CC BY
17БЮЛЛЕТЕНЬ КОМИССИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ПЕРИОДА
№ 78, 2020 г.
РЕЗУЛЬТАТЫ ПАЛЕОМАГНИТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ПАЛЕОПОЧВ И ОТЛОЖЕНИЙ СРЕДНЕРУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЫ ПОЗДНЕГО
ПЛЕЙСТОЦЕНА (МИС 5)
С.А. Сычева1, Е.Г. Гуськова2, А.Г. Иосифиди 3, О.М. Распопов2, С.Н. Тимирева1
'Институт географии РАН (ИГРАН), Москва 2Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова
РАН (СПбФ ИЗМИРАН), Санкт-Петербург 'Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт (ВНИГРИ), Санкт-Петербург
Проведены палеомагнитные исследования микулино-ранневалдайских (МИС 5) почв и отложений Среднерусской возвышенности. Отбор образцов для измерения магнитной восприимчивости К и определения естественной остаточной намагниченности J выполнялись в непрерывной колонке палеопочв и лессов мощностью 4,5 м, формировавшихся в первую половину позднего плейстоцена (128-65 тысяч лет назад). В верхней части ранневал-дайских отложений с возрастом по ОСЛ - 115±7 ка ВР (МИС 5d), установлен эпизод обратной намагниченности, вероятно, связанный с концом экскурса Блейк. Завершение экскурса Блейк совпало с похолоданием, наступившим после завершения микулинского межледниковья. Величина магнитной восприимчивости К максимальна для гумусового горизонта межледниковой рышковской палеопочвы (МИС 5е) и его педоседимента, имеющего следы сильного пожара. Распределение К по профилю палеопочв аналогично с распределением для сходных по генезису современных почв.
Ключевые слова: экскурс Блейк, ранневалдайские педоседименты, магнитная восприимчивость, ОСЛ-даты, Александровский карьер, лессово-почвенная стратиграфия.
DOI 10.34756/GEOS.2021.16.37849
Введение
Палеомагнитные исследования являются необходимой частью изучения плейстоценовых разрезов, уточняющих их строение и возраст. Они позволяют установить периоды изменения направления геомагнитного поля Земли. При па-леомагнитных исследованиях обычно измеряется скалярный параметр К - магнитная восприимчивость, отражающая содержание ферромагнитных минералов в каждом из образцов, и вектор естественной остаточной намагниченности J (в
n v
иностранной литературе NRM - natural remanent magnetization), определяемый величиной намагниченности и двумя углами - склонения D и наклонения I. По значению углов D и I с учетом географических координат места отбора образцов определяются широта Ф и долгота Л виртуальных геомагнитных полюсов (ВГП) в период образования осадка и их траектория. Поведение
траектории ВГП отражает поведение геомагнитного поля в определенном временном интервале, в частности - во время возможного проявления так называемых экскурсов. Геомагнитные экскурсы представляют собой изменения направления геомагнитного поля в виде импульсных выбросов, которые сменяются стационарным геомагнитным полем вековых вариаций [Поспелова, 2002, 2004] ^ре1оуа, 2002, 2004).
С геологической точки зрения экскурсы очень короткие, что затрудняет их выделение и обнаружение в разрезах. В настоящее время доказан глобальный характер экскурсов, что дало возможность построить макет магнитохроностратигра-фической шкалы хрона Брюнес (временной интервал до 780 тыс. л.н.).
Наиболее детально магнитохроностратигра-фическая шкала разработана для позднего плейстоцена [Шкатова, 2012] (Shkatova, 2012), где
выделены пять датированных радиоуглеродным, термолюминисцентным и ОСЛ методами экскурсов: Блейк (Ямайка, Белоглазка) (около 120-100 тыс. л.н.), Фрэм (Стрейт, Хаджимус) (80-70 тыс. л.н.), Лашамп (Каргополо) (около 42 тыс. л.н), Моно (Манго) (около 27-24 тыс. л.н), Гетенборг (около 12 тыс. л.н) [Мёрнер и др., 2001; Петрова и др., 1992; Поспелова, 2002, 2004; Поспелова, Гнибиденко, 1972; Поспелова и др., 2006 и др.; Шкатова, 2013] (Метег et а1, 2001; Рейота et а1., 1992; Pospe1ova, 2002, 2004; Pospe1ova: Gnibidenko, 1972; Pospe1ova et а1., 2006; Shkatova. 2013). Благодаря своему глобальному проявлению, палеомагнитные экскурсы дополняют универсальную хронологическую шкалу, основанную на датированных различными методами морских кислородно-изотопных стадиях (МИС), без которой в настоящее время невозможно проведение межрегиональных и межконтинентальных корреляций природных и природно-антропогенных событий прошлого [Таихе, Shack1eton, 1994].
Исследования позднеплейстоценовых отложений Среднерусской возвышенности, уже много лет проводимые С.А. Сычевой с коллегами, выявили следующие основные особенности их залегания и строения [Сычева, 2003, 2012; Сычева, Гунова, 2004; Сычева и др. 2015, 2017а, б; Sycheva, et а1, 2020] (Sycheva, 2003, 2012; Sycheva. Gunova, 2004; Sycheva et а1, 2015, 2017а, Ь, 2020). В отличие от обширных аллювиальных равнин (Приднепровской и Окско-Донской) на возвышенных плато они сохранились в палеоврезах - в заполнениях погребенных малых эрозионных форм или фрагментарно - на склонах дневных эрозионных форм, где прислонены к среднеплейстоцено-вым и раннеплейстоценовым отложениям [Сычева, 2007] (Sycheva, 2007). Второй отличительной чертой является весьма детальная (высокоразрешающая) запись палеогеографических событий, зафиксированная чередованием рышковской почвы микулинского межледниковья и интерстадиальных ранне- и средневалдайских палеопочв с разными по генезису субаэральными и субакваль-ными отложениями, неоднократно нарушенными палеомерзлотными деформациями [Сычева, 2012] (Sycheva, 2012). Результатом многолетних изучений московско-микулинских палеоврезов явилось создание новой стратиграфической схемы для позднего плейстоцена перигляциальной области Восточно-Европейской равнины [Сычева и др., 2015, 2017а, б; Sycheva, е; а1, 2020] (Sycheva е; а1, 2015, 2017а, Ь, 2020).
В детальных почвенно-седиментационных разрезах палеодепрессий Среднерусской возвышенности (Александровский, Танеевский, Ново-поселковский карьеры) развиты следующие слои:
1. Голоценовый типичный или выщелоченный чернозем мощностью 1,5-1,7 м.
2. Поздневалдайский буровато-палевый лесс мощностью 0,5-0,8 м. В этот слой вложены делли - криоэрозионные ложбины, заполненные более тяжелым суглинком (слой 2а) с радиоуглеродным возрастом 11140±190 BP или 13 054 ± 194 cal BP (Ki-9360) и 12200±180 BP или 14 348 ± 395 cal BP (Ki-9361).
3. Брянская средневалдайская интерстадиальная палеопочва мощностью 0,6-0,8 м до 1,5 м. Радиоуглеродный возраст нижней части гумусового горизонта - 33140±230 BP или 37 618±668 cal BP (Ki-8211). Брянская почва нарушена крупными клинообразными структурами владимирского криогенного горизонта.
3а. Тускарьский оглееный лесс мощностью 0,3-0,5 м. Радиоуглеродный возраст, определенный по коллагену костей доисторической лошади и шерстистого носорога: 39710±580 BP или 43 597±644 cal BP (Ki-9362) и 40200±420 BP или 43 870±670 cal BP (Ki-10868). В нижней части лесс имеет возраст по ОСЛ - 50±3 ka BP.
4. Александровская средневалдайская интерстадиальная палеопочва, сильно нарушена солиф-люкцией, мощностью 0,4-0,6 м. Радиоуглеродный возраст - 49500±520 BP или 53742±2124 cal (Ki-15275).
4а. Селиховодворский лесс мощностью 0,3-0,9 м. С ним связаны котлообразные псевдоморфозы, разбивающие стрелецкую и кукуевскую палео-почвы - деформации селиховодворского криогенного горизонта.
5. Стрелецкая ранневалдайская интерстадиальная палеопочва с гумусовыми языками-трещинами. Мощность почвы - 0,6 м.
5а. Млодатьский лесс мощностью 0,1-0,3 м. ОСЛ-дата 91±1 ka BP.
6. Кукуевская ранневалдайская интерстадиальная палеопочва с гумусовыми языками. Мощность - 0,2-0,25 м.
7. Сеймские ранневалдайские солюфлюкцион-но-делювиальные лессовидные суглинки, образованные за счет разрушения и переотложения материала рышковской почвы (педоседименты) мощностью 3-4 м и более. Неоднородные, подразделяются на несколько подслоев по текстурным особенностям и разному характеру криогенных и эрозионных нарушений. ОСЛ-дата 115±7 ka BP.
