения разрезов нами было установлено, что на протяжении последних 3 морских изотопных стадий дюнообразование никогда окончательно не прекращалось и развивалось на протяжении всего позднеплейстоценового интервала, причем максимальная активизация эоловых процес-
сов имела место в позднем плейстоцене. Активизация современного дюнообразования началась около 5 тыс. л.н. после окончания бореаль-ного оптимума. Кроме того, на основании анализа изученных разрезов установлен факт синхронного формирования массивов дюнных песков и отложений ледового комплекса. Таким образом, на основе радиоуглеродного анализа мы нашли убедительные доказательства, свидетельствующие об одновременности формирования и фациальном родстве дюнных комплексов и льдистых покровных суглинков (ледового комплекса), что указывает на их принадлежность к единой криогенно-эоловой формации позднего плейстоцена.
Датировки археологических находок
Еще одним из результатов работы РЛ ИМЗ СО РАН в 2014 г. стало выполнение датировок археологических образцов наиболее ранних средневековых поселений на территории Усть-Алданского района Центральной Якутии (МР1-44, 45). Выполненные датировки костных человеческих останков и деревянной колоды (гроба), найденных археологами РОФ «Русский север», показали, что данное поселение относится к ХУ-Х1Х вв. (таблица).
Отобранные археологами Института гуманитарных исследований и проблем малочисленных народов Севера СО РАН образцы костных человеческих останков и деревянной колоды на территории г. Якутска и с. Улаах-Аан показали, что эти останки также относятся к ХУ-ХХ вв. (таблица).
Сотрудники радиоуглеродной лаборатории выражают благодарность сотрудникам ИМЗ СО РАН В.В.Куницкому, Н.А.Павловой, О.И.Тетерину за оказанную неоценимую материальную и техническую помощь при организации лаборатории.
Исследования выполнены при частичной поддержке исследовательских проектов РФФИ-РС(Я)-восток-а № 12-05-98507; № 15-45-05129 и РФФИ № 14-05-0043514.
Литература
1. Бюллетень комиссии по изучению четвертичного периода. - М.: Наука, 1977. - № 47.
Поступила в редакцию 20.08.2015
