Относительная палеонапряженность геомагнитного поля за последние 9000 лет по донным осадкам озера Шира, Северная Хакасия, определенная по методу псевдо-Телье

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлены результаты петромагнитных исследований и определения относительной палеонапряженности по осадкам озера Шира (Хакасия). Для определения минералов носителей NRM проведены измерения параметров петель гистерезиса, термомагнитный и рентгенофазовый (РФА) анализы. Возраст осадков определялся радиоуглеродным методом; согласно датировкам, колонка охватывает около 9100 лет. Для получения качественных определений относительной палеонапряженности были использованы прямолинейные отрезки на диаграммах псевдо-Араи–Нагаты; для оценки качества использовались следующие критерии: число точек для расчета наклона, критерий качества (q), доля NRM, разрушенной в интервале определения палеонапряженности, ошибка определения относительной палеонапряженности (σ). Согласно петромагнитным исследованиям и РФА, носители намагниченности представлены, в основном, однодоменным и псевдооднодоменным магнетитом и гематитом. Сопоставление полученных рядов данных относительной палеонапряженности как с модельными значениями палеонапряженности, рассчитанными для координат Ширы и между различными моделями (CALS10K.1b [Korte et al., 2011], PFM9k.1 [Nilsson et al., 2014], HFM.OL1.AL1, CALS10k.2 ARCH10k.1 [Constable et al., 2016]) по абсолютной палеонапряженности, так и совокупность результатов исследований по осадочным и магматическим породам, а также археомагнитным объектам показало, что они хорошо согласуются между собой, имеют общие тренды. Это дает основания для применения данной методики к определению палеонапряженности методом псевдо-Телье по донным отложениям современных озер.

Об авторах

Д. М. Кузина

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: di.kuzina@gmail.com

Институт геологии и нефтегазовых технологий

Россия, Казань

В. П. Щербаков

Геофизическая обсерватория “Борок” Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: shcherbakovv@list.ru
Россия, Ярославская обл., пос. Борок

Н. В. Сальная

Геологический институт РАН

Email: natasavi@inbox.ru
Россия, Москва

А. Р. Юсупова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: yusupovaanast095@gmail.com