8. Рышковская палеопочва микулинского меж-ледниковья. В днище палеобалки это - сложная циклично построенная почвенно-седиментационная толща, состоящая из 3-4 почвенных профилей мощностью от 1,5-1,8 м до 3,4 м, наложенных друг на друга или разделенных донными промоинами, заполненными пролювием. На склонах
балки рышковская почва - лесная текстурно-дифференцированная с профилем А1-А2-В^ВС мощностью от 1,0 до 2,0 м - аналог дерново-подзолистой. ОСЛ-дата в основании иллювиального горизонта 127±8 ка ВР.
9. Палевый лесс московской стадии днепровского оледенения. К нему приурочены криоэрози-онные формы - перигляциальные овраги и делли.
Радиоуглеродные датировки, спорово-пыльцевые данные и морфотипические характеристики палеопочв позволяют сопоставить их с нечетными (теплыми) стадиями кислородно-изотопной кривой морских осадков: брянскую и александровскую - с МИС 3, стрелецкую - с МИС 5а, кукуевскую - с МИС 5с, рышковскую (мику-линского межледниковья) - с МИС 5е [Сычева, 2012; Сычева, Гунова, 2004; Сычева и др., 2017 а] (Sycheva, 2012; Sycheva, Gunova, 2004; Sycheva е1 а1, 2017a). Разделяющие их лессы и связанные с ними криогенные горизонты со стадиями (холодными): поздневалдайский - с МИС 2, тускарьский - с МИС 3, селиховодворский - с МИС 4, мло-датьский - с МИС 5Ь, сеймский - с МИС 5^ московский лесс - с МИС 6 [Сычева, 2012; Sycheva, et 81, 2020] (Sycheva, 2012; Sycheva, et a1, 2020).
Наиболее подробно в московско-микулинских палеоврезах (погребенных балках) сохранились ранневалдайские палеопочвы и отложения (МИС 5): микулинского (МИС 5e, около 128-117 т.л.) и ранневалдайского времени (МИС 5d-5a, около 117-80 тыс. л.н.), крайне редко наблюдаемые в иных условиях захоронения. Известно, что на интервал 125/118-100 тыс. л.н. приходится палео-магнитный экскурс Блейк (он длительный - 25-18 тыс. лет), а экскурс Хаджимус датируется около 80-65 тыс. л.н. [Мёрнер и др., 2001; Поспелова, 2002, 2004 и др.] ^г^г et г1, 2001; Pospe1ova, 2002, 2004).
Одной из задач нашего исследования явился поиск следов этих палеомагнитных событий в микулинско-ранневалдайских отложениях, недостаточно изученных в перигляциальной области Восточно-Европейской равнины. Характеристика магнитной восприимчивости позднеплейстоцено-вых межледниковой и ранневалдайских интерстадиальных палеопочв и отложений Среднерусской возвышенности была второй задачей нашего исследования.
Объект исследования
Палеомагнитные исследования проводились в целике памятника геологии «Микулинская погребенная балка и почвенно-седиментационная толща в Александровском карьере» Курской области в 2005 г. и 2007 г. (рис. 1). Данный опорный
разрез позднего плейстоцена, расположенный на юге города Курска (Среднерусская возвышенность), изучается в режиме мониторинга с 1987 г. по настоящее время различными палеогеографическими, геоморфологическими и палеопоч-венными методами [Сычева, 2003-2012, Сычева, Гунова, 2004; Сычева и др., 2017а, б] (Sycheva, 2003, 2012; Sycheva, Gunova, 2004; Sycheva et 20П8, Ь). В разрезах, изученных в 2005 г. и 2007 г., как в прочем, и в других разрезах склонов и днища балки, рышковская межледниковая лесная текстурно-дифференцированная палеопочва (слой 8), захоронена под гумусированным делювием, содержащим большое количество углей, свидетельствующих о сильным пожаре, случившимся в самом конце микулинского межледнико-вья [Сычева и др., 2017 б] (Sycheva et a1, 2017Ь). Перекрывающие ранневалдайские педоседимен-ты (слой 7) нарушены солифлюкционными и другими криогенными деформациями - свидетелями наступившего нового глобального похолодания -валдайского оледенения (МИС 5d). В них выделено от 3 до 7 подслоев, имеющих свою литологиче-скую и палеоэкологическую интерпретацию [Сычева, 2003; Сычева и др., 2017а] (Sycheva, 2003; Sycheva et a1, 2017a). Выше развиты две ранневал-дайские лугово-черноземные палеопочвы: куку-евская (слой 6) и стрелецкая (слой 5). Подробнее описание межледниково-раннеледниковых почв и отложений, относящихся к МИС 5, приведено в таблице 1.
В 2005 г. образцы отбирались в интервале глубин 7,19-5,11 м (рышковская палеопочва - слой 8 и ранневалдайские суглинки - слой 7) (табл. 1). В 2007 г. анализировались образцы в двух расчистках в интервале глубин от 7,6 м, где расположены нижние горизонты рышковской палеопочвы (Е-В^), до 2,9 м, где залегает стрелецкая палеопочва (табл. 1, рис. 2 а, б, в; 3). Номера образцов соответствуют номерам в других таблицах. Таким образом, отбор образцов охватил горизонты межледниковой рышковской палеопочвы и всю толщу ранневалдайский отложений и почв.
Методика исследования
Палеомагнитные исследования заполнения погребенной московско-микулинской балки проводились по общепринятой методике [Храмов и др., 1982; Кочегура, 1992;]. Отбор образцов осуществлялся путём вдавливания в осадок стеклянных ампул длиной 25 мм и диаметром 20 мм в интервале глубин 7,19-5,11 м (рис. 3 б). От глубины 7,19 м до глубины 5,90 м образцы отбирались в стеклянные ампулы диаметром 2 см, так как позволял грунт. С глубины 5,90 м, где плотность по-
Рис. 1. Поперечный профиль погребенной московско-микулинской балки в Александровском карьере с колонками отбора образцов на палеомагнитные исследования: левая (серая, короткая) отмечает толщу, из которой отбирались образцы 2005 года; правая (белая) отмечает толщу, из которой отбирались образцы-призмы в 2007 году
Слои (в кружках): 1 - голоценовый чернозем, 2 - поздневалдайский лесс, 3 - брянская палеопочва, 3а - тускарьский лесс, 4 - александровская палеопочва, 4а - селиховодворский лесс, 5 - стрелецкая палеопочва. 5а - млодатьский лесс, 6 - кукуевская палеопочва, 7 - сеймские лессовидные суглинки, 8 - рышковская, 9 - московский лесс.
Fig. 1. Cross-section of the buried Moscow-Mikulino beam in the Alexandrov quarry with sampling columns for paleomagnetic studies: the left (gray, short) marks the thickness from which the samples were taken in 2005; the right (white) marks the thickness from which the prism samples were taken in 2007
Layers (in circles): 1 - Holocene chernozem, 2 - Late Valdai loess, 3 - Bryansk paleosol, 3a - Tuskar loess, 4 - Alexanderov paleosol, 4a - Selikhovodvor loess, 5 - Streletsk paleosol. 5a - Mlodat loess, 6 - Kukuyevo paleosol, 7 - Seym loess-like loam, 8 -Ryshkovo, 9 - Moscow loess.
роды возросла, вырезались кубики с ребром 2 см. Всего было отобрано и измерено 83 образца из основного разреза и 24 образца из параллельного разреза, расположенного на расстоянии 5 см. В этом случае измерения магнитных характеристик проводились в лаборатории магнитостратиграфии и палеомагнитных реконструкций отдела стратиграфии нефтегазоносных территорий ВНИГРИ.
Глубина слоев и некоторые свойства разреза 2007 г. (шкала Н07) отличаются от таковых в 2005 г. (шкала Н05), причем глубины для всех слоев Н07>Н05. Это связано с тем, что стенка карьера в 2007 г. сместилась примерно на 2 м вглубь целика, а дневная поверхность, как и уровень залегания рышковской палеопочвы, не являются горизонтальными. Ряд образцов, представляющих этот разрез, создан как составной: глубины от 7,6 м до 4,5-4,0 м представлены на стенке западной экспозиции, а глубины от 4,2 м до 2,9 м - на соседней
стенке северной экспозиции, примерно в 20 метрах к юго-западу от западной стенки. В 2007 г. ампулы удавалось вдавить лишь в 30-сантиметровом влажный гумусовый горизонт рышковской палеопоч-вы. Образцы были отобраны по схеме: 3 столбца по 9 образцов-ампул вплотную (одним массивом). Так как вырезать образцы в виде маленьких кубиков, как в 2005 г., на большей части разреза было невозможно, пришлось отбирать образцы в виде призм шириной 3-4 см и длиной 5-9 см. Образцы для глубины 4,2-2,9 м взяты с расчистки соседней стенки северной экспозиции (рис. 3 а). Ранневал-дайские палеопочвы значительно деформированы криогенными процессами. Гумусовый горизонт кукуевской палеопочвы нарушен субвертикальными клиньями селиходворского и млодатьского криогенных горизонтов, а также многочисленными ходами землероев. Более молодая стрелецкая палеопочва нарушена деформациями селиходвор-
Интервал глубин, м Номера образцов Индекс горизонта Краткое описание слоев разреза
2005 г. Расчистка находится на правом склоне московско-микулинской палеобалки (рис. 1).
5,11-5,99 1-34 d-pг 3 (ВЦ Делювиально-пролювиальная слабо слоистая песчано-суглинистая толща. Содержит линзы более плотных осадков. Гумусовые прослои редки.
6,02-6,40 35-51 d 2 (А1+») Порода осветляется, ритмическая слоистость увеличивается.
6,42-6,58 52-59 d-s1 1 (А1) Делювиально-солифлюкционные отложения. Слоистый горизонт. Слоистость имеет неоднородный характер.
6,60-6,63 60-61 Ао Горизонт Ао фиксирует рышковскую почву. Пирогенный (углистый) прослой - прерывистая полоса черного цвета шириной от 1 до 1,5 см.
6,65-6,70 62-64 А1 Наиболее гумусированный, темно-серый суглинок. Содержит углистые включения размером от 1-2 до 7-8 мм.
6,72-6,86 65-71 А2А1 Переходный элювиально-гумусовый серый горизонт. Содержит редкие включения углей.
6,88-6,95 72-75 А2 Суглинок легкий, белесовато-светло-серый, светлоокрашенный, алевритистый, таблитчатый.
6,98-7,19 76-85 В1 Глинисто-иллювиальный горизонт рышковской почвы. Суглинок средний, ожелезненный, рассыпчатой ореховатой структуры, пятнистый. Содержит редкие марганцевые вкрапления.
2007 г. Расчистка находится в нижней части того же склона, что и в 2005 г., стенка северной экспозиции (рис. 1, 2 а).
2,95-4,20 1-16
2,95-3,20 1-3,10 А1 Гумусовый горизонт стрелецкой палеопочвы.
3,20-3,30 4, 10-11 АВ Переходный горизонт стрелецкой палеопочвы.
3,30-3,80 5-7, 12-15 d (А1+В) Делювий бурого цвета с педоседиментом стрелецкой палеопочвы.
3,80-4,20 7-9, 15-16 А1, АВ Кукуевская палеопочва.
4,00-7,60 17-60 Расчистка стенки западной экспозиции (рис. 2 б).
4,00-4,30 17-18 А1 Гумусовый горизонт кукуевской палеопочвы.
4,30-5,00 18-25 d 1 Эолово-делювиальные отложения. Светлый лессовидный суглинок со слабо выраженной горизонтальной слоистостью.
5,00-5,60 26-35 d-pг 2 Пролювиально-делювиальные отложения. Сложно слоистая пачка с донными овражками, в тальвеге которых сосредоточены крупные глинистые окатыши, ортштейны, угольки. Над ним залегает тонкослоистый балочный аллювий с дождевыми слойками.
5,60-6,10 34-39 d-а1 3 Делювиальные и балочно-аллювиальные отложения. Слоистый суглинок - педоседимент рышковской палеопочвы (В+Е+А1), слои падают параллельно балочному склону - на запад под углом 5-7°.
6,10-6,40 39-42 d 4 Делювиальные отложения. Тонкими прослоями белого алеврита создается пологая (дождевая) слоистость.
6,40-6,70 42-44 d 5 Делювиальные отложения. Слоистость выражена хуже.
6,70-6,80 45 d-s1 6 Делювиально-солифлюкционные отложения. На расчистке -вихреобразный рисунок.
6,80-7,40 45-54 d 7 (А1) Переотложенный оглеенный материал гор. А1 рышковской почвы, содержит много углей, нижняя часть пачки глинистая, влажная, пластичная.
7,40-7,50 54-58 А1 Гумусовый горизонт рышковской палеопочвы - влажный, пластичный, темно-серый суглинок с множеством углистых остатков.
7,50-7,70 58-60 А2 Элювиальный горизонт рышковской палеопочвы - светлый, непластичный алеврит, мелкозернистой, таблитчатой структуры, очень плотный.
Рис. 2. Места отбора образцов в 2005 г. в ампулы: от рышковской палеопочвы до нижней части ранневалдайских отложений (сеймский слой)
Цифры на белых ярлыках - отметки глубины Н05 в метрах.
Fig. 2. Sampling sites in 2005 in ampoules: from the Ryshkovo paleosol to the lower part of the Early Valdai sediments (Seim layer)
The numbers on the white labels are the H05 depth marks in meters.
ского горизонта. Поэтому образцы на этом участке брались из дополняющих друг друга колонок, чтобы избежать включения в наш ряд более молодого материала. В итоге, в 2007 г. на возобновленном разрезе было взято около 60 образцов в виде крупных призм и 27 образцов-ампул.
Измерения магнитной восприимчивости К и естественной остаточной намагниченности Jn проводились на астатическом магнитометре МАЛ-036 в загородной лаборатории магнитных свойств СПб ИЗМИ РАН.
материалы и результаты лабораторных исследований
Как показали измерения магнитной восприимчивости, распределение К по разрезу 2005 г. отражает литологический состав разреза (снизу вверх) (табл. 1). На глубинах 7,2-6,7 м, где залегает иллювиально-глинистый горизонт Вt рышковской палеопочвы, среднесуглинистый, оже-лезненный, ореховатой структуры, пятнистый, имеет среднее значение К ~ 7.0*10"4ед. СИ. Затем до глубины 6,5 м (осветленный и облегченный по
Рис. 3. Места отбора образцов в 2007 г
а - в ранневалдайских кукуевской и стрелецкой почвах; б - в рышковской палеопочвы и сеймском слое; в - в верхах сеймского слоя, где определены признаки геомагнитного экскурса. Fig. 3. Sampling sites in 2007
a - in the Early Valdai Kukuyevo and Streletsk soils; b - in the Ryshkovo paleosol and the Seim layer; c - in the upper Seim layer, where signs of geomagnetic excursion were determined.
гранулометрическому составу легкий суглинок - элювиальный горизонт Е) оно уменьшается до 5,5*10-4ед. СИ. Затем чётко по 3-5 образцам отмечается гумусово-аккумулятивный горизонт А1 рышковской палеопочвы средне- и тяжелосуглинистый, где среднее значение К увеличивается до 9,0*10-4ед. СИ. Вверх по разрезу в интервале глубин 5,9-5,1 м - в слоистой суглинисто-супесчаной делювиально-солифлюкционной толще (педосе-димент рышковской палеопочвы) среднее значе-
ние К = 2,5* 10-4ед. СИ. Такой же характер распределения величины магнитной восприимчивости был получен ранее для горизонтов рышковской палеопочвы, развитой на противоположном склоне палеобалки [Rivas et. al., 2006].
Значения естественной остаточной намагниченности Jn на уровне горизонта Bt рышковской палеопочвы скачкообразно изменяются в пределах 70-20 мА/м, что, очевидно, зависит от степени ожелезненности материала (табл. 2, рис. 4). Затем
Таблица 2. Палеомагнитные данные 2005 года по разрезу Микулинская балка, Александровский карьер( 51° 05'с.ш., 36° 08'в.д.)
№ образец (кубики) Глубина Н05, м J ,мА/м п' К,10-4 СИ D° 1° ф° Л° дубли (кубики) J , мА/м п D° 1° ф° Л°
1 18 5,11 3,8 2,4 288 73 50 345 1А 5,3 21 65 76 136
2 19 5,14 3,7 2,4 357 49 68 223 2А 3,8 344 75 76 1,5
3 20 5,17 3,5 2,5 315 61 59 308 3А 4,1 15 74 78 75
4 21 5,19 9,6 2,5 344 46 63 249 4А 7,0 38 53 57 144
5 22 5,22 7,1 2,9 351 63 81 262 5А 9,8 351 64 82 265
6 23 5,25 10,2 4,0 325 48 56 280 6А 5,4 4,5 67 87 146
7 24 5,28 8,3 2,5 280 60 36 329 7А 7,5 6,6 69 86 109
8 25 5,31 14,0 2,6 25 52 64 162 8А 10,8 16 36 56 189
9 26 5,33 3,5 2,2 226 46 -2 357 9А 9,3 354 54 73 234
10 27 5,36 14,3 2,6 325 66 68 314 10А 9,5 12 55 72 184
11 28 5,39 12,8 2,3 316 77 64 356
12 5,41
13 01 5,43 9,0 2,1 6 53 72 201
14 5,45
15 03 5,48 12,3 2,4 18 71 79 98
16 04 5,51 17,8 2,3 1 64 84 207
17 05 5,54 3,3 2,8 311 28 36 282 17А 4,5 13 64 80 151
18 06 5,57 6,7 2,7 317 73 65 339
19 07А 5,61 9,1 2,5 18 65 77 138 19А 12,8 11 55 72 187
20 08А 5,65 17,8 3,5 15 57 73 173
21 09 5,69 8,5 2,5 10 70 83 100 21А 7,6 19 66 77 134
22 10 5,72 9,0 2,0 7 67 85 142
23 11А 5,75 7,2 2,5 61 63 50 111
24 12 5,78 8,4 2,1 2 71 86 53
25 13 5,81 12,2 2,0 51 61 54 120
26 14 5,84 8,0 4,5 13 70 81 99
27 15 5,87 12,7 2,4 355 37 59 225
28 16 5,90 12,8 4,4 325 78 66 3
29 17 5,93 4,4 4,9 325 87 56 30
образец(ампулы)
30 57 5,90 15,1 4,4 351 55 73 241
31 56 5,92 14,9 4,0 2 62 82 207
32 55 5,94 13,6 4,7 358 70 87 14
33 54 5,97 17,0 4,3 348 73 80 354
34 53 5,99 13,4 4,7 352 78 74 24
35 52 6,02 19,2 5,1 4 56 76 204
36 51 6,04 17,8 4,7 7 64 83 173
37 50 6,07 21,0 5,9 44 65 61 117
38 49 6,09 15,1 3,8 2 65 85 199
39 48 6,11 12,3 3,4 347 64 80 282
40 47 6,14 16,0 4,2 345 65 80 290
41 46 6,16 18,7 4,0 347 67 82 302
42 45 6,18 13,8 4,6 350 68 84 303
43 44 6,21 17,8 4,8 339 63 74 287
44 43 6,23 19,0 4,7 7 61 80 187
45 42 6,26 13,1 3,4 339 62 74 286
46 41 6,28 16,3 3,6 349 64 81 271
47 40 6,30 15,4 2,9 353 62 80 249
48 39 6,32 27,9 3,6 334 64 73 300
49 38 6,35 21,2 3,5 5 68 87 133
50 37 6,37 21,6 4,1 13 62 78 162
Таблица 2. (Окончание)
№ образец (кубики) Глубина Н05, м I ,мА/м п' К,10-4 СИ Б° 1° ф° Л° дубли (кубики) I, мА/м п' Б° 1° ф° Л°
51 35 6,40 24,0 4,3 360 57 76 216
52 34 6,42 12,9 3,0 360 57 77 217
53 33 6,44 13,5 3,4 354 66 85 274
54 32 6,46 19,9 6,1 353 64 83 257
55 31 6,49 16,1 4,8 353 53 72 235
56 30 6,51 15,6 3,4 348 58 75 255
57 29 6,53 17,3 5,6 339 63 74 289
58 28 6,56 16,5 4,4 337 64 74 297 58А 13,3 342 61 74 275
59 27 6,58 18,7 5,9 338 68 76 314 59А 14,7 330 71 72 333
60 26 6,60 28,8 9,6 333 66 72 306 60А 17,8 351 63 81 260
61 25 6,63 22,7 7,1 327 64 68 306 61А 23,5 342 68 79 313
62 24 6,65 19,4 6,3 326 66 68 312 62А 13,3 342 62 75 280
63 23 6,67 19,0 5,0 327 63 67 302 63А 14,0 323 58 61 295
64 22 6,70 22,5 3,6 321 80 64 7,5 64А 15,4 327 58 64 290
65 21 6,72 25,6 3,2 342 72 78 343 65А 27,1 347 64 80 282
66 20 6,74 35,5 2,6 327 77 68 357 66А 28,1 320 61 61 303
67 19 6,77 44,8 2,5 336 68 75 314 67А 17,7 333 63 71 294
68 18 6,79 32,7 2,9 336 66 74 303 68А 17,8 334 61 70 289
69 17 6,81 35,4 2,4 291 71 50 339
70 16 6,84 39,5 2,8 341 66 77 298
71 15 6,86 50,6 3,0 357 77 76 32
72 14 6,88 71,6 3,4 337 75 74 354
73 13 6,90 51,9 3,1 335 72 75 337
74 12 6,93 36,7 3,0 300 73 56 342
75 11 6,95 25,4 2,2 347 81 68 26
76 10 6,98 26,5 2,7 69 89 52 39
77 9 7,00 38,9 2,3 322 68 67 321
78 8 7,02 45,0 6,6 36 58 63 138
79 7 7,05 32,5 5,1 36 58 62 139
80 6 7,07 52,1 6,1 6 67 86 142
81 5 7,10 44,7 6,3 22 67 76 121
82 4 7,12 33,2 7,1 59 71 55 96
83 3 7,14 18,8 4,6 29 65 70 128
84 2 7,17 37,1 6,6 23 67 75 122
85 1 7,19 19,1 4,2 6 76 78 50
86 7,20
при переходе к горизонту А1 значения Jn уменьшаются до 40-20 мА/м и менее.
Стереографическая проекция распределения направлений векторов естественной остаточной намагниченности Jn представлена на рис. 5. Среднее направление вектора Jn для 107 образцов составляет D=3520, 1=67°, К=29, а95=3°, но на стереографической проекции отмечается несколько образцов с заниженными значениями угла наклонения 1°.
Распределение координат виртуальных палео-магнитных полюсов (ВПП) по всему разрезу заполнения московско-микулинского палеовреза представлено на рис. 6. Из рисунка видно, что значения наклонения нескольких образцов снижают-
ся до 30° с. ш., что может служить признаком возможного геомагнитного экскурса [Петрова и др., 1992] (РеЦоуа, et а1., 1992). На рис. 6 специальным значком ▼ отмечен образец с порядковым номером 9 (глубина 5,33 м), показавший координаты ВПП по широте Ф=2°S, по долготе Л=2,57°W, что, возможно, может указывать на запись геомагнитного экскурса. Этот образец отобран в верхней части сеймского слоя. Образец, отобранный на ОСЛ датирование с этой же глубины, показал возраст 115 тыс. лет назад [Сычева и др., 2015] ^уЛеуа, а; а1., 2015).
Для проверки наличия геомагнитного экскурса проводилось более детальное опробование аномальных горизонтов разреза. Всё вышесказанное
К,10"4ед.СИ Jn,MA/M D° Г Ф° Л°
О 5 10 15 20 0 20 40 60 80 270 360 450 0 30 60 90 -30 0 30 60 90 90 180 270 360 450
5.0 II I I I I I I I I I I i I I I I I I I I II 1 I I M I I I I I I 1 I I I 1 I I—I I I I—I- I I I I I I i I I i !■ I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I i I I I
Рис. 4. Изменение значений магнитной восприимчивости К (а). Fig. 4. Change in the values of the magnetic susceptibility to (a).
Рис. 5. Распределение направлений векторов естественной остаточной намагниченности Jn. Fig. 5. The distribution of the directions of vectors of natural remnant magnetization J .
отражено в сводной таблице 2, где включены значения палеомагнитных характеристик ] D°, 1°, К, координаты виртуальных геомагнитных полюсов Ф° и Л° для образцов и их дублей, если они отбирались, и глубина отбора образцов. Как можно
видеть из таблицы 2, до глубины 7,19-6,81 м значения широты виртуального геомагнитного полюса Ф° не опускаются ниже 52°N (образец №76) и ожидать отражения экскурса геомагнитного поля затруднительно. Кроме того, отмечается и оже-
Рис. 6. Распределение координат виртуальных палеомагнитных полюсов (ВПП) по заполнения московско-микулинской палеобалки.
Fig. 6. The distribution of the virtual coordinates of the paleomagnetic pole (WFP) for filling in Moscow-Mikulinc paleobalke.
лезненность отложений разреза - значения естественной остаточной намагниченности Jn доходят до 71,6 мА/м (образец №72), а магнитной восприимчивости К - до 7*10-4ед. СИ (образец №82).
В интервале глубин 6,77-6,56 м, где фиксируется верхняя часть профиля рышковской почвы, изменение Jn наблюдается в пределах (48,8-16,5) мА/м, причём неравномерно. То же - и для дублей (образцы дублей 68А-58А), кроме образца №67А. Из этой же таблицы видно, что для образцов дублей координаты ВГП также не выходят за пределы 60° с.ш. по широте Ф° и (260-333)° по долготе Л°, и экскурса геомагнитного поля не наблюдается. Для глубины 6,53-6,11 м значения координаты Ф° для ВГП не спускаются ниже 72° (табл. 2).
Определим траекторию ВГП по образцам № 38-30 (глубина 6,09-5,90 м), где произошла смена отбора образцов от стеклянных ампул к кубикам. На рис. 7а представлено распределение значений Jn с глубиной для образцов ампул №№38-30. Значения Jn изменяются в пределах (13,4-21,0) мА/м, распределение довольно равномерное. Значения Jn уменьшаются в пределах (12,8-4,4) мА/м. Координаты ВГП не выходит за пределы 60° с.ш. (табл. 2, рис. 7б). Иначе ведут себя образцы кубиков далее вверх по разрезу (№№29-22), причём
специально отмечены образцы №№29, 28, отобранные на той же глубине, что и образцы ампул №№31, 30. Последовательность положения ВГП наблюдается такой же, как и для ампул - по часовой стрелке, но для образцов №№29, 25 и 23 происходит последовательное снижение широты ВГП - 56°, 54°, 50° с. ш., что может служить признаком экскурса геомагнитного поля [Поспелова, 2002, 2004] ^ре^а, 2002, 2004).
Положение ВГП представлено на рис. 7б: продолжается и снижение широты ВГП до 36°с.ш. (образец №17). К сожалению, образцы дублей не повторяют этого, их слишком мало, но движение ВГП по дублям №№21А, 19А, 17А и образцам №№21, 20, 19 совпадает, пропадает лишь "петля" по образцам №№18, 17, 16, 15.
Для глубины 5,36-5,11 м отобрано 10 образцов кубиков и 10 образцов дублей из параллельного разреза (рис. 8 а, б). Распределение значений Jn подобно, кроме образца №26, показывающего низкое значение Jn по сравнению с окружающими образцами - такие значения Jn отмечены лишь в самом верху разреза (образцы №№3, 2, 1). Для образцов дублей таких низких значений Jn практически не наблюдается на этой глубине. В положении ВГП для образцов кубиков (рис. 8 б) отмечается
Рис. 7а. Распределение значений Jn с глубиной для образцов ампул (разрез 2005 г.) Fig. 7a. The distribution of values Jn with depth for samples vials (cut 2005)
понижение широты ВПП для образца №26 до 2°S (таблица).
Имея распределение значений магнитных характеристик по разрезу I, построенному по образцам отбора 2005 г., объём которых 8 см3, можно построить график относительного изменения К и Jn и по данным 2007 г. Такая зависимость была построена для разрезов I, II, III. Для образцов отбора 2005 г. максимальное значение К составляет 9,6* 10-4 ед. СИ (образец 60 по порядковому номеру) для Jn максимальное значение составляет 71,6 мА/м (образец №72), что отражено в сводной та-
блице. С учётом объёма образцов 2007 г. графики относительных изменений магнитных характеристик по глубине разрезов представлены на рис. 9, а исходные данные - в таблице 2. Сравнение результатов измерений магнитных характеристик, полученных в разные годы в разных лабораториях, позволило построить графики относительного распределения магнитных характеристик по глубине для трёх разрезов и отметить стратиграфические границы палеопочв (рис. 9, 10, табл. 2).
Образцы отбирались с широких расчисток, поэтому особенности почвенных горизонтов опи-
О 25 50 75 град.
1—I—г dvJn
Рис. 76. Положение виртуального палеополюса (ВПП) по образцам разреза 2005 г Fig. 7b. The position of the virtual paleopole (WFP) on samples cut 2005
Рис. 8: а) магнитные характеристики сеймского слоя (МИС 5d); справа: б, в, г) положение виртуального па-леополюса (ВПП).
Fig. 8: a) the magnetic characteristics Seim layer (MIS 5d); right: b, C, d) status of the virtual paleopole l (WFP).
саны весьма детально. Соответственно и изменение магнитных параметров породы с глубиной (и возрастом) сделаны по возможности подробно и объективно.
Результаты измерений величины модуля вектора Jn и магнитной восприимчивости К представ-
лены в таблице 4, где после порядкового (№ п/п) и лабораторного (№ лаб) номеров образца указаны полевая отметка глубины Н07, объем образца, его длина в см, величина намагниченности Jn в мА/м, в последнем столбце - величина магнитной восприимчивости К в единицах СИ (0.0001 ед. СИ обо-
Рис. 9. Магнитные характеристики горизонтов рышковской палеопочвы по образцам 2007 года а) распределение восприимчивости К ( кружочки, левая панель) и остаточной намагниченности Jn (квадратики, правая панель) по глубине Н07: маленькие значки - измерения по образцам в ампулах и крупные значки - измерения по большим образцам-призмам; б) сравнение послойно осредненных результатов измерений К и Jn образцов в ампулах с К и Jn по образцам-призмам: сплошная линия с маленькими значками - по ампулам, пунктирная линия с крупными значками - по образцам-призмам, в) изменение (угла) наклонения 1° вектора намагниченности Jn (левая панель) и широты Ф° виртуального палеополюса ВПП (правая панель) по образцам в ампулах; г) положение ВПП на стереографической проекции северного полушария по тем же данным. Номер образца с наиболее аномальным положением ВПП (№27 по табл. 4) отмечен на рис. 9 в и 9 г
Fig. 9. Magnetic characteristics of the horizons of the Ryshkovo paleosol according to samples from 2007 a) distribution of the susceptibility to (circles, left panel) and the residual magnetization Jn (squares, right panel) over the depth H07: small icons-measurements from samples in ampoules and large icons-measurements from large samples-prisms; b) comparison of layer-by - layer averaged results of measurements of K and Jn samples in ampoules with K and Jn by prismatic samples: a solid line with small icons - by ampoules, a dotted line with large icons-by prismatic samples, c) change (angle) of inclination I° of the magnetization vector Jn (left panel) and latitude F° of the virtual paleopole of the runway (right panel) by samples in ampoules; d) the position of the runway on the stereographic projection of the northern hemispheres according to the same data. The number of the sample with the most abnormal runway position (No. 27 according to Table. 4) is marked in Fig. 9 b and 9 d.
значается как 10-4 ед. СИ). Результаты измерений образцов-ампул 2007 г. представлены в таблице 5. В ней, как и в таблице 1, после порядкового номера следует полевой, затем глубина отбора образца Н07, величины Jn (в мА/м) и К (в единицах СИ), склонение D° и наклонение 1° вектора Jn, широта Ф° и долгота Л° ВГП. В таблице 6 данные по Jn и К представлены в виде послойного осреднения (для 9-ти слоев одной глубины): в первой колонке глубина Н07, во второй - средняя величина Jn на этой глубине, в третьей - стандартное (среднеква-дратическое) отклонение J от среднего, в четвер-
Рис. 10. Изменение намагниченности J и магнит-
n
ной восприимчивости К по всей высоте (протяженности) составного разреза от Н07=7,6 м до Н07=2,9 м по измерениям крупных образцов-призм
а) - Jn (квадратики); б) - К (кружочки). Пунктирные линии на графиках проведены на глубинах, с которых образцы раскрошились. Крестиками отмечены измерения Jn и К по сохранившейся небольшой части очень трещиноватого образца №15. Цифры на графике Jn указывают номера (согласно табл. 4) некоторых образцов, упоминаемых в тексте.
Fig. 10. Changes in the magnetization Jn and magnetic susceptibility K over the entire height (length) of the composite section from H07=7.6 m to H07=2.9 m according to the measurements of large samples-prisms
a) - Jn (squares); b) - K (circles). The dotted lines on the graphs are drawn at the depths from which the samples crumbled. The crosses indicate the measurements of Jn and K for the preserved small part of the very fractured sample No. 15. The numbers on the Jn graph indicate the numbers (according to Table. 4) some samples mentioned in the text.
том - относительная ошибка измерения величины . (в %); в пятой колонке - средняя величина магнитной восприимчивости К, далее ее стандартное отклонение и относительная ошибка измерения К в %.
Результаты магнитных характеристик представлены различными значками с учётом схемы отбора образцов по глубине, начиная с низов разреза (образцы №№ 1-9, 11-19, 21-29) (рис. 2 а). Из сводной таблицы видно, что максимальное значение магнитной восприимчивости К достигает 18,2*10-4ед. СИ, а естественной остаточной намагниченности - 60,2 мА/м (образец № 23). Для самого глубокого уровня (7,55 м) можно заметить постепенное уменьшение широты ВГП - 73°. 65о, 51о, но на фоне ожелезненности горизонта Вt рышковской палеопочвы ожидать возможного экскурса геомагнитного поля затруднительно.
Рассмотрим в первую очередь результаты измерений 2007 г. в том интервале глубин, где удалось отобрать разными методами несколько колонок образцов, и поэтому можно количественно оценить погрешность измерений и неоднородность магнитных характеристик породы. Таковым является интервал глубин от 7,6 м до 7,2 м. Результаты измерений на этих глубинах из таблиц 3, 4 и 5 сведены на графиках рисунка 9 (а, б, в, г). Крупными значками нанесены результаты измерений по большим образцам-призмам: . (квадратики) и К (кружки) согласно таблице 3, маленькими значками - результаты измерений . и К по образцам в ампулах (табл. 4). Рис. 9 а позволяет наглядно сравнить результаты измерений палеомагнитных характеристик 1п и К независимыми методами одного и того же участка рышковской палеопоч-вы. Видимо, из-за слоистости и неоднородности породы отдельные, даже расположенные на рас-
№ п/п № лаб Н07, м У,смЛ3 L, см I,, мА/м К,10-4СИ
1 45 2,95 76,5 8,5 8,9 5,4
2 46 3,05 60 7,5 4,6 4
3 47 3,15 92 7,5 4,7 4
4 48 3,25 63,5 6 6,2 4,6
5 49 3,5 70 8 13,9 3,5
6 50 3,55 68 5,5 8,7 4,6
7 51 3,8 57 6,5 17,3 6,7
8 52 3,9 61 7 26,1 6,8
9 53 4 44 5,5 43,1 14
10 54 3,2 79 7,5 11,4 7
11 55 3,26 58 5,5 11,7 8,4
12 56 3,32 45 6 20,2 9
13 57 3,39 54 6 17,0 7,6
14 58 3,6 62,5 8,5 13,3 6,5
15 59 3,7 24 4 43,4 11,4
16 60 3,94 54 6 35,2 8,4
17 1 4,01 52,5 5 10,1 4,6
18 2 4,3 87,5 7 17,6 3
19 3 4,4 84 7 12,4 3,1
20 4 4,45 66 5,5 10,8 4
21 5 4,5 73,5 7 23,4 3,2
22 6 4,6 84 7 8,1 3,7
23 7 4,7 58 6,5 8,9 5,4
24 8 4,8 87 7 12,0 3,3
25 9 4,9 98 7 6,0 3
26 10 5,05 96 8 10,9 2,8
27 11 5,1 90 6 14,7 2,4
28 12 5,2 94,5 7 12,0 2
29 13 5,28 70 7 4,5 0,7
30 14 5,31 35 7 — 2,6
31 15 5,36 40 5 — 2,3
32 16 5,4 75 5 10,1 2,4
33 17 5,49 72 6 11,5 2,5
34 18 5,61 47 4,5 — 3,8
35 19 5,6 42 4,4 8,6 2
36 20 5,7 108 9 35,4 6,5
37 21 6 63 6 13,1 6,6
38 22 6,05 64 6 — 7,6
39 23 6,1 52,5 6 19,7 3,6
40 24 6,2 108 9 13,7 4,5
41 25 6,3 126 9 16,0 3,3
42 26 6,4 112 8 12,4 2
43 27 6,6 72 6 11,5 3
44 28 6,65 36 4 — 3,3
45 29 6,8 108 9 25,3 3,7
46 30 6,95 63 7 20,1 2,8
47 31 7 56 8 39,0 5,1
48 32 7,1 108 9 — 2,4
49 33 7,17 60 6 — 4,8
50 34 7,2 74 7 23,2 5,5
51 35 7,26 78 7 26,1 3,1
52 36 7,29 105 10 20,7 6,5
53 37 7,33 94 9 26,2 2,5
54 38 7,4 84 8 30,7 3,7
55 39 7,43 98 7 16,6 7,8
56 40 7,47 126 9 52,1 7,2
57 41 7,5 86 7 26,3 4,2
58 42 7,55 144 9 5,7 2,8
59 43 7,57 98 7 14,8 4,7
60 44 7,65 80 6,5 27,0 7,2
Таблица 4. Палеомагнитные характеристики Рышковской палеопочвы Микулинского межледниковья по образцам - ампулам, отобранным в Александровском карьере в 2007 г.
№ п/п № лаб. Н07, м I, мА/м К, 10-4СИ D° 1° ф° Л°
1 9 7,25 12,5 3,0 3 65 85 193
2 8 7,29 14,1 5,5 342 73 77 349
3 7 7,33 14,1 3,6 4 65 85 188
4 6 7,36 17,4 3,5 339 70 77 327
5 5 7,40 17,0 5,2 347 67 81 302
6 4 7,44 15,7 5,8 345 76 76 8
7 3 7,48 18,4 8,2 357 71 85 15
8 2 7,52 17,8 7,8 351 75 79 14
9 1 7,55 23,4 7,9 355 79 73 30
10 19 7,25 12,0 3,3 359 76 78 33
11 18 7,29 17,1 5,8 7 68 85 117
12 17 7,33 17,0 6,2 12 76 76 59
13 16 7,36 17,6 3,8 358 70 87 17
14 15 7,40 15,7 4,6 353 69 85 332
15 14 7,44 19,3 5,6 2 69 88 96
16 13 7,48 25,4 8,8 358 68 89 334
17 12 7,52 23,1 11,9 7 68 86 124
18 11 7,55 40,9 8,5 6 83 65 39
19 29 7,25 14,5 3,7 14 80 70 50
20 28 7,29 17,8 7,0 8 63 82 174
21 27 7,33 14,8 3,9 6 63 82 182
22 26 7,36 18,9 4,8 13 72 80 85
23 25 7,40 21,9 5,7 10 71 83 88
24 24 7,44 18,9 7,5 24 79 69 62
25 23 7,48 60,2 18,2 20 80 69 56
26 22 7,52 22,3 6,9 15 73 79 82
27 21 7,55 16,1 5,8 76 78 51 73
стоянии 2-3 см друг от друга, образцы (как крупные, так и в ампулах) дают иногда значительное различие в значениях . или К. Однако в среднем по толще в несколько десятков (30-40) сантиметров результаты оценки средних величин и 1п, и К оказались близкими: по ампулам среднее 1п равно 20,4 мА/м, а по призмам с той же глубины (образцы №№49-58) среднее . равно 24,2 мА/м. Ошибка среднего для ампул составляла 2 мА/м, а для призм 4 мА/м. Средняя величина К по ампулам равна 0,00065 ед. СИ, а по призмам 0,00048 ед. СИ при ошибке среднего 0,00006 ед. СИ. Таким образом, примерно для 30-сантиметровой толщи рышковской палеопочвы средние величины I определенные по призмам и по ампулам, в пределах ошибки совпали, а величины К, определенные по образцам в ампулах, оказались в среднем на 25% больше, чем по образцам-призмам.
На рисунке 9 б даны результаты измерений по призмам (крупные значки, пунктирные линии) в сравнении с осредненными данными по ампулам (мелкие значки, сплошные линии), представленными в таблице 5). При таком сравнении объемы породы, которыми представлена каждая точка
графика, сближаются (то есть фактор соразмерности размера сравниваемых образцов улучшается), соответственно результаты оценки параметров по крупным образцам-призмам и образцам-ампулам становятся более сопоставимыми. Из рисунка 9 б следует, что характер изменения магнитных параметров породы с глубиной (и, соответственно, с возрастом), полученный по образцам-призмам, похож на таковой при измерениях образцов в ампулах как для параметра 1п, так и для параметра К, хотя имеется некоторое относительное смещение кривых на графике. Создается впечатление, что высокие значения . и К обусловлены тонким прослоем(ями) с повышенными величинами . и К на глубине около 7,5 м, который, не будучи горизонтальным, в соседних колонках оказался немного (в пределах 2,5 см) смещенным по глубине. На той же примерно глубине (Н07=7,48 м), согласно таблице 5, образцы-ампулы показывают наибольшую ошибку в оценке измеряемых параметров как в абсолютном выражении, так и относительную: для 1п она равна 18.3 мА/м (относительная ошибка 53%), для К она равна 0.000458 ед. СИ (39%). В интервале глубин Н07=7,44-7,25
Таблица 5. Результаты послойного осреднения параметров Jn и К образцов рышковской палеопочвы, отобранным ампулы в 2007 г
№ п/п № лаб. Гл., м I, сред ср. кв. откл. отн. ош., % К сред ср. кв. откл. отн. ош., %
1 9 7,25 13,0 1,08 8 3,33 0,20 9
2 8 7,29 16,3 1,60 10 6,10 0,65 11
3 7 7,33 15,3 1,24 8 4,57 1,16 25
4 6 7,36 18,0 0,66 4 4,03 0,56 14
5 5 7,40 18,2 2,67 15 5,17 0,45 9
6 4 7,44 18,0 1,61 9 6,30 0,85 13
7 3 7,48 34,7 18,3 53 11,7 4,58 39
8 2 7,52 21,1 2,33 11 8,87 2,18 25
9 1 7,55 26,8 10,4 39 7,40 7,40 16
м (верхние 6 рядов ампул) относительная ошибка оценки параметров значительно ниже: для 1п она лежит в пределах от 4% до 15%, а для К - в пределах от 9% до 25%. Заметим, что согласно таблице 2, верхние ряды ампул отобраны из породы, имеющей хорошо выраженную пологую слоистость, а нижние отобраны из породы таким качеством не обладающей.
На рисунке 9 в показаны измеренные по образцам-ампулам изменения наклонения 1° вектора остаточной намагниченности 1п и широты Ф° виртуального геополюса в зависимости от глубины Н07 (табл. 4). Рисунок свидетельствует о хорошей внутренней сходимости результатов измерений угловых параметров как 1°, так и Ф° в трех параллельных колонках образцов-ампул, а также указывает на слабую их зависимость от глубины Н07.
Рисунок 9 г представляет положение ВПП на стереографической проекции Северного полушария по всем 27 образцам (табл. 4). Довольно компактное расположение полюсов на проекции позволяет сделать вывод, что в период формирования осадочной породы на глубине Н07=7,55-7,25 м положение ВГП отличалось стабильностью (а породы, к тому же, сохранили свою изначальную ориентировку в пространстве и магнитные свойства до наших дней), за исключением, может быть, слоя, откуда отобран самый нижний ряд ампул, и к которому принадлежит образец под №27 в таблице 4.
На рисунке 10 представлено изменение намагниченности 1п (квадратики) и магнитной восприимчивости К (кружочки) по всей высоте (протяженности) составного разреза от Н07=7,6 м до Н07=2,9 м по измерениям крупных образцов-призм (табл. 3). Пунктирные линии на графиках проведены на глубинах, с которых образцы раскрошились. Крестиками отмечены как ненадежные измерения 1п и К по сохранившейся небольшой части очень трещиноватого образца №15, так
как не исключено, что магнитные характеристики уцелевшей (то есть более прочной части образца) отличаются от характеристик утраченной части. Цифры на панели графика 1п указывают номера (некоторых, наиболее интересных) образцов по табл. 3. Справа на рисунке для удобства сопоставления дана предельно сокращенная информация из табл. 2. Как видно из рисунка, величина 1п по разрезу изменялась в пределах от 4,5 до 52 мА/м, а величина К пределах от 0,0001 до 0,0014 ед. СИ.
Рассмотрим поведение магнитных характеристик всего разреза 2007 г. с глубины Н07=7,6 м до Н07=2,9 м подробнее. Величина остаточной намагниченности 1п (рис. 10 а) имеет устойчиво низкие значения (менее 20 мА/м) на интервалах глубин Н07= 6,6-6,0 м, Н07=5,6-4,6 м и Н07=3,2-2,9 м. Высокие значения I (более 35 мА/м) имеют образцы № 56 (Н07=7,47 м), №47 (Н07=7 м), №36 (Н07=5,7 м), пара образцов (№ 9 и №16) на глубине Н07=3,94-4,0 м, а также не очень надежный образец №15 (Н07=3,7 м). В интервале глубин 7,6-7,0 м наблюдается чередование высоких и низких значений 1п от образца к образцу, там же, на глубине 7,5 м, находится максимальный перепад (контраст) в величине 1п. Как следует из табл. 2, глубина Н07=7,55 м является нижней границей гумусового горизонта рышковской палеопочвы. Эта граница отделяет пластичный влажный глинистый слой палеопочвы от плотного светлого легкого суглинка и является водоупорной поверхностью, то есть имеет совершенно иные механические характеристики, чем вся вышележащая толща разреза. Повышенным контрастом величины 1п отмечается также переход разреза в кукуев-скую палеопочву, хотя в последнем случае переход совпадает со сменой расчистки с «западной стенки» на «северную стенку», и граница этого перехода по нашим данным определяется только приближенно. Можно еще отметить глубину Н07=5,7 м, откуда отобран образец с аномально большим значением I =35,4 мА/м (№36). Как сле-
дует из полевого описания разреза (табл. 1), на этой глубине были и признаки сползания породы, и перевернутые куски породы - следы пожаров и солифлюкции. Вероятно, можно предположить, что здесь в результате пожара на каких-то участках поверхности порода могла утратить намагниченность, создавшуюся в ней во время осаждения (образования), и получить (большую по величине) термоостаточную намагниченность в магнитном поле Земли, существовавшем на момент пожара. На графике изменения магнитной восприимчивости К (рис. 10 б) с глубиной, подобно J имеются участки (быстрого) чередования пониженных и повышенных значений К, и участки стабильно пониженных значений К. Чередование К наблюдается на тех же глубинах, что и по J т.е. при Н07=7,6-7,3 м, однако, повышенные значения К на этом участке почти вдвое меньше, чем максимальное по разрезу К, равное 0,0014 ед. СИ, которое мы видим в подошве кукуевской палеопочвы. Интервалы глубин Н07=6,9-6,1 м и Н07=5,1-4,8 м являются участками стабильно пониженных значений К (К<0,0004 ед. СИ). На участке Н07=6,1-5,7 м значения К, вероятно, держатся на среднем уровне около 0,0007 ед. СИ, хотя образец в середине участка раскрошился. Наибольших величин К (К=0,0014 ед. СИ) достигает на границе с кукуевской палеопочвой и в самой почве; на нижней границе стрелецкой палеопочвы и ее В-горизонта также наблюдаются высокие значения К.
Заключение
Проведенные палеомагнитные измерения являются пионерными на Восточно-Европейской равнине для исследуемого микулино-ранневалдайского интервала. Они охватывают непрерывным рядом отбора образцов из 4,5-метровой толщи осадочных терригенных пород, формировавшихся многие десятки тысяч лет - в первую половину позднего плейстоцена (128000-65000 л.н.). В нижней части ранневалдайских отложений, коррелируемых с МИС 5d, установлен возраст по ОСЛ - 115±7 ka BP. Именно здесь определен конец электромагнитного экскурса, вероятно, Блейка. Завершение экскурса пришлось на похолодание, о чем ранее указывала Г.А. Поспелова [2004] (Pospelova, 2004), отмечая, что климатическая обстановка во время экскурсов динамичная с периодическими потеплениями и похолоданиями, иссушениями и увлажнениями. Но начало и завершение экскурсов совпадают со сменами климатов, в нашем случае со сменой межледникового климата на ледниковый.
Магнитная восприимчивость в палеопочвах выше, чем разделяющих педоседиментах, особенно это выражено для гумусовых горизонтов.
Максимальное значение для рышковской палеопочвы характерно для - гор. А1, испытавшего воздействие сильнейшего пожара и тяжелосуглинистого гумусированного педоседимента, переотложенного в результате послепожарной эрозии. Магнитная восприимчивость в палеопочвах имеет такой же характер распределения по текстурно-дифференцированному профилю рышковской палеопочвы, как и в современных почвах, аналогичных по генезису [Вадюнина, Бабанин, 1972] (Vadyunina, Babanin, 1972). Значительные величины магнитной восприимчивости характерны для иллювиально-глинистых горизонтов рышковской, кукуевской и стрелецкой палепочв. Минимальное значение отмечается для элювиального горизонта рышковской палеопочвы.
Работа выполнена при поддержке ГЗ, тема № 0148-2019-0006. Заключительная подготовка статьи выполнена при поддержке гранта РФФИ № 19-29-05024 мк.
Литература
Вадюнина А.Ф., Бабанин В.Ф. Магнитная восприимчивость некоторых почв СССР // Почвоведение, 1972, № 10. С. 55-68.
Кочегура В.В. Применение палеомагнитных методов при геологической съёмке шельфа. СПб, ВСЕГЕИ, 1992. 145 с.
Мёрнер Н.-А., Петрова Г.Н., Пилипенко О.В., Распопов О.М., Трубихин В.М. Появление экскурсов на фоне изменения магнитного момента Земли // Физика Земли, №10, 2001. С. 24-32.
Петрова Г.Н., Нечаева Т.Б., Поспелова Г.А. Характерные изменения геомагнитного поля в прошлом. М., Наука, 1992. 172 с.
Поспелова Г.А. Геомагнитные экскурсы // Краткая история и современное состояние геомагнитных исследований в Институте Физики Земли РАН. М.: ИФЗ РАН 2004. С.44-55.
Поспелова Г.А. О геомагнитных экскурсах // Физика Земли, 2002, №5. С. 30-41.
Поспелова Г.А., Гнибиденко З.Н. Палеомагнитные исследования плиоцен-четвертичных террасовых отложений Южного Приднестровья. Геофизический сборник. Вып. 47, 1972. С. 56-65.
Поспелова Г.А., Голованова Л.В., Шаронова З.В., Семенов В.В. Палеомагнитные исследования отложений палеолитической стоянки в пещере Матузка (Северный Кавказ) // Физика Земли, 2006, № 7. С. 52-65.
Сычева С.А. Палеомерзлотные события в перигляци-альной области Русской равнины в конце среднего и в позднем плейстоцене // Криосфера Земли, 2012, т.16, № 4. С. 45-56.
Сычева С.А. Погребенный микулинско-валдайский рельеф и развитие междуречий Среднерусской возвышенности в позднем неоплейстоцене // Геоморфология, 2007, №1. С. 88-105.
Сычева С.А. Эволюция московско-валдайских палеов-резов междуречий Среднерусской возвышенности // Геоморфология, №3, 2003. С. 72-91.
Сычева С.А., Григорьева Т.Г., Пушкина П.Р. Стратиграфия ранневалдайского интервала внеледниковой области русской равнины (МИС 5d-4) // Бюллетень комиссия по изучению четвертичного периода. Москва: ГЕОС, 2017 а, №75. С. 60-80.
Сычева С.А., Гунова В.С. Результаты изучения поздне-плейстоценового лессово-почвенного комплекса в погребенной балочной системе Среднерусской возвышенности // Бюллетень комиссии по изучению четвертичного периода, № 65. М.: ГЕОС, 2004. С. 86-101.
Сычева С.А., Седов С.Н., Бронникова М.А., Таргульян В.О., Соллейро-Реболледо Э. Генезис, эволюция и катастрофическое захоронение рышковской палео-почвы микулинского межледниковья (МИС 5е) // Почвоведение, № 9, 2017 б. С. 1027-1046.
Сычева С.А., Седов С.Н., Фрехен М., Терхорст Б. Стратиграфия и хронология позднеплейстоценовой почвенно-седиментационной серии перигляциаль-ной области Русской равнины (по результатам изучения палеодепрессий, склонов и террас) // Актуальные проблемы палеогеографии и стратиграфии плейстоцена. Материалы Всероссийской научной конференции «Марковские чтения 2015». М.: МГУ 2015. С. 197-199.
Храмов А.Н., Гончаров Г.И., Комиссарова Р.А. и др. Па-леомагнитология. Л.: Недра, 1982. 112 с.
Шкатова В.К. Каспийский регион - опорный стратиграфический разрез «квартера России» // Материалы VIII Всероссийского совещания по изучению четвертичного периода: «Фундаментальные проблемы квартера, итоги изучения и основные направления дальнейших исследований». Ростов н /Д: ЮНЦ РАН, 2013 С. 702-704.
Шкатова В.К. Обновленная Общая магнитостратиграфи-ческая шкала полярности квартера. Внесение изменений в Общую стратиграфическую шкалу квартера в связи с понижением ее нижней границы» // Региональная геология и металлогения. 2012. №49. С. 23-25.
Rivas J., Ortega B., Sedov S., Solleiro E., Sycheva S. Rock magnetism and pedogenetic processes in Luvisol profiles: Examples from Central Russia and Central Mexico // Quaternary International 156-157 (2006) 212-223.
Sycheva S., Frechen M., Terhorst B., Sedov S., Khokhlova O.. Pedostratigraphy and chronology of the Late Pleistocene for the extra glacial area in the Central Russian Upland (reference section Aleksandrov quarry) // Catena, 194 (2020).
Tauxe L. and Shackleton N.J. Relative paleointensity records from the Ontong-Java Plateau, Geophys. J. Int. 117, 1994. 769-782.
LITERATURE
Vadyunina A.F., Babanin V.F. Magnetic susceptibility of some soils of the USSR // Pochvovedenie, 1972, No. 10. pp. 55-68.
Khramov A.N., Goncharov G.I., Komissarova R.A., etc. Paleomagnitologiya. L.: Nedra, 1982. 112 p.
Kochegura V.V. Application of paleomagnetic methods in geological survey of the shelf. St. Petersburg, VSEGEI, 1992. 145 p.
Merner N.-A., Petrova G.N., Pilipenko O.V., Raspopov O.M., Trubikhin V.M. The appearance of excursions against the background of changes in the Earth's magnetic moment.
Petrova G.N., Nechaeva T.B., Pospelova G.A. Characteristic changes of the geomagnetic field in the past. M., Nauka, 1992. 172 p.
Pospelova G.A. Geomagnetic excursions // Brief history and current state of geomagnetic research at the Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences.
Pospelova G.A. On geomagnetic excursions // Physics of the Earth, 2002, No. 5. pp. 30-41.
Pospelova G.A., Gnibidenko Z.N. Paleomagnetic studies of Pliocene-Quaternary terrace deposits of Southern Pridnestrovie. Geofizicheskiy sbornik. Issue 47, 1972. pp. 56-65.
PospelovaG.A., GolovanovaL.V., SharonovaZ.V., Semenov V.V. Paleomagnetic studies of Paleolithic site deposits in the Matuzka cave (North Caucasus) // Physics of the Earth, 2006, No. 7. pp. 52-65.
Rivas J., Ortega B., Sedov S., Solleiro E., Sycheva S. Rock magnetism and pedogenetic processes in Luvisol profiles: Examples from Central Russia and Central Mexico // Quaternary International 156-157 (2006) 212-223.
Shkatova VK. The Caspian region-a reference stratigraphic section of the "Russian Quarter" / / Materials of the VIII All-Russian Conference on the study of the Quaternary period: "Fundamental problems of the quarter, the results of the study and the main directions of further research". Rostov n /A: YUNTS RAS, 2013, pp. 702-704.
Shkatova V.K. Updated General magnetostratigraphic scale of the quarter polarity. Introduction of changes in the General stratigraphic scale of the quarter in connection with the lowering of its lower boundary" / / Regional geology and metallogeny. 2012. No. 49. pp. 23-25.
Sycheva S.A. Paleofrost events in the periglacial region of the Russian plain in the late Middle and Late Pleistocene / / Gyosphere of the Earth, 2012, vol. 16, no. 4. pp. 45-56.
Sycheva S.A. Buried Mikulinsky-Valdai relief and the development of the mesopotamia of the Central Russian upland in the Late Neo-Pleistocene // Geomorphology, 2007, no. 1. pp. 88-105.
Sycheva S.A. Evolution of the Moscow-Valdai paleovreezes between the rivers of the Central Russian upland // Geomorphology, No. 3, 2003. pp. 72-91.
Sycheva S., Frechen M., Terhorst B., Sedov S., Khokhlova O. Pedostratigraphy and chronology of the Late Pleistocene for the extra glacial area in the Central Russian Upland (reference section Aleksandrov quarry) // Catena, 194 (2020).
Sycheva S.A., Grigorieva T.G., Pushkina P.R. Stratigraphy of the Early Valdai interval of the extraglacial region of the Russian plain (MIS 5d-4) / / Bulletin of the
Commission for the Study of the Quaternary period. Moscow: GEOS, 2017 a, no. 75. pp. 60-80.
Sycheva S.A., Gunova VS. Results of the study of the Late Pleistocene loess-soil complex in the buried beam system of the Central Russian upland / / Bulletin of the Commission for the Study of the Quaternary period, No. 65. Moscow: GEOS, 2004. pp. 86-101.
Sycheva S.A., Sedov S.N., Bronnikova M.A., Targulyan V.O., Solleiro-Rebolledo E. Genesis, evolution and catastrophic burial of the Ryshkov paleosoil of the Mikulinsky interglacial (MIS 5e) / / Pochvovedenie,
No. 9, 2017 b. p.1027-1046.
Sycheva S.A., Sedov S.N., Frechen M., Terhorst B. Stratigraphy and chronology of the Late Pleistocene soil-sedimentation series of the periglacial region of the Russian Plain (based on the results of the study of paleodepressions, slopes and terraces). Materials of the All-Russian scientific conference «Markov Readings 2015». Moscow: MSU, 2015. pp. 197-199.
Tauxe L. and Shackleton N.J. Relative paleointensity records from the Ontong-Java Plateau, Geophys. J. Int. 117, 1994. 769-782.
S.A. Sycheva, E.G. Guskova, A.G. Iosifidi, O.M. Raspopov, S.N. Timireva RESULTS OF PALEOMAGNETIC STUDIES OF PALEOSOLSAND SEDIMENTS OF THE CENTRAL RUSSIAN UPLAND IN THE FIRST HALF OF THE LATE PLEISTOCENE (MIS 5)
Paleomagnetic studies of the Mikulino-Early Valdai (MIS 5) soils and sediments of the Central Russian upland were carried out. Sampling for measuring the magnetic susceptibility to and determining the natural residual magnetization of Jn was performed in a continuous column of paleosols and loess with a thickness of 4.5 m, formed in the first half of the Late Pleistocene (128-65 thousand years ago). In the upper part of the Early Valdai sediments with an age of OSL - 115±7 ka BP (MIS 5d), an episode of reverse magnetization was established, probably associated with the end of the Blake excursion. The end of the Blake excursion coincided with a cold snap that occurred after the end of the Mikulino interglacial. The magnitude of the magnetic susceptibility to is maximal for the humus horizon of the interglacial Ryshkovo paleosol (MIS 5e) and its pedosediment, which has traces of a strong fire. The distribution of K in the paleosol profile is similar to the distribution for modern soils with similar genesis.
Keywords: Blake excursion, Early Valdai pedosediments, magnetic susceptibility, OSL-dates, Alexander quarry, loess-soil stratigraphy.