Институт геологии и нефтегазовых технологий

Россия, Казань

Х-Ч. Ли

Национальный университет Тайваня

Email: hcli1960@ntu.edu.tw
Тайвань, Тайбэй

Д. К. Нургалиев

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: Danis.Nourgaliev@kpfu.ru

Институт геологии и нефтегазовых технологий

Россия, Казань

Список литературы

  1. Борисов А.С. Система технологического обеспечения палеомагнитных исследований отложений современных озер. Дис… докт. геол.-мин. наук. 2004. Казань. 267 с.
  2. Бураков К.С., Начасова И.Е., Петрова Г.Н. Напряженность геомагнитного поля в Прибайкалье в последние тысячелетия // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т. 40. № 2. С. 90–95.
  3. Бурлацкая С.П. Начасова И.Е., Бураков К.С. Новые определения параметров древнего геомагнитного поля для Монголии, Средней Азии и Абхазии // Геомагнетизм и аэрономия. 1976. № 4. С. 914–918.
  4. Бурлацкая С.П., Нечаева Т.Б., Петрова Г.Н. Напряженность геомагнитного поля за последние 2000 лет по мировым данным // Геомагнетизм и аэрономия. 1970. № 5. С. 878.
  5. Буров Б.В., Нургалиев Д.К., Ясонов П.Г. Палеомагнитный анализ. Казань: изд-во КГУ. 1986. 167 с.
  6. Буров Б.В., Ясонов П.Г. Введение в дифференциальный термомагнитный анализ горных пород. Казань: изд-во КГУ. 1979. 159 c.
  7. Геология и минерагения северной Хакасии (Путеводитель по учебному геологическому полигону вузов Сибири) / Васильев Б.Д., Парначев В.П. (ред.). Т.: изд-во Томского политехнического университета. 2006. 238 c.
  8. Начасова И.Е., Бураков К.С. 8000-летняя вариация напряженности геомагнитного поля // Геомагнетизм и аэрономия. 1997а. № 1. С. 167.
  9. Начасова И.Е., Бураков К.С. Археомагнитные исследования материалов памятников Восточной Сибири Горелый Лес и Усть-Хайта // Физика Земли. 2008. № 3. С. 84–91.
  10. Начасова И.Е., Бураков К.С. Напряженность геомагнитного поля в Средней Азии во втором-первом тысячелетиях до нашей эры // Физика Земли. 1997б. № 7. С. 1–6.
  11. Начасова И.Е., Бураков К.С., Пилипенко О.В. Вариации напряженности геомагнитного поля в Сибири в последние тринадцать тысячелетий // Физика Земли. 2015. № 1. С. 46–53.
  12. Нургалиев Д.К., Ясонов П.Г. Полезная модель “Коэрцитивный спектрометр”: патент № 81805. Государственный реестр полезных моделей Российской Федерации. 2009.
  13. Симушкин С.В. Дисперсионный анализ. Ч.1, Ч.2. Казань.: изд-во КГУ. 1998.
  14. Симушкин С.В. Многомерный статистический анализ. Казань.: изд-во КГУ. 2006. 98 c.
  15. Храмов А.Н., Шолпо Л.Е. Палеомагнетизм. Л.: Недра. Ленингр. отд-ние. 1967. 251 с.
  16. Щербаков В.П., Сычева Н.К. Численное моделирование процесса образования намагниченности осаждающейся суспензии горных пород // Физика Земли. 2009. № 1. С. 51–60.
  17. Blaauw M., Christen J.A. Flexible paleoclimate age-depth models using an autoregressive gamma process // Bayesian Analysis. 2011. V. 6. P. 457–474.
  18. Blyakharchuk T., Udachin V., Li H.-C., Kang S.-C. AMS 14C dating problem and high-resolution geochemical record in Manzherok Lake sediment core from Siberia: Climatic and environmental reconstruction for Northwest Altai over the past 1,500 years // Front. Earth Sci. 2020. V. 8. P. 206. doi: 10.3389/feart.2020.00206
  19. Brock F., Higham T., Ditchfield P., Ramsey C.B. Current pretreatment methods for AMS radiocarbon dating at the Oxford radiocarbon accelerator unit (ORAU) // Radiocarbon. 2010. V. 52. P. 103–112. https://doi.org/10.1017/S0033822200045069
  20. Brown M.C., Donadini F., Korte M., Nilsson A., Korhonen K., Lodge A., Lengyel S.N., Constable C.G. GEOMAGIA50.v3: 1. General structure and modifications to the archeological and volcanic database // Earth Planets Space. 2015. V. 67. Art. № 83. https://doi.org/10.1186/s40623-015-0232-0
  21. Carter‐Stiglitz B., Valet J.‐P., LeGoff M. Constraints on the acquisition of remanent magnetization in fine‐grained sediments imposed by redeposition experiments // Earth Planet. Sci. Lett. 2006. V. 245. P. 427–437. doi: 10.1016/j.epsl.2006.03.002
  22. Coe R.S., Gromme S., Mankinen E.A. Geomagnetic paleointensities from radiocarbon-dated lava flows on Hawaii and the question of the Pacific nondipole low // J. Geophys. Res. 1978. V. 83. P. 1740–1756.
  23. Constable C., Korte M., Panovska S. Persistent high paleosecular variation activity in southern hemisphere for at least 10 000 years // Earth Planet. Sci. Lett. 2016. V. 453. P. 78– 86. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2016.08.015
  24. Day R., Fuller M., Schmidt V.A. Hysteresis properties of titanomagnetites: grain-size and compositional dependence // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1977. V. 13. P. 260–267.
  25. Dunlop D.J. Theory and application of the Day plot (Mrs/Ms versus Hcr/Hc), 1. Theoretical curves and tests using titanomagnetite data // Journal of Geophysical Research. 2002. V. 107(B3). https://doi.org/10.1029/2001JB000486
  26. Hatfield R.G., Stoner J.S., Fraass A.J. Relative paleointensity record of Integrated Ocean Drilling Program Site U1396 in the Caribbean Sea: Geomagnetic and chronostratigraphic observations in the Pliocene. // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2021. V. 22. https://doi.org/10.1029/2021GC009677
  27. Iassonov P.G., Nourgaliev D.K., Burov B.V., Heller F.A modernized coercivity spectrometer // Geologica Carpathica. 1998. V. 49. P. 224–226.
  28. Kosareva L.R., Nourgaliev D.K., Kuzina D.M., Spassov S., Fattakhov A.V. Ferromagnetic, dia-/paramagnetic and superparamagnetic components of Aral Sea sediments: significance for paleoenvironmental reconstruction // ARPN Journal of Earth Sciences. 2015. V. 4. № 1. P. 1–6.
  29. Korte M., Constable C., Donadini F., Holme R. Reconstructing the Holocene geomagnetic field // Earth Planet. Sci. Lett. 2011. V. 312. P. 497–505.https://doi.org/10.1016/j.epsl.2011.10.031
  30. Kruiver P., Kok Y., Dekkers M., Langereis C., Laj C. A pseudo-Thellier relative palaeointensity record, and rock magnetic and geochemical parameters in relation to climate during the last 276 kyr in the Azores region // Geophysical Journal International. 1999. V. 136. P. 757–770. https://doi.org/10.1046/j.1365-246x.1999.00777.x
  31. Li H-C., Chang Y., Berelson W.M., Zhao M., Misra S., Shen T-T. Interannual Variations of D14CTOC and Elemental Contents in the Laminated Sediments of the Santa Barbara Basin During the Past 200 Years // Front. Mar. Sci. 2022. V. 9. Art. № 823793. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.823793
  32. Li H.-C., Wang J., Sun J.-J., Chou C.-Y., Li H.-K., Xia Y.-Y., Zhao H.-Y., Yang Q.-N., Kashyap S. Study of Jinchuan Mire in NE China I: AMS 14C, 210Pb and 137Cs dating on peat cores // Quaternary International. 2019. V. 528. P. 9–17. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2019.07.020
  33. Misra S., Kashyap S., Chou C.Y., Chang T.Y., Li H.C., Ning X.Y., Sun J.J., Wang J., Zhao M. The influence of plant species and pretreatment on the 14C age of Carex-dominated peat plants of a peat core from Jinchuan Mire, NE China // Radiocarbon. 2024. (Published online 2023:1-21). doi: 10.1017/RDC.2023.112
  34. Nagata T., Arai Y., Momose K. Secular variation of the geomagnetic total force during the last 5000 years // J. geophys. Res. 1963. V. 68. P. 5277–5281.
  35. Nilsson A., Holme R., Korte M., Suttie N., Hill M. Reconstructing Holocene geomagnetic field variation: new methods, models and implications // Geophys. J. Int. 2014. V. 198. P. 229–248. https://doi.org/10.1093/gji/ggu120
  36. Reimer P.J., Austin W., Bard E., Bayliss A., Blackwell P.G., Ramsey C.B., Butzin M., Cheng H., Edwards R.L., Friedrich M., Grootes P.M., Guilderson T.P., Hajdas I., Heaton T.J., Hogg A.G., Hughen K.A., Kromer B., Manning S.W., Muscheler R., Palmer J.G., Pearson C., van der Plicht J., Reimer R.W., Richards D.A., Scott E.M., Southon J.R., Turney C.S.M., Wacker L., Adolphi F., Büntgen U., Capano M., Fahrni S., Fogtmann-Schulz A., Friedrich R., Köhler P., Kudsk S., Miyake F., Olsen J., Reinig F., Sakamoto M., Sookdeo A., Talamo S. The IntCal20 Northern Hemisphere radiocarbon age calibration curve (0-55 cal kBP) // Radiocarbon. 2020. V. 62. P. 725–757.
  37. Roberts A.P., Winklhofer M. Why Are Geomagnetic Excursions Not Always Recorded in Sediments? Constraints from Post-Depositional Remanent Magnetization Lock-In Modeling // Earth and Planetary Science Letters. 2004. V. 227. P. 345–359.https://doi.org/10.1016/j.epsl.2004.07.040
  38. Shcherbakov V., Sycheva N. On the mechanism of formation of depositional remanent magnetization // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2010. V. 11. Art. № Q02Z13. https://doi.org/10.1029/2009GC002830
  39. Tarling D. Palaeomagnetism: Principles and Applications in Geology, Geophysics and Archaeology. London, New York: Chapman and Hall. 1983. 380 p.
  40. Tauxe L. Sedimentary records of relative paleointensity of the geomagnetic field: theory and practice // Rev. Geophys. 1993. V. 31. P. 319–354.
  41. Tauxe L., Pick T., Kok Y.S. Relative paleointensity in sediments: A Pseudo-Thellier Approach // Geophysical Research Letters. 1995. V 22. P. 2885–2888. https://doi.org/10.1029/95GL03166
  42. Thellier E., Thellier O. Sur l’intensité du champ magnétique terrestre dans le passé historique et géologique // Ann. Geophys. 1959. V. 15. P. 285–376.
  43. Turner G.M., Howarth J.D., G.I.N.O. de Gelder, Fitzsimons S.J. A new high-resolution record of Holocene geomagnetic secular variation from New Zealand // Earth and Planetary Science Letters. 2015. V. 430. P. 296–307.
  44. Xiao W., Frederichs T., Gersonde R., Kuhn G., Esper O.R, Zhang Xu Constraining the dating of late Quaternary marine sediment records from the Scotia Sea (Southern Ocean) // Quaternary Geochronology. 2016. V. 31. P. 97–118.https://doi.org/10.1016/j.quageo.2015.11.003

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение озера Шира. Красной точкой отмечено место отбора исследованного керна (54°31′12.3″ N, 90°10′38.6″ E).

Скачать (234KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Возраст озерных отложений по керновой колонке 3, полученной с помощью полиноминального уравнения и модели Bacon. Итоговая возрастная модель получена на основе модели Bacon выше 426 см и на основе полиноминального уравнения ниже данного уровня.

Скачать (207KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение гистерезисных параметров по керновой колонке.

Скачать (193KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Диаграмма Дэя–Данлопа. Представлены образцы, использованные для анализа относительной палеонапряженности (критерии отбора указаны в тексте статьи). Однодоменные и мелкие псевдооднодоменные зерна – фиолетовый цвет, крупные псевдооднодоменные – красный цвет, образцы с аномальными свойствами – голубой и зеленый.

Скачать (169KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Термомагнитные кривые: (а) – образец 545 (90 см); (б) – образец 546 (92 см) после травления органики (исходное состояние); (в) – обработка перекисью водорода; (г) – обработка керосином.

Скачать (385KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Примеры определения Ндр методом псевдо-Телье. Слева-направо: диаграмма псевдо-Араи–Нагаты; кривые размагничивания NRM, ARM и намагничивания ARM; диаграмма Зийдервельда; диаграмма Араи–Нагаты (ARMleft–ARMgained).

Скачать (438KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Сопоставление наклонения по оз. Шира: (а) – результаты отвечают радиоуглеродному возрасту; (б) – результаты по возрасту сдвинуты на ∼850 лет с модельными значениями, рассчитанными для различных моделей для координат оз. Шира.

Скачать (444KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Сопоставление значений относительной палеонапряженности, рассчитанных двумя способами: (а) – из отношения NRM/ARMmax умноженного на лабораторное поле (50 мкТл); (б) – по методу псевдо-Телье.

Скачать (216KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Сопоставление новых данных по относительной палеонапряженности оз. Шира, средних величин относительной палеонапряженности по оз. Шира и модельных значений, рассчитанных для различных моделей для координат оз. Шира. Все значения относительной палеонапряженности (точки на графике) умножены на коэффициент 4.25 с тем, чтобы средние значения данных по псевдо-Телье и модельных данных по оз. Шира совпадали.

Скачать (258KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Сопоставление новых данных по относительной палеонапряженности оз. Шира, средних величин относительной палеонапряженности по оз. Шира, рассчитанных методом скользящего среднего по 11 точкам, и модельных данных CALS10k.2 для координат оз. Шира (54.5° с.ш., 89.9° в.д.) [Constable, 2016], а также выборки из базы данных Geomagia [Brown et al., 2015] для координат 46–57° с.ш. и 102–115° в.д. Все значения относительной палеонапряженности (точки на графике) умножены на коэффициент 4.25 с тем, чтобы средние значения данных по псевдо-Телье и модельных данных по оз. Шира совпадали.

Скачать (259KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах