WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Магнетизм позднеплейстоценовых лессово-почвенных последовательностей отложений сибирской субаэральной формации, как отражение изменений природной среды и климата

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ

На правах рукописи

МАТАСОВА Галина Гельевна

МАГНЕТИЗМ ПОЗДНЕПЛЕЙСТОЦЕНОВЫХ ЛЕССОВО-ПОЧВЕННЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ОТЛОЖЕНИЙ СИБИРСКОЙ СУБАЭРАЛЬНОЙ ФОРМАЦИИ, КАК ОТРАЖЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И КЛИМАТА

25.00.10. -геофизика, геофизические методы

поисков полезных ископаемых

автореферат ДИССЕРТАЦИИА В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСККАЗАНЬ, 20052006

Работа выполнена в Институте геологии и минералогии

Сибирского отделения

Российской Академии наук.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Буров Борис.Владимирович.

доктор геолого-минералогических наук,

профессор Печерский Диамар Михай ловичдоктор геолого-минералогических наук,

профессор Кожевников Н.О.

доктор геолого-минералогических наук,

профессор Кожевников Николай Олеговичдоктор геолого-минералогических наук,

профессор Печерский Д.М.

Ведущая организация: Геологический Институт РАН (г. Москва)

Защита состоится «__»________2006 г. в ___часов на заседании

диссертационного совета Д 212.081.04 при Казанском Государственном

Университете им. В. И. Ленина, в конференц-зале.

Адрес: ул. Кремлевская, 18, Казань, 420008

Факс: (843)-2315375

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГУ

Автореферат разослан «__» _________ 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат геолого-минералогических наук Д.И.Хасанов

Ученый секретарь

диссертационного совета,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Объектом исследования настоящей работы являются магнитные свойства лессово-почвенных отложений Сибирской субаэральной формации, хранящие информацию об изменениях природной среды и климата в геологическом прошлом.

Детальные реконструкции природной среды и климата по континентальным отложениям требуют комплексирования различных методов, одним из которых признан петромагнитный метод, успешно зарекомендовавший себя в исследованиях нав отложенияхй Китайского лессового плато (КЛП). В отложениях субаэральной формации Сибири (Волков, 1971) петромагнитные исследования работы ограничивались в основном измерениями магнитной восприимчивости и остаточной намагниченности, поэтому картина изменения магнитных свойств лессово-почвенных отложений Сибири оказалась неполной и, соответственно, недостаточным основанием для реконструкций климата позднего плейстоцена (Chlachula, 1999). Дискуссионна интерпретация магнитной записи климата по «аляскинской» модели в отложениях Предалтайской равнины (Evans et al., 2003) и распространение этой модели на всю территорию Сибири (Evans, Heller, 2003). Для получения полной пространственно-временной картины изменения магнитных свойств отложений Сибирской субаэральной формации требуются более совершенные подходы, основанные на изучении всей совокупности магнитных свойств лессово-почвенных серий по большому числу разрезов из разных провинций Сибирской субаэральной формации, особенно в регионах со сложно интерпретируемым поведением магнитных характеристик. Таким образом, совершенствование и уточнение реконструкций изменений природной среды и климата по лессово-почвенным отложениям с использованием их магнитных свойств представляется актуальной научной проблемой, имеющей важное теоретическое и практическое значение.

Цель исследований: - построение петромагнитной модели Сибирской субаэральной формации, использование ее для повышения достоверности и информативности реконструкций природной среды и климата Сибири и попытка создания концепции, объединяющей существующие модели формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей под воздействием природной среды и климата в различных регионах мира.

Научные задачи:

1. Выявить пространственно-временную взаимосвязь петромагнетизма отложений Сибирской субаэральной формации с изменениями ландшафтных компонентов и климата Сибири в позднем-среднем плейстоцене.

2. Определить механизмы формирования магнитных свойств сибирских лессово-почвенных серий под влиянием природной среды и климатических условий, установить их сходство и отличие от известных механизмов.

3. Определить базовые петромагнитные параметры для построения общей модели формирования магнитных свойств лессово-почвенных отложений под влиянием природной среды и климата.

4. Обосновать связь магнитных характеристик отложений Сибирской субаэральной формации с изотопно-геохимическими и биологическими индикаторами климата, выявить магнитные параметры, наиболее чувствительные к изменениям климата в эпохи похолоданий и потеплений. Задача 1. Выявить пространственно-временную взаимосвязь изменений петромагнитных параметров отложений Сибирской субаэральной формации с изменениями ландшафтных компонентов и климата Сибири в позднем-среднем плейстоцене.

Задача 2. Определить механизмы формирования магнитных свойств сибирских лессово-почвенных серий под влиянием природной среды и климатических условий, установить их сходство и отличие от известных, действующих в других регионах земного шара, механизмов.

Задача 3. Определить базовые петромагнитные параметры для построения общей модели формирования магнитных свойств лессово-почвенных отложений под влиянием природной среды и климата независимо от географического положения лессово-почвенной формации.



Задача 4. Обосновать связь магнитных характеристик отложений Сибирской субаэральной формации с изотопно-геохимическими и биологическими индикаторами климата, выявить наиболее чувствительные магнитные параметры к изменениям климата в эпохи похолоданий и потеплений, использовать дополнительные возможности магнитных методов для уточнения, детализации и повышения достоверности палеогеографических и палеоклиматических реконструкций.

Фактический материал и методы исследования. Теоретической основой решения поставленной проблемы послужили физические принципы магнетизма горных пород, объясняющие магнитные явления в отдельных зернах минералов и в матрице горной породы в целом (Нагата, 1965; Трухин, 1973; Шолпо, 1977; Печерский, 1985; Петрова, 1992; Dunlop, Ozdemir, 1997 и др.). Основным методом исследования являлся петромагнитный и, частично, палеомагнитный метод. Для экспериментального изучения магнитных характеристик осадков и экстрагированных магнитных фракций использовалась наиболее современная магнитометрическая аппаратура (в том числе криогенные магнитометры 2G Enterprise и HSM, спин-магнитометры JR-4, JR-5, измерители магнитной восприимчивости Bartington MS2, KLY3 и измеритель коэрцитивных параметров MicroMag Alternating Gradient Magnetometer 2900) лабораторий России, Чехии, Германии и Китая. Основной фактический материал получен при непосредственном участии автора в ходе полевых исследований сотрудников Лаборатории геодинамики и палеомагнетизма и других лабораторий Института Геологии ОИГГМ СО РАН в содружестве с сотрудниками ИНГ СО РАН, ГИС центра ОИГГМ СО РАН; ИПА СО РАН, ИГХ СО РАН, ИАЭ СО РАН, ИЗК СО РАН, КГУ (г.Красноярск), ИГУ (г.Иркутск), ФУП «Красноярскгеология». Полевые работы проводились в течение 9 сезонов (1997-2005 гг). В работе также использованы коллекции образцов, собранные А.Ю. Казанским, С.К. Кривоноговым, И.Д. Зольниковым, А.А. Айриянцом, Д.Б. Бессоновым, Е.П. Бессоновой.

Изучены магнитные свойства 9670 ориентированных и 820 неориентированных образцов из 20 разрезов лессово-почвенных отложений южной части Восточной, Средней и Западной Сибири. Дополнительно привлекались геологические и геофизические материалы из публикаций Г.А.Поспеловой, И.А.Волкова, В.С.Зыкиной, И.Хлакулы, М.Эванса, Дж.Хуса и др. Полевые геологические описания лессово-почвенных разрезов выполнены В.С.Зыкиной, Д.Г.Козьминым, В.М.Колямкиным, Т.А.Шаталиной, С.К.Кривоноговым, И.Д.Зольниковым, А.И.Ждановой, А.Ю.Казанским.

Большой прогресс в развитии представлений автора о возможностях петромагнитных исследований в контексте палеоклиматических реконструкций дали рабочие визиты в зарубежные лаборатории Геофизического Института в Праге, Чехия (1998-1999 гг.) и Института геологии и геофизики Китайской Академии Наук, Пекин (1999, 2001 гг.).

Защищаемые положения:

1) ВыявленыНа основании установленных пространственно-временныех закономерностией изменения концентрационных магнитных характеристик лессово-почвенных отложений Сибирской субаэральной формации, на основании которых проведено районирование Сибирского региона на четыре провинции. Установленные зЗависимости между магнетизмом отложений и изменениями ландшафтных компонентов и климата позднего плейстоцена, реконструированными по палеоботаническим и палеогеографическим данным, свидетельствуют, что сильномагнитные субаэральные отложения сформировались под воздействием климата с перигляционно-тундровым типом растительности. Смягчение климата через бореальный к суббореальному со степным типом растительности сопровождалось ослаблением магнитных свойств лессово-почвенных отложений через среднемагнитные до очень слабомагнитных.

2). Формирование магнитных свойств пород Сибирской субаэральной формации определялось взаимодействием двух различных механизмов: поступлением магнитной фракции в отложения за счет ветровой деятельности («ветровой механизм», характерный для лессов Аляски) и (био)химическим образованием аутигенных тонкодисперсных магнитных минералов («педогенный» механизм, характерный для палеопочв Китая). В отличие от других лессовых формаций, где действует преимущественно либо тот, либо другой механизм, в Сибири наблюдается последовательный переход от «аляскинской» модели к «китайской» через «сибирскую» модель. Последняя представляет собой суперпозицию (наложение) этих двух механизмов и обуславливает все своеобразие магнитных свойств сибирских лессово-почвенных серий.

3). Анализ поведения структурно-чувствительных магнитных характеристик в лессово-почвенных отложениях Сибири и отложениях китайского и аляскинского типов (по литературным данным) показал, что мМеханизм, формирующий в лессах и палеопочвах ансамбль магнитных зерен по размерам, един для всех отложений этого типа на земном шаре, и его конкретное действие в конкретном месте обусловлено как глобальными климатическими колебаниями в масштабах планеты, так и местными локальными условиями, включающими флуктуации палеомикроклимата, местные палеогеографические условия лессонакопления и почвобразования. Совокупность действующих факторов определяет преобладающие размеры частиц магнитных минералов, которые уменьшаются в ископаемых почвах и увеличиваются в лессовых толщах независимо от географического положения лессово-почвенной формации. Эффективный размер магнитного зерна является базовым параметром для общей модели формирования магнитных свойств субаэральных отложений под влиянием природной среды и климата.

4). Петромагнитные характеристики пород Сибирской субаэральной формации являются чувствительными индикаторами изменений окружающей среды. Концентрационно-зависимыеые магнитные магнитные характеристики, связанные с крупнозернистыми фракциями отложений, отражают изменения климата в периоды похолоданий, а в структурно-чувствительные-зависимые, связанные с содержанием мелкозернистых фракций, - в периоды потеплений. Детальность петромагнитной записи в лессово-почвенных разрезахотложениях сравнима с высокоразрешающими климатическими записями в донных осадках оз.Байкал, что позволяет использовать магнитные свойства сибирских субаэральных отложений для реконструкций природной среды и климата плейстоцена.

Научная новизна и личный вклад.

1) На основе анализа экспериментальных данных по изменению петромагнитных характеристик в лессово-почвенных последовательностях Сибирской субаэральной формации с учетом возрастных оценок отдельных горизонтов по геологическим (Волков, 1971; Архипов и др., 1997; Зыкин и др., 2000 и др.), палеонтологическим, радиоуглеродным (Орлова, 1995; Orlova et al., 1999), термолюминисцентным (Zander et al., 2003; Frechen et al., 2005) данным выявлены основные закономерности процессов формирования магнитных свойств субаэральных отложений на территории Сибири. В позднем плейстоцене установлено, по крайней мере, 4 крупных провинции, различающиеся по магнитным свойствам лессово-почвенных последовательностей от сильномагнитных до очень слабомагнитных. Эти провинции в целом отвечают различным подзонам палеоклимата в регионе.

2) Опираясь на выявленные закономерности и с использованием современных представлений о механизмах формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей в различных регионах Земного шара (Heller, Liu, 1986; Beget et al., 1990; Heller, Evans, 1995, Lagroix, Banerjee 2002; Evans, 2001, Evans, Heller, 2003 и др.) разработан авторский вариант концепции, объясняющей формирование магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей и основные закономерности поведения магнитных характеристик в лессово-почвенных сериях. Основой авторской концепции является наложение (суперпозиция) двух различных по характеру и проявлению механизмов формирования магнитных свойств субаэральных отложений: ветрового привноса магнитного материала и образование новых магнитных минералов в результате био/геохимических процессов. Динамический баланс между этими процессами определяет многообразие магнитных характеристик лессово-почвенных серий.

3) Исходя из экспериментальных данных в рамках авторской концепции, с учетом характеристик современного климата (Климатический..., 1960) построена петромагнитная модель для каждой провинции. По петромагнитным данным составлены карты-схемы природной среды позднего плейстоцена, позволяющие уточнить и детализировать существующие реконструкции ландшафтных компонентов региона (Динамика..., 2002).

4) По результатам исследований магнитной анизотропии лессово-почвенных отложений Сибири, с учетом аналогичных данных по другим регионам (Thistelwood et al., 1991; Lagroix, Banerjee, 2002; Hus, 2003 и др.) и результатов лабораторного моделирования (Wu et al., 1998) реконструировано направление палеоветров для отдельных интервалов среднего-позднего плейстоцена в Западной и Средней Сибири.1) Выявлена пространственно-временная взаимосвязь концентрационных магнитных характеристик лессово-почвенных отложений Сибирской субаэральной формации, на основании которой проведено районирование Сибирского региона на четыре провинции. Установлены зависимости между магнетизмом отложений и изменениями ландшафтных компонентов и климата позднего плейстоцена, реконструированными по палеоботаническим и палеогеографическим данным.

2). Формирование магнитных свойств пород Сибирской субаэральной формации определялось взаимодействием двух различных механизмов: поступлением магнитной фракции в отложения за счет ветровой деятельности («ветровой механизм», характерный для лессов Аляски) и (био)химическим образованием аутигенных тонкодисперсных магнитных минералов («педогенный» механизм, характерный для палеопочв Китая). В отличие от других лессовых формаций, где действует преимущественно либо тот, либо другой механизм, в Сибири наблюдается последовательный переход от «аляскинской» модели к «китайской» через «сибирскую» модель. Последняя представляет собой суперпозицию (наложение) этих двух механизмов и обуславливает все своеобразие магнитных свойств сибирских лессово-почвенных серий.

3). Механизм, формирующий в лессах и палеопочвах ансамбль магнитных зерен по размерам, един для всех отложений этого типа на земном шаре, и его конкретное действие в конкретном месте обусловлено как глобальными климатическими колебаниями в масштабах планеты, так и местными локальными условиями, включающими флуктуации палеомикроклимата, местные палеогеографические условия лессонакопления и почвобразования. Совокупность действующих факторов определяет преобладающие размеры частиц магнитных минералов, которые уменьшаются в ископаемых почвах и увеличиваются в лессовых толщах независимо от географического положения лессово-почвенной формации. Эффективный размер магнитного зерна является базовым параметром для общей модели формирования магнитных свойств субаэральных отложений под влиянием природной среды и климата.

4). Петромагнитные характеристики пород Сибирской субаэральной формации являются чувствительными индикаторами изменений окружающей среды. Концентрационные магнитные характеристики, связанные с крупнозернистыми фракциями отложений, отражают изменения климата в периоды похолоданий а в структурно-зависимые, связанные с содержанием мелкозернистых фракций, - в периоды потеплений. Детальность петромагнитной записи в лессово-почвенных разрезах сравнима с высокоразрешающими климатическими записями донных осадков оз.Байкал. Выявленные взаимосвязи между магнитными свойствами субаэральных толщ Сибири и условиями их формирования позволяют использовать сибирские лессово-почвенные последовательности как уникальный архив высокоразрешающих записей для реконструкции изменений природной среды и климата плейстоцена.

Научная новизна и личный вклад.

1) На основе анализа экспериментальных данных по изменению петромагнитных характеристик в лессово-почвенных последовательностях Сибирской субаэральной формации с учетом возрастных оценок отдельных горизонтов по геологическим (Волков, 1971; Архипов и др., 1997; Зыкин и др., 2000 и др.), палеонтологическим, радиоуглеродным (Орлова, 1995; Orlova et al., 1999), термолюминисцентным (Zander et al., 2003; Frechen et al., 2005) данным выявлены основные закономерности процессов формирования магнитных свойств субаэральных отложений на территории Сибири. В позднем плейстоцене установлено, по крайней мере, 4 крупных провинции, различающиеся по магнитным свойствам лессово-почвенных последовательностей. Эти провинции в целом отвечают различным подзонам современного палеоклимата в регионе.

2) Опираясь на выявленные закономерности и с использованием современных представлений о механизмах формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей в различных регионах Земного шара (Heller &, Liu, 1986; Beget et al., 1990; Heller &, Evans, 1995, Lagroix &, Banerjee 2002; Evans, 2001, Evans &, Heller, 2003 и др.) разработан авторский вариант концепции, объясняющей формирование магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей и основные закономерности поведения магнитных характеристик в лессово-почвенных сериях. Основой авторской концепции является наложение (суперпозиция) двух различных по характеру и проявлению механизмов формирования магнитных свойств субаэральных отложений: ветрового привноса магнитного материала и образование новых магнитных минералов в результате био/геохимических процессов. Динамический баланс между этими процессами определяет многообразие магнитных характеристик лессово-почвенных последовательностей серий.

3) Исходя из На основе анализа экспериментальных данных в рамках авторской концепции, с учетом характеристик современного климата (Климатический..., 1960) построена петромагнитная модель для каждого региона, что позволило создать основу для реконструкции изменений окружающей среды и климата южной части Западной, Средней и Восточной Сибири. Предложен набор карт-схем природной среды позднего плейстоцена по петромагнитным данным, позволяющих дополнить существующие реконструкции ландшафтных компонентов региона (Динамика..., 2002).

4) По На основе результатамов исследований магнитной анизотропии лессово-почвенных отложений Сибири, с учетом аналогичных данных по другим регионам (Thistelwood et al., 1991; Lagroix &, Banerjee, 2002; Hus, 2003 и др.) и результатов лабораторного моделирования (Wu et al., 1998) реконструировано направление палеоветров для отдельных интервалов среднего-позднего плейстоцена в Западной и Средней Сибири.

Теоретическая и практическая ценность Разработанная автором концепция процессов формирования магнитных свойств отложений Сибирской субаэральной формации является обобщением и дальнейшим развитием существующих представлений по этой проблеме и представляет собой основу для анализа и понимания общих закономерностей формирования накопления лессово-почвенных последовательностей в зависимости от изменений окружающей среды и климата как в глобальном масштабе, так и с учетом региональных палеогеографических условий. Разработанные автором петромагнитные модели для отдельных регионов Сибирской субаэральной формации позволяют с большой степенью детальности восстанавливать характер климатических колебаний как в периоды ледниковий, так и во время межледниковий и межстадиалов. Результаты проведенных исследований дают возможности для построения пространственно-временных карт-схем, отражающих изменения окружающей среды и климата на принципиально новой методической основе.

Апробация работы. ОНаучные результаты сновные положения работы докладывались на международных и российских совещаниях по проблемам палеомагнетизма и магнетизма горных пород: Международный симпозиум по палеоэкологии плейстоцена, (г.Новосибирск, 1998); Симпозиум Международной Ассоциации по Геомагнетизму и Аэрономии 1999 (Бирмингем, 1999); Ассамблея Европейского Геофизического Союза (Гаага, 1999), (Вена, 2000), (Ницца, 2001); Объединенный семинар Института геологии и Геофизики КАН, 1999 (Пекин); Всероссийский семинар по палеомагнетизму и магнетизму горных пород, (Обсерватория Борок, 2002), (Казань, 2004); Общемосковский семинар по палеомагнетизму и магнетизму горных пород, 2005 (2002, 2005, Москва); конференция “Проблемы геологии и географии Сибири”, 2003 (Томск, 2003, 2003); Симпозиум Международной Ассоциации по Геомагнетизму и Аэрономии (Бирмингем, 1999); 6-й Международный симпозиум по геохимии окружающей среды 2003 (Эдинбург, 2003); Конференция РФФИ, 2003 (Иркутск, 2003); Международный симпозиум по изменению окружающей среды в Центральной Азии (Берлин, 2003, Улан-Батор, 2005, 2006);(Берлин, 2003),, 2005 2005 (Улан-Батор, 2005); 6-й Международный симпозиум по геохимии окружающей среды (Эдинбург, 2003); Конференция РФФИ, 2003 (Иркутск); Международный междисциплинарный симпозиум «Закономерности строения и эволюции геосфер» (Владивосток, 2005).

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения. Она включает 276 *** страниц текста, 69*** рисункова, 16**** таблицы и списокак литературы из 410**** наименований.

По теме диссертации опубликовано 3310 печатных работыа, из них 142 в ведущих научных отечественных и зарубежных журналах и изданиях.

Работа выполнена в Лаборатории геодинамики и палеомагнетизма Института геологии ОИГГМ СО РАН (c 07.03.06 - ИГМ СО РАН) по плануам НИРир. 4.7.1. «Динамика земли и эволюция геологических процессов» **** (№№ гос. рег.истрации 01980003032), междисциплинарной интеграционной программе СО РАН «Изменения климата и природной среды в голоцене и плейстоцене в контексте глобальных изменений», проектам РФФИ: 99-05-39077-ГФЕН, 01-05-65085, 01-05-65294, 04-06-80058, 04-05-64076.

Благодарности. Большую поддержку автору по применению петромагнитного метода для исследования изменений окружающей среды и климата, положившую основу данной работы, оказывали А.Ю. Казанский, Э. Петровский (Чехия), Н.Йорданова (Болгария), В.С.Зыкина, А.Капичка (Чехия), Р.Жу, Б.Гуо (Китай), С.К.Кривоногов, И.Д. Зольников, Т.Г.Рященко и В.А.Акулова, а для решения задач геоэкологии - С.Б.Бортникова и А.А.Айриянц.

На всех этапах исследований автор пользовался советами рекомендациями и помощью российских и зарубежных специалистов: К.С.Буракова, А.Н.Василевского, Н.И.Дроздова, Т.С.Гендлер, С.А.Гуськова, А.Ю.Гужикова, А.Н.Диденко, В.С.Зыкина, Ш.З.Ибрагимова, Д.Г.Козьмина, Н.О.Кожевникова, Ю.П.Колмогорова, К.М.Константинова, В.А.Кравчинского, Л.В.Кунгурцева, А.В.Лавренчука, А.Ф.Летникова, Д.К.Нургалиева, Д.М.Печерского, Е.В.Склярова, Э.П.Солотчиной, С.А.Тычкова, М.А.Чемякиной, В.П.Чехи, Л.Е.Шолпо, М.И.Эпова, С.Спасова, Ф.Лагро, У.Морриса, Р.Шолгера, М.Фрешена, Д.Суна, С.Ши, Ч.Вей, Д.Хоффмана. Всем им автор выражает свою искреннюю признательность. С особой теплотой хочется поблагодарить моего учителя Г.А.Поспелову. Успешному проведению исследований способствовала постоянная поддержка со стороны С.А.Тычкова и В.А.Верниковского.

Активное творческое содействие и всестороннюю поддержку на всех этапах работы оказывали сотрудники палеомагнитной группы Лаборатории гГеодинамики и пПалеомагнетизма: И.В.Белоносов, В.Ю.Брагин, А.И.Жданова, А.Ю.Казанский, А.С.Крамаров, Д.В.Метелкин, Н.Э.Михальцов, З.Л.Шмырева.

Большое значение для реконструкции климата Земли в прошлом и прогноза предстоящих климатических изменений приобретают приобретает петромагнитныйе метод, основанный на изучении ы: палеомагнитный и петромагнитный. Первый имеет дело с векторными величинами - направлением «древней» намагниченности (т.е. намагниченности отражающей направление магнитного поля Земли на момент образования изучаемой породы), второй со скалярными параметрами: величиной величин магнитной восприимчивости;, естественной остаточной намагниченности; некоторых видов остаточной намагниченности, искусственно создаваемых в лаборатории и соотношенийем между этими величинами. Петромагнитные характеристики обусловлены Изменения свойствами основных ферромагнитной минеральной фракции ых минералов в осадках (т.е. составома, концентрациейи, размерами зерена и др.) и поэтому являются весьма чувствительными индикаторами изменений природной среды и климата.

(В АВТОРЕФЕРАТЕ НИЧЕГО НЕТ ПРО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РАБОТЕ ПАЛЕОМАГНИТНОГО МЕТОДА, ПОЭТОМУ МОЖЕТ БЫТЬ НЕ НАДО ПРО НЕГО?)

Актуальность проблемы. В силу своей высокой информативности, петромагнитные методы реконструкции древней окружающей среды за последние 15-20 лет нашли широкое применение в исследованиях четвертичных отложений различного генезиса во многих регионах земного шара. Основная часть таких исследований выполняется по донным осадкам океанов и на континентах по осадкам озер, имеющих длительную историю (Бива, Байкал, Хубсугул, Эльгыгытгын и др.). Однако получить региональную картину климатических изменений по петромагнитным параметрам озерных отложений не всегда удается из-за неравномерного пространственного расположения озер на континентах и из-за особенностей физико-химических условий осадконакопления в конкретном водоеме.

Самыми перспективными объектами для палеоклиматических реконструкций на основе петромагнитных данных на континентах являются лессово-почвенные последовательности, в магнитных свойствах которых записан палеоклиматический сигнал. Широкое распространение лессово-почвенных отложений по всей территории земного шара (более 10% территории) дает основания для постановки петромагнитных исследований в контексте изменений природной среды и климата. Однако, до сих пор не существует единого мнения относительно механизмов формирование магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей в целом, которые могли бы объяснить все многообразие сочетаний магнитных параметров в субаэральных отложениях и их выявить их связь с изменениями окружающей среды и климата. Для лессово-почвенных отложений Сибирского региона («Сибирская субаэральная формация» по И.А.Волкову (1971)) фактические данные (Matasova, Kazasnky, 2004) не согласуются с существующими на настоящий момент гипотезами, поэтому разработка новой концепции формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей является актуальной задачей.

Не менее важной областью применения магнитных методов в изучении изменений природной среды является геоэкология - проблема взаимодействия окружающей среды с техногенными системами, содержащими токсичные компоненты. Эта проблема особенно актуальна для Западной Сибири, которая по данным Мирового Банка относится к регионам наибольшего техногенного воздействия на природную среду (Staff..., 1994). В урбанизированных районах основным механизмом техногенного загрязнения является механический перенос (эоловый или флювиальный) поллютантов, с которыми парагенетически связаны магнитные частицы техногенного происхождения (Ellwood, Petrovsky, 1999). Это позволяет успешно проводить оценку загрязнения по концентрационно-чувствительным петромагнитным параметрам (главным образом, по магнитной восприимчивости). В техногенных системах горнорудной промышленности с активной геохимической средой изучение лишь концентрации магнитных зерен в осадках не позволяет однозначно установить механизмы перераспределения железа в загрязненном поверхностном слое. Поведение магнитных характеристик в этих системах обусловлено более сложными закономерностями между магнитными свойствами вещества и содержанием в нем тяжелых металлов.

Цель работы: Построение петромагнитной модели Сибирской субаэральной формации. Повышение детальности и достоверности имеющихся реконструкций изменений природной среды и климата квартера с помощью петромагнитного метода. Создание целостной концепции, объединяющей обобщающей, уточняющей и развивающей современные представления о процессах формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей. Сибирской субаэральной формации, на основе которой осуществляется построение конкретных петромагнитных моделей, отражающих основные события в изменении природной среды и климата на качественном и полуколичественном уровне.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1) На основе экспериментальных данных по лессово-почвенным последовательностям Сибирской субаэральной формации выявить пространственно-временные закономерности распределения магнитных характеристик в лессово-почвенных последовательностях для определения определить спектр наиболее информативныхого в палеогеографическом (палеоклиматическом) аспекте комплекса петромагнитных характеристик.

2) С помощью независимых По комплексу петромагнитных, геологических, и геохимических и других данных обосновать причины, обуславливающие выявленные закономерности, и показать их связь петромагнитных вариаций с изменениями окружающей среды и климата четвертичного периода.

3) Разработать (усовершенствовать) методику использования петромагнитных данных комплекс петромагнитных методов для реконструкцийи изменений окружающей среды и климата квартера, увеличения повысить разрешающей способностдетальность и и повышение достоверностьи имеющихся палеоклиматических реконструкций.

4) Выявить пространственно-временные закономерности распределения магнитных характеристик в пределах Сибирской субаэральной формации и На основе комплекса петромагнитных методов, опирающегося на выявленные закономерности построить полуколичественные петромагнитные модели формирования магнитных свойств лессово-почвенных серий, адекватно отражающих основные события изменений окружающей среды и климата.

Фактический материал и методы исследования. Теоретической основой работы послужили физические принципы магнетизма горных пород, описывающие магнитные явления в отдельных зернах минералов и в матрице горной породы в целом (Нагата, 1965; Трухин, 1973; Шолпо, 1977; Палеомагнитология, 1982; Печерский, 1985; Петрова, 1992; Dunlop, Ozdemir, 1997 и др.). Основным методом исследования являлся петромагнитный и, частично, палеомагнитный метод. Для экспериментального изучения магнитных характеристик осадков и экстрагированных из них магнитных фракций использовалась наиболее современная магнитометрическая аппаратура (в том числе криогенные магнитометры 2G Enterprise и HSM, спин-магнетометры JR-4, JR-5, измерители магнитной восприимчивости Bartington MS2, KLY3 и измеритель коэрцитивных параметров MicroMag Alternating Gradient Magnetometer 2900), лабораторий России, Чехии, Германии и Китая. Основной фактический материал получен при непосредственном участии автора в ходе полевых исследований сотрудников Лаборатории геодинамики и палеомагнетизма Института Геологии ОИГГМ СО РАН в содружестве с сотрудниками других ассоциированных Институтов и ГИС центра ОИГГМ СО РАН; ИПА СО РАН, ИГХ СО РАН, ИАиЭ СО РАН, ИЗК СО РАН, КГУ (г.Красноярск), ИГУ (г.Иркутск), ФУП «Красноярскгеология». Полевые работы проводились на территории Западной, Средней и Восточной Сибири. Исследования техногенного загрязнения окружающей среды проводились на Салаирском ГОК (Кемеровсая обл). В работе также использованы коллекции образцов, собранные А.Ю. Казанским, С.К. Кривоноговым, И.Д. Зольниковым, А.А. Айриянцом, Д.Б. Бессоновым, Е.П. Бессоновой, А.И. Ждановой.

Всего изучено 19 разрезов лессово-почвенных последовательностей Из них 2 на территории Восточной, 4 на территории Средней и 13 на территории Западной Сибири. Поведено площадное и шурфовочное опробование техногенно загрязненной территории (Кузнецкая котловина) площадью 26 км2. Всего исследовано 9670 ориентированных и 820 неориентированных образцов. Полевые геологические описания лессово-почвенных разрезов выполнены В.С.Зыкиной, Д.Г.Козьминым, С.К. Кривоноговым, И.Д. Зольниковым, А.И.Ждановой, А.Ю.Казанским, почвенных профилей в шурфах - Ермолаевым Ю.И.

Большой прогресс в развитии представлений автора о возможностях петромагнитных исследований в контексте палеоклиматических реконструкций дали рабочие визиты в зарубежные лаборатории: Геофизического Института в Праге, Чехия (1998-1999 гг.) и Института геологии и Геофизики Китайской Академии Наук, Пекин (1999, 2001 гг.).

Защищаемые положения

1). На основе экспериментальных данных в комплексе с результатами геологических и геохимических исследований показано, что пПетромагнитные характеристики пород Сибирской субаэральной формации являются чувствительными индикаторами изменений окружающей среды. Выявленные взаимосвязи между изменением изменениями магнитных свойств субаэральных толщ Сибири и изменением обстановки условиями формирования лессово-почвенных серий позволяют использовать субаэральные толщи Сибири как уникальный архив высокоразрешающих записейдолжны быть использованы для детальных реконструкции изменений природной среды и климата.

2). Формирование магнитных свойств пород Сибирской субаэральной формации определялось взаимодействием двух различных механизмов: поступлением магнитной фракции в отложения за счет ветровой деятельности («ветровой механизм», характерный для лессов Аляски) и (био)химическим образованием аутигенных мелкозернистых тонкодисперсных (ОД, СПМ) магнитных минералов («педогенный» механизм, характерный для лессов Китая). В отличие от других лессовых формаций, где действует преимущественно либо тот, либо другой механизм, в Сибири наблюдается последовательный переход от чистой «аляскинской» модели к чистой «китайской» через «сибирскую» модель. Последняя представляет собой суперпозицию (наложение) этих двух механизмов и обуславливает все своеобразие магнитных свойств лессово-почвенных серий. Использование «Сибирскийсибирского» механизма позволяет с бльшейболее детальностью фиксировать климатические изменения как в теплые, так и в холодные периоды квартера, по сравнению с «аляскинской» и «китайской» моделями формирования чем озерныхе отложения или и субаэральныхе отложенийя. с преобладанием одного из механизмов.

3). На основе вВыявленныхе закономерностейи в пространственно-временном распределении магнитных характеристик Сибирской субаэральной формации по площади и по возрастным срезам позволили провести проведено петромагнитное районирование Сибирского региона на 4 провинции, и выполнить реконструированыкции измененияй окружающей среды и климата четвертичного периода в южной части Западной, Средней и Восточной Сибири каждой из них, хорошо согласующиеся с имеющимися палеоботаническими и палеогеографическими данными. реконструкциями для данного региона.

4). Для территорий, загрязненных отходами горнорудного производства (немагнитная пыль отходов переработки полиметаллических руд) действуют те же два механизма (ветровой и педо/геохимический). Перераспределение магнитных свойств современных почв под действием этих механизмов имеет закономерный характер и адекватно отражает степень техногенного воздействия на окружающую среду.

Научная новизна и личный вклад

1) На основе анализа экспериментальных данных материалов по распределению петромагнитных характеристик в лессово-почвенных последовательностях Сибирской субаэральной формации с учетом возрастных оценок отдельных горизонтов по геологическим (Волков, 1971; Архипов и др., 1997; Зыкин и др., 2000 и др.), палеонтологическим (Форонова, 1990), радиоуглеродным (Орлова, 1995; Orlova et al., 1999) и, термолюминисцентным (Zander et al., 2003) данным выявлены основные закономерности процессов формирования магнитных свойств на территории Сибири. Для позднего плейстоцена установлено, по крайней мере, 4 крупных крупные провинции, различающиеся по величине и характеру поведения магнитных характеристик в лессово-почвенных последовательностях. Эти провинции в целом отвечают различным подзонам современного климата в регионе.

2) Опираясь на выявленные закономерности и с использованием современныех представленияй о механизмах формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей в различных регионах Земного шара (Heller & Liu, 1986; Beget et al., 1990; Heller & Evans, 1995, Lagroix & Banerjee 2002; Evans, 2001, Evans & Heller, 2003 и др.) разработан авторский вариант концепции, объясняющей формирование магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей и основные закономерности поведения магнитных характеристик впетромагнитного облика лессово-почвенных серийях. Основой авторской концепции является наложение (суперпозиция) двух различных по характеру и проявлению механизмов формирования магнитных свойств субаэральных отложений - ветрового привноса магнитного материала и образование новых магнитных минералов в результате био/геохимических процессов. Динамический баланс между этими процессами определяет многообразие магнитных характеристик лессово-почвенных последовательностей.

3) На основе анализа экспериментальных данных в рамках авторской концепции, с учетом характеристик современного климата (Климатический..., 1960), построена построены петромагнитныеая моделиь для каждогоразных регионова, что позволило создать основу для реконструкцироватьи измененияй окружающей среды и климата южной части Западной, Средней и Восточной Сибири. На основе петромагнитных данных пПредложен набор карт-схем природной среды позднего плейстоцена по петромагнитным данным, позволяющих дополнить уточнить и детализировать существующие реконструкции ландшафтных компонентов региона (Динамика..., 2002).

4) На основе результатов исследований магнитной анизотропии лессово-почвенных отложений Сибири, с учетом аналогичных данных по другим регионам (Thistelwood et al., 1991; Lagroix & Banerjee, 2002; Hus, 2003 и др.) и результатов экспериментального моделирования (Wu et al., 1998), реконструированыо направленияе палеоветров для отдельных интервалов среднего-позднего плейстоцена в Западной и Средней Сибири.

5) Опираясь на авторскую концепцию, и на результаты геохимических исследований (Бортникова, 2001) и собственный экспериментальный материал, автор показанал разрешающаяую способность и целесообразность применения петромагнитных методов для оценки загрязнения окружающей среды свинцом и цинком на объектах горнорудного производства (немагнитная пыль отходов переработки полиметаллических руд). Статистически доказана Доказана избирательная чувствительность разных магнитных параметров к загрязнению поверхностного слоя свинцом и цинком.

Теоретическая и практическая ценность Разработанная автором концепция процессов формирования магнитных свойств отложений Сибирской субаэральной формации является обобщением и дальнейшим развитием существующих представлений по этой проблеме и представляет собой основу для анализа и понимания общих закономерностей накопления лессово-почвенных последовательностей в зависимости от изменений окружающей среды и климата как в глобальном масштабе, так и с учетом региональных ландшафтно-географических условий. Разработанные автором петромагнитные модели для отдельных регионов Сибирской субаэральной формации позволяют с большой степенью детальности восстанавливать характер климатических колебаний как в периоды ледниковий, так и во время меж- и интерстадиалов, что затруднительно, например, при изучении озерных осадков. Результаты проведенных исследований открывают возможности для построения пространственно-временнных карт-схем, отражающих изменения окружающей среды и климата на принципиально новой методической основе. На базе разработанной автором концепции решена конкретная геоэкологическая задача; разработана методика петромагнитной оценки загрязнения окружающей среды отходами горнорудного производства (Салаирский ГОК), которая может быть использована в качестве экспресс-оценки загрязнения территории свинцом и цинком.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на совещаниях по проблемам палеомагнетизма и магнетизма горных пород: Международный симпозиум по палеоэкологии плейстоцена, 1998 (г.Новосибирск); Ассамблея Европейского Геофизического Союза 1999 (Гаага), 2000 (Вена), 2001 (Ницца); Объединенный семинар Института геологии и Геофизики КАН, 1999 (Пекин); Всероссийский семинар по палеомагнетизму и магнетизму горных пород, 2002 (Обсерватория Борок), 2004 (Казань); Общемосковский семинар по палеомагнетизму и магнетизму горных пород, 2002 (Москва); конференция “Проблемы геологии и географии Сибири” (Томск, 2003); Симпозиум Международной Ассоциации по Геомагнетизму и Аэрономии (Бирмингем, 1999); Международный симпозиум по изменению окружающей среды в Центральной Азии, 2003 (Берлин); 6-й Международный симпозиум по геохимии окружающей среды (Эдинбург, 2003); Конференция РФФИ, 2003 (Иркутск); Международный междисциплинарный симпозиум «Закономерности строения и эволюции геосфер», 2005 (Владивосток).

Основная часть работы выполнена в Лаборатории геодинамики и палеомагнетизма Института геологии ОИГГМ СО РАН по планам Нир.**** (№№ госрегистрации). В рамках настоящего исследования был выполнен ряд проектов, поддержанных СО РАН (междисциплинарная интеграционная программа «Изменения климата и природной среды в голоцене и плейстоцене в контексте глобальных изменений»), РФФИ (№№ 99-05-39077-ГФЕН, 01-05-65085, 01-05-65294, 04-06-80058, 04-05-64076), которым автор выражает свою глубокую признательность.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения. 5 глав. заключения. Она включает *** страниц текста *** рисунка, **** таблицы и списка литературы из **** наименований.

По теме диссертациии опубликовано 27 печатных работ

Благодарности. Большую поддержку автору по применению петромагнитного метода для исследования изменений окружающей среды и климата, положившую основу данной работы, оказывали А.Ю. Казанский, Э. Петровский (Чехия), Н.Йорданова (Болгария), В.С.Зыкина, А.Капичка (Чехия), Р.Жу, Б.Гуо (Китай), С.К.Кривоногов, И.Д. Зольников, Т.Г.Рященко и В.А.Акулова, а для решения задач геоэкологии - С.Б.Бортникова и А.А.Айриянц.

На всех этапах исследований автор пользовался советами, рекомендациями и помощью российских и зарубежных специалистов: К.С.Буракова, А.Н.Василевского, В.А.Верниковского, Н.И.Дроздова, Т.С.Гендлер, С.А.Гуськова, А.Ю.Гужикова, А.Н.Диденко, В.С.Зыкина, Ш.З.Ибрагимова, Д.Г.Козьмина, Н.О.Кожевникова, Ю.П.Колмогорова, К.М.Константинова, В.А.Кравчинского, Л.В.Кунгурцева, А.В.Лавренчука, А.Ф.Летникова, Д.К.Нургалиева, Д.М.Печерского, Е.В.Склярова, Э.П.Солотчиной, С.А.Тычкова, М.А.Чемякиной, В.П.Чехи, Л.Е.Шолпо, М.И.Эпова, С.Спасова (Бельгия), Ф.Лагро (Франция) и У.Морриса (Канада), Р.Шолгера (Австрия), М.Фрешена (Германия), Д.Суна, С.Ши, Ч.Вей (Китай), Д.Хоффмана (США). Всем названным лицам автор выражает свою искреннюю признательность. С особой теплотой хочется поблагодарить моего учителя Г.А.Поспелову.

Успешному проведению исследований способствовала постоянная поддержка со стороны С.А.Тычкова и В.А.Верниковского.

Активное творческое содействие и всестороннюю поддержку на всех этапах работы оказывали сотрудники палеомагнитной группы Лаборатории Геодинамики и Палеомагнетизма: В.И.Белоносов, В.Ю.Брагин, А.И.Жданова, А.Ю.Казанский, А.С.Крамаров, Д.В.Метелкин, Н.Э.Михальцов, З.Л.Шмырева.

ГлаваЛАВА 1. современное состояние решения проблемы

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Лессово-почвенные ые отложения как континентальный палеоклиматический архив.

Главной особенностью геологической истории четвертичного периода является смена в планетарном масштабе климатических периодов крупных обширных похолоданий оледенений и потеплений, связанных, по мнению большинства исследователей, с изменением орбитальных параметров Земли (Martinson et al, 1987; Berger, 1988; и др.). Периодические вариации орбитальных параметров влияют на распределение солнечной инсоляции, которая определяет объемы ледниковых щитов. Палеоклиматические и палеогеографические реконструкции производятся на основе изучения кернов ледниковых щитов кернов Гренландии ((Johnsen et al, 1992 и др., ) и Антарктиды (Petit et al, 1990 и др.), океанических (Shackleton and, Opdyke, 1973 и др.), и морских (Bloemendal et al, 1993 и др.) донных колонок, озерных (Peck et al, 1994; Nourgaliev et al, 2005 и др.) и ледниковых (Зольников, 1991; Астахов, 1999 и др.) отложений. Среди континентальных отложений аналогом океанических донных осадков, записывающим климатические циклы,наиболее полную климатическую информацию хранят содержат являются лессово-почвенные отложения последовательности (Heller &, Liu, 1984; Kukla et al, 1988; Evans &, Heller, 2003 и др.). На основании тесного сходства палеоклиматических континентальных и морских (океанических) записей установлено, что наиболее полный архив континентальных записей изменений природной среды и климата представляют собой лессово-почвенные отложения Китайского лессового плато (КЛП) ( Liu, 1985; Kukla, 1987 и др.), Центральной Азии, (Dodonov, 1991и др.), Аляски (Westgate et al., 1990 и др.), внутриконтинентальные лессы Северной Америки (Muhs et al., 1999 и др.), Европы (Jordanova, Petersen, 1999Koi, 1990 и др.) и Сибири (Волков, 1971; Chlachula et al, 1997). Принципиальные положения общей палеоклиматической модели лессонакопления/почвообразования Эти иИсследованияе лессово-почвенных образований привело к привели к построению палеоклиматической модели, принципиальные положения которой заключаются в: 1) интенсивном лессонакоплении с высокой скоростью аккумуляции в холодные и сухие периоды ледниковий и 2) развитии почв на лессовом субстрате в результате педогенных процессов в теплые и влажные периоды межледниковий и интерстадиалов межстадиалов (Heller & Liu, 1982; Evans &, Heller, 2003). ВВ лессах Для лессов умеренных широтах при переходе от потепления к ледниковью (этап холодного и влажного климата) формируется криогенный горизонт, представляющий собой верхний слой почвы, нарушенный мерзлотно-солифлюкционными деформациямипроцессами деформациями (Кригер, 1965; Волков, 19ХХ71). Для палеоклиматических В целях реконструкцийи палеоклимата и обстановок осадконакопления в ископаемых почвах изучаются педостратиграфические особенности (цвет, строение, микро- и макроморфологиямакроморфологическое строение, минералогический и гранулометрический состав, состав глинистых минералов, состав гумуса и т.п. (Дергачева и др., 1984; Kemp, 2001);. Вв лессовых толщах исследуются текстурные, минералогические, геохимические, гранулометрические особенности, вариации скорости осадконакопления, используются палеоботанические, палеонтологические и археологические свидетельства изменения климата и природной среды (Кригер, 1965; Волков, 1971; Лессовые..., 1986, Лессовый..., 2001 и др.).

Магнитные свойства лессов и палеопочв как источник палеоклиматической информации.

Весьма эффективно и широко пПри палеоклиматических реконструкциях в мире широко используются магнитные свойства лессово-почвенных отложений, поскольку первые же измерения магнитной восприимчивости () в отложениях КЛП показали четкую и однозначную дифференциацию магнитных свойств лессов и палеопочв (Heller &, Liu, 1986; Kukla et al, 1988). Сильная кКорреляция между Сопоставление вариациямий магнитной восприимчивости в лессово-почвенных последовательностей сериях и изотопного отношения изотопов легкого и тяжелого изотопов кислорода (18О18 ) в биогенном CaCO3 ентосных фораминиферах океанических донных осадков соответствующих временных интервалов положила установило сильную корреляционную связь этих параметров и тем самым дало основуание длядала развитиея нового новому направления направлению в палеоклиматологии - реконструкции природной среды и климата по изменению магнитныхм характеристик свойствам лессовых лессово-почвенных отложений (Maher &, Taylor, 1988; An et al., 1991; Liu et al, 1993 и др.). УвеличениеПовышенные значения Магнитные свойства этих отложений зависят от состава, количества и размеров зерен магнитных минералов. В отложениях КЛП повышение магнитной восприимчивости в ископаемых почвах от 1.5 до 6 раз в палеопочвах по сравнению с лессовыми толщами в отложениях КЛП (Records...2000) объясняется объясняются образованием аутигенных суперпарамагнитных (CПМ) и однодоменных (ОД) магнитных минералов, в основном, магнетита и маггемита, в результате интенсивного педогенеза (Maher & Thompson, 1991; Hus & Han, 1992; Banerjee et al, 1993; Evans &Heller,1994 и др.) в эпохи потепления теплые климатические периоды(Maher &, Thompson, 1991; Hus &, Han, 1992; Banerjee et al, 1993; Evans &, Heller, 1994 и др.). Педогенез включает растворение, окисление, восстановление, гидролиз, гидратацию, дегидратацию, термальные превращения, распад органики и биосинтез (Singer et al., 1996; Maher et al, 2003). Эти процессы приводят к обогащению почв магнитными минералами (Dearing et al, 1996). Новообразование тонкозернистых (~(<0.03 мк) магнитных СПМ минералов фиксируется и повышенными значениями частотно-зависимой магнитной восприимчивости FD и FD-фактора (до 15%) - частотно-зависимой магнитной восприимчивости (Dunlop, 1973; Maher, 1988), ). которая может служить приближенной оценкой степени развития ископаемых почв (Zhou et al., 1990; Fine et al, 1995; Zhu et al, 1995). Повышенные значения и FD двух типов магнитной восприимчивости в палеопочвах по сравнению с лессами характерны для лессово-почвенных последовательностей китайского типа и является являются отражением «китайского» или «педогенного» механизма записи палеоклиматического сигнала в магнитных свойствах лессов и палеопочв (Evans &, Heller, 2003). Педогенный механизм характерен для лессово-почвенных отложений Европы (Forster et al., 1996), Африки (Dearing et al., 1996), Средней Азии (Dodonov, 1991).

В противоположность китайскому типу в лессово-почвенных сериях Аляски напротив, повышенные значения магнитной восприимчивости приурочены кв лессовымх толщам, пониженные - к палеопочвамх (, в 2-4 раза по сравнению с палеопочвами) (Beget et al, 1990)., что Высокая естественная магнитность лессов и низкие значения FD (<2%) во всех отложениях, независимо от литологии (Vlag et al, 1999), объясняются объясняется интенсивной деятельностью ветра в холодные и сухие периоды, приносящего большое количество терригенных магнитных минералов, в составе обломочного материала для образования лессовых толщ, и уменьшением поступления ихмагнитных минералов в периоды потеплений при ослаблении ветра,. а нНеблагоприятный для интенсивного педогенеза баланс температуры и влажностидостаточно теплые и влажные условия не способствовали интенсивному педогенезу и образованию аутигенных магнитных минералов, что отмечается низкими значениями FD (<3%) (Vlag et al, 1999). Этот Такой тип палеоклиматической записи назван «аляскинскимой» или «ветровымой» механизмом оделью (Evans &, Heller, 2003) и.встречается во внутриконтинентальных лессах Северной Америки (Hayward, Lowell, 1993) и Средней Сибири (Chlachula et al., 1997; Matasova et al,. 2001). 

Кроме регионов с ярко выраженным «китайским» или «аляскинским» механизмом известнысуществуют и регионы, где поведение петромагнитных характеристик в лессово-почвенных сериях не укладывается в рамки предложенных моделей (Nawrocki et al., 1996; Akram, Yoshida, 1997; Казанский и др., 1998; Bidegain et al., 2005) а, б. Использование магнитных свойств такихподобных отложений для палеоклиматических реконструкций проблематично, и в каждом случае требуется выяснение конкретного механизма формирования магнитного сигнала в этих отложениях (Большаков, 2001).

Магнитная минералогия лессово- почвенных отложений. В основе палеоклиматических реконструкций по петромагнитным исследованияммагнитным свойствам лессово-почвенных последовательностей лежит информация, которая хранится в содержащихся в них магнитных минералах. Несмотря на сходный минералогический состав магнитных фракцийМагнитные фракции лессово-почвенныхэтих отложений по всему миру ( имеют сходный минералогический состав, туда входят магнетит (реже титаномагнетит), маггемит, гематит, реже титаномагнетит, гетит)., Несмотря на одинаковый магнитоминералогический состав, магнитные свойства лессово-почвенных серий лессово-почвенных образований сильно различаются по двум основным причинам:. Каковы причины этих различий?

1) Во-первых, различиями в ная концентрациях я и разное соотношениях е магнитных минералов разного личного генезиса. ; 2) вариаций в размерах и доменном состоянии (ДС) магнитных зерен. Содержащиеся вВ лессово-почвенных сериях отложениях магнитные минералы могут присутствоватьприсутствуют быть как терригенныеого, так и аутигенныеого магнитные минералы происхождения (Heller &, Evans, 1995). Терригенные магнитные минералы могут иметь быть местноеого происхождениея за счет из материала, образовавшегося перевеванияем близкихместных обнажений горных пород, эоловой переработкой близлежащих обнажений пород любого типа. или приноситься в виде И другим источником терригенных минералов может быть эоловойая пылиь, приносимая с дальних расстояний изот крупных удаленных источников континентального масштаба (пустыни и полупустыни). Их Кколичество и состав терригенных минералов (магнетит, титаномагнетит, гематит) зависят от источников сноса, сноса, дальности и способах транспортировки обломочного материала. Количество и состав аутигенных магнитных (магнетит, маггемит, гематит, гетит) и парамагнитных (ферригидрит, лепидокрокит) минералов определяется физико-химическими и, биохимическими условиями осадконакопления, почвообразования и постседиментационных процессов (Maher et al., 2003). Вклад терригенных и аутигенных магнитных минералов в общие магнитные свойства магнетизм лессово-почвенных отложений оценивается по изменению магнитных характеристик после проведения определенной химической обработки (Mehra, & Jackson, 1960; Бабанин и др., 1995) образцов (CBD), растворяющей мелкие аутигенные зерна оксидов окислов железа (< 1мк) (Mehra, Jackson, 1960), т.е. зерен аутигенного происхождения. Уменьшение магнитной восприимчивости после СBD-процедурыхимического травления в китайских лессах лессов составляетило происходило на 59 -75%, в палеопочвах - на 83-89% (Verosub et al.,1992), европейских палеопочв-на 80% (Фаустов и др., 1986), в северо-американских лессах лессов- на 20- 47% (Vidic et al.., 2000), в аляскинских - <10% (Lagroix, 2005), в европейских палеопочвах - на 80% (Итоги.., 1986).

Во-вторых, различное соотношение магнитожестких (гематита, гётит) и магнитомягких (магнетита, маггемит) минералов, которое влияет на коэрцитивные характеристики осадков. Преобладание тех или других минералов дает информацию о динамике окислительно-восстановительного режима в среде осадконакопления и о возможном источнике сноса обломочного материала. Среди лессово-почвенных образований земного шара наиболее высококоэрцитивными по величинам Нс и Нcr являются отложения «аляскинского» типа (Lagroix & Banerjee, 2002), меньшую жесткость демонстрируют аналогичные породы КЛП, причем здесь наблюдается обратная картина: лессы являются более магнитожесткими образованиями, чем палеопочвы (Evans &Rokosh, 2000). Европейские лессы и палеопочвы близки по своим показателям китайским либо еще мягче в магнитном отношении (Jordanova et al, 1997; Reinders & Hambach, 1995).

В-третьих,  вариации в размерах и доменном состоянии (ДС) зерен магнитных минералов.

Размеры магнитных зерен определяют поведение безгистерезисной остаточной намагниченности (ARM) (ARM), FD и различных соотношений магнитных параметров. Аляскинские лессово-почвенные отложения крупнозернисты по магнитному зерну, их доменное состояниеДС определяется, как псевдооднодоменное (ПСД) и мультидоменное многодоменное (МД) (Lagroix &, Banerjee, 2002). Магнитные свойства лессов аляскинского типа зависят от содержания крупноалевритовой и песчаной фракций, что подчеркивает главную роль ветровой деятельности в формировании этих отложений. Лессово-почвенные образования китайского типа относятся к мелкозернистым, магнитная фракция состоит, в основном, из мелких ПСД-зерен (Florindo et al., 1999; Deng et al., 2004). Магнитный сигнал в Магнетизм китайских лессовтаких отложениях определяется количеством мелкозернистых, преимущественнонесет глинистых глинистая фракцийфракция, подтверждая «педогенный» механизм образования их магнитных свойств лессово-почвенных отложений китайского типа (Фаустов и др., 1986; Sun et al, 1999 и др.).

Палеоклиматические и палеогеографические реконструкции на основе магнитных записей в лессово-почвенных последовательностях. Палеоклиматические реконструкции такого типа на основепо изменениюя магнитных свойств лессово-почвенных образований на земном шаре делятся на 3 группы: количественные, полуколичественные и качественные. К первой группе относятся палеоклиматические реконструкции: палеовлажности по магнитным свойствам отложений КЛП (Heller et al, 1993; Maher et al, 1994; Thompson & Maher, 1995; Han et al, 1996; Florindo et al, 1999 и др.), среднего преобладающего направления палеоветров по среднему направлению средней максимальной оси эллипсоида анизотропии магнитной восприимчивости (AMS) (AMS) аляскинских лессов и восстановления элементов палеосклона по магнитной текстуре (Lagroix &, Banerjee, 2004). Примером палеогеографической реконструкции служит ориентация палеосклона и его угол наклона по восстановлению первичной магнитной текстуры аляскинских лессово-почвенных отложений, в постедиментационном периоде нарушенной мерзлотно-солифлюкционными деформациями. Ко второй и третьей группам относятся реконструкции, основанные на корреляционных зависимостях между магнитных магнитными характеристиками лессово-почвенных отложений с и изменениями соотношением изотопов кислорода 18О в карбонатных раковинах организмов в океанических (морских, озерных) донных океанических осадках (Hovan et al, 1989; Liu &, Ding, 1993; Thompson &, Maher, 1995; Florindo et al, 1999 и др.), с содержанием дейтерия и 18О кислорода в ледовых гренландских или антарктических кернах (Li et al, 1997; Fang et al, 1999), с Хейнриковскими событиями (Evans et al, 2003) и др. Другоей подход направление реконструкций палеосреды и климата заключается в выявлении определении зависимостей между магнитными свойствами и другими физико-химическими характеристиками лессово-почвенных серийотложений: гранулометрическим составом (Feng &, Khosbayar, 2004), минеральным и элементным составом (Grimley et al, 2003; Liu et al, 2003), вариациями цвета (Liu et al, 1993; Сhen et al, 2002), педогенными характеристиками (Li et al, 1999). Еще одним направлением является выявление основных цикловЕще одно направление связано с выявлением с помощью спектрального анализа изменений основных циклов изменений магнитных свойств характеристик лессово-почвенных серий с помощью спектрального анализа образований и сопоставлением их с циклами орбитальных параметров ЗемлиМиланковича (циклыклиматическая теория Миланковича) (Florindo et al, 1999 и др.). И, наконец,А также известны попытки использовать вариации магнитной восприимчивости используются для приближенной оценки абсолютного возраста отложений КЛП (- возрастная магнитная модель в (Records.., 2000).





Исследования магнитных свойств отложений Сибирской субаэральной формации. ведутся с 60-х годов ХХ века, но до 90-х годов были ориентированы на решение палеомагнитных задач (Поспелова, Зудин, 1967; Поспелова, 1971; Поспелова, Гнибиденко, 1971, Вдовин и др., 1973; Разрез..., 1978; Фаустов и др., 1986; Донченко, Гнибиденко, 1987; 1989; Большаков, Свиточ, 1988; Сидорас, 1990; Зыкина и др., 2000), что предопределило ограниченный набор изучаемых петромагнитных параметров: величина естественной остаточной намагниченности (NRM), вязкой намагниченности, , фактора Q, магнитоминералогический состав, реже гистерезисные характеристики. -применялся ый анализВсеЭти измерения проводились для общей характеристики магнитных свойств отложений и доказательства геофизической природы естественной остаточной намагниченности, хранящей информацию о древнем геомагнитном поле. С середины 90-х годов изучением магнитных свойств сибирских лессово-почвенных серий Сибири, но уже с целью палеоклиматических реконструкций, занялись зарубежные ученые (Chlachula et al., 1997, 1998; Chlachula, 1999; Frechen, Yamskikh, 1999; Evans et al., 2003; Hus, 2003). И. Хлакула с соавторами по петромагнитному изучению отложений Средней Сибири установили «аляскинскую» модель формирования магнитных свойств и, проведя корреляцию вариаций с океанической изотопно-кислородной кривой, показали возможность палеоклиматических реконструкций. На основании изучения одного разреза они распространили «аляскинскую» модель на всю Сибирь. Однако, из более раннихе работы сибирских ученых (Поспелова, Зудин, 1967; Поспелова, 1971 и др.) следуетследуетпоказали, что во многих частях Сибирской формации изменения магнитных параметров слабо зависят от литологии отложений и прямые палеоклиматические реконструкции по ним невозможны. Таким образом, отражают ли магнитные свойства сибирских субаэральных отложений условия осадконакопления и палеоклимат, а если да, то какой механизм контролировал формирование этих свойств - вопросы, требующие своего разрешения.

Магнитные исследования сибирских лессово-почвенных образований начались с 60-х годов, большинство работ до середины 90-х годов было посвящено палеомагнитным исследованиям, имеющих целью реконструкцию геомагнитного поля в плейстоцене, палеонапряженность, экскурсы, инверсии, вековые вариации. Эти исследования проведены Поспеловой Г.А. (Поспелова, 1971; Поспелова, 1976); Зудиным А.Н. (Поспелова, Зудин, 1967; Вдовин и др. 1973), Гнибиденко З.Н. (Поспелова, Гнибиденко, 1971), Куликовой Л.С. (Куликова, 1976), Матасовой Г.Г. (Поспелова и др., 1979), Донченко В.В. (Донченко, 1987), Фаустовым С.С., Вириной Е.А., Большаковым В.А. (Разрез..,1978; Итоги.., 1986; Большаков, 1996) Сидорасом С.Д. (Дроздов и др., 1990). Петромагнитные исследования в этих работах, в основном, ограничивались измерениями магнитной восприимчивости (К), естественной остаточной намагниченности и определением фактора Qn. Реже изучался магнитоминералогический состав отложений и коэрцитивные характеристики. Для палеогеографических и климатических реконструкций эти данные не использовались. С середины 90-х годов петромагнетизмом сибирских лессов заинтересовались иностранные ученые (Chlachula et al, 1997, 1998; Chlachula, 1999; Evans et al, 2003; Hus, 2003). На основании петромагнитного изучения опорного разреза Куртак в Средней Сибири и измерений магнитной восприимчивости в двух разрезах Предалтайской равнины они установили, что формирование магнитных свойств лессово-почвенных серий Сибири происходит по «аляскинскому» механизму. Сопоставив изменения магнитных характеристик с океанической изотопно-кислородной кривой и записью Хейнриковских событий, они показали возможность палеоклиматических реконструкций по магнитной восприимчивости сибирских лессовых отложений. По результатам исследования одного разреза (Куртак) ими сделан вывод о действии «аляскинского» механизма на всей территории Сибири (Evans, Heller, 2003). Но данные российских исследователей (Поспелова, 1971; Донченко, 1987 и др.) свидетельствуют, что во многих частях Сибирской субаэральной формации изменения магнитных параметров слабо зависят от литологии, и прямые реконструкции, основанные на корреляции магнитных параметров с вариациями 18О, крайне затруднены. Таким образом, вопрос о том, отражают ли магнитные свойства сибирских субаэральных отложений палеоклиматические флуктуации, а если да, то какие механизмы контролируют формирование магнитных свойств сибирских лессово-почвенных отложений и в каких климатических и палеогеографических условиях происходило лессонакопление и почвообразование в Сибири - пока остается без ответа.

Изменение магнитных свойств лессово-почвенного покрова под действием антропогенной нагрузки. Первые же исследования магнитных свойств вещества окружающей среды в зонах техногенного загрязнения выявили тесную связь магнитных и геохимических аномалий (Oldfield et al., 1978; Thompson & Oldfield, 1986; Tollonen & Oldfield, 1986), что дало толчок к широкому использованию магнитных измерений в качестве экспресс-метода оценки и мониторинга загрязнения окружающей среды (Vassilev, 1992; Strzyszcz, 1993; Strzyszcz et al., 1996; Scholger, 1997; Petrovsky et al., 1997; Молостовский и др., 1998; Petrovsky & Ellwood, 1999; Фролов, Абакшин, 2000 и др.). Основным параметром является магнитная восприимчивость, которая возрастает в зонах загрязнения в результате увеличения содержания магнитной фракции в осадках за счет техногенного парагенезиса частиц чугуна, стали, никеля, техногенных магнетита и гематита с соединениями металлов (Cd, Cr, Pb, Zn, Ni, Cu, As и т.п.), входящих в состав аэрозольных выбросов или выхлопных газов. Наиболее сильная корреляция между магнитными свойствами вещества и содержанием металлов наблюдается в районах с развитым металлургическим и электрохимическим производством (Banerjee et al., 1981; Vassilev, 1992; Фрид, Граковский, 1993), в зонах крупных строительных объектов (Гапеев и др., 2001), и даже свалок мусора и промышленных отходов (Durza, 1994). Для Западной Сибири, по данным Мирового Банка относящейся к регионам наибольшего загрязнения природной среды (Staff.., 1994), проблема взаимодействия окружающей среды с техногенными системами, содержащими токсичные компоненты, особенно актуальна. Здесь в процессе горнорудного производства в многочисленных отвалах накоплены токсичные компоненты (Pb, Zn, Cd, Cu, As, Sb), влияние которых на окружающие современные осадки в различных физико-химических обстановках изучаются в течение последних двух десятков лет (Бортникова и др., 1996; Бортникова, 2001), но исследований этих процессов магнитными методами не проводилось. Поскольку при использовании механических и химических методов извлечения и обогащения руд отсутствуют высокотемпературные процессы, казалось бы, исчезает основа для применения магнитных методов для изучения техногенного влияния отходов горнорудной промышленности слабомагнитных (немагнитных) руд. Для выяснения возможности расширения области применения магнитных методов на такие объекты необходимы совместные геохимические и магнитные исследования в целях выяснения закономерных связей между физическими и химическими характеристиками и процессами, протекающими в зонах складирования отходов горнообогатительного комбината и на прилегающих к ним территориях.

Глава ЛАВА 2. Геолого-стратиграфическая характеристика Ссибирской субаэральной формации и петромагнитные методы ее исследования

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРАТИГРАФИИ И ГЕОЛОГИИ ОБЪЕКТА и МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.Объекты исследований и методика работ

В южной внеледниковой части Сибири В Сибири в ее южной внеледниковой части между 52 и - 56с.ш. и 75-105 в.д. покровные субаэральные отложения имеют чрезвычайно широкое распространение.покровные лессовидные отложения в Сибирислагают верхнюю часть разреза четвертичных отложений от Урала до оз.Байкал (Ломтадзе, 1968; Волков, 1971; Болиховская, 1995 и др.). И.А.Волковым они объединены в Сибирскую субаэральную формацию (Волков, 1971). Их Ссостав и мощность субаэральных отложений зависит от условий седиментации на различных морфологических элементах. Формация Отложения имеет имеют закономерное циклическое строение, сформировались в преимущественно субаэральных условиях, она, представлена представлены лессовидными породами с погребенными в них почвенными горизонтами, измененными мерзлотно-солифлюкционными процессами, сформировавшимися в преимущественно субаэральных условиях ( Логачев и др, 1964; Кригер, 1965; Волков, 1971; Архипов, 1971; Равский, 1972; Волков, Зыкина, 1982; Рященко, 1984; Дроздов и др., 1990; Архипов и др., 1997; Chlachula, 1999; Зыкина и др., 2000, Зыкин и др., 2000; Chlachula, 2001 и др., Логачев и др, 1964, Рященко, 1984, Равский, 1972). Циклиты наиболее детально изучены для в пределах отложений среднего и позднего плейстоцена, их расчленение произведено на основании многочисленных радиоуглеродных и термолюминесцентных датировок и по биостратиграфическим данным. По степени детальности геологическая летопись сибирской субаэральной формации сопоставима с изотопно-кислородной шкалой океанических осадков (Архипов и др., 1997; Kazansky et al., 2003; Добрецов и др., 2003, Kazansky et al., 20052003). В работе использована Унифицированная региональная стратиграфическая схема четвертичных отложений Западно-Сибирской равнины (2000), к которой адаптированная к привязана сибирским сибирская лессово-почвенным почвенная отложениям стратиграфия (Волков, 1971; Архипов, 1971; Архипов и др., 1997; Зыкина и др., 2000; Зыкин и др., 2000, Добрецов и др., 2003) и является базовой для изучения Сибирской субаэральной формации. Согласно этой схеме лессовые толщи соответствую отвечают ледниковым (гляциальным) горизонтам, ископаемые почвы - межледниковым (интергляциальным и интерстадиальным). ОбычноКак правило, палеопочвы в Сибири представляют собой педокомплексы, состоящие из нескольких почвенных горизонтов, разделенных тонкими прослоями лессовидного суглинка, что свидетельствует о сложном процессе их формирования, включающем несколько эпох почвообразования (Зыкина, 1980; Зыкина и др., 1981 и др.). Поскольку в каждом регионе Сибирской субаэральной формацииразных частях Сибири лессовые и почвенные горизонты имеют местные названия, для упрощения изложения результатов в данной работе, на основе соответствия лессовых и почвенных горизонтов определенным стадиям океанической кислородно-изотопной шкалы (ОИС) (Архипов и др., 1997), использованы единые обозначения, не являющиеся общепринятыми.. Для Поскольку ледниковые, межледниковые периоды и, отвечающие им по времени формирования лессово-почвенные отложения имеют местные названия, отличающиеся даже для Западной, Средней и Восточной Сибири, то во избежание путаницы легче всего привязать их по имеющимся абсолютным датировкам к соответствующим стадиям океанической кислородно-изотопной кривой шкалы (ОИС) (Архипов и др., 1997) и ввести унифицированные обозначения, как это сделано в стратиграфии КЛП. Для всех изученных Сибирских регионов предлагаются следующие обозначения лессовых горизонтовтолщ и погребенных почв:, Л1, Л2, Л3, Л4, Л5... для лессовых толщ, накапливавшихсяобразовавшихся образовавшихся в холодные четные ОИС (ОИС2, ОИС4, ОИС6, ОИС8, ОИС10...), - Л1, Л2, Л3, Л4, Л5..., Д ля ископаемых и почв,П0 (современная почва ), П1, П2, П3, П4... для палеопочв, сформировавшихся в теплые нечетные стадии ОИС (ОИС1 (голоцен), ОИС3, ОИС5, ОИС7, ОИС9...), - П0, П1, П2, П3, П4... и П0 для современной почвы. Эти обозначения Следует сразу оговориться, что эти обозначения не являются общепринятыми знанными и используются применяются здесь только для простоты изложения результатов. Палеопочвой П2 (ОИС5) заканчиваются отложения позднего плейстоцена (сверху вниз по глубине разрезов) и начинаются отложения среднего плейстоцена. Как правило, каждая палеопочва в Сибири представляет собой педокомплекс, состоящие из нескольких (2-3) почвенных горизонтов, разделенных тонкими прослоями лессовидного суглинка что свидетельствует о сложном процессе их формирования, отвечающему нескольким эпохам почвообразования (Зыкина, 1980; Зыкина и др., 1981, Зыкин и др., 2000, Добрецов и др., 2003).

Основу работы составили результаты петромагнитного изучения Сибирская субаэральная формация связана со следующими морфологическими элементами: в южной части Западной Сибири - Барабинская пологоволнистая равнина, Кулундинская пологоволнистая равнина, Приобская увалистая равнина, Предалтайская равнина, Заобская холмистая равнина, Северо-Кузнецкая слаборасчлененная равнина, Кузнецкая котловина; в южной части Средней Сибири - Минусинская холмисто-увалистая котловина, Красноярская холмисто-увалистая котловина, Назаровская и Канская плоскоувалистые предгорные котловины, Рыбинская впадина; в южной части Восточной Сибири (в Прибайкалье) - Иркутско-Черемховская равнина.

На настоящий момент времени В петромагнитном отношении изучены отложений позднего и среднего - и среднеплейстоцена в овые отложения в 19 20 разрезов разрезах Сибирской субаэральной провинцииформации. Ч, часть из которыхразрезов, являются опорными в силу мощности, представительности всех стратиграфических подразделений, отсутствия крупных стратиграфических перерывов, насыщенности фауной и наличия большого количества абсолютных датировок являются опорными. В Восточной Сибири (Иркутско-Черемховская равнина) изучено 2 разреза: Новоразводная и Мальта (опорный); в Средней Сибири (Минусинская котловина, Рыбинская впадинаПриенисейская равнина) - 4 разреза: Куртак (опорный), Татышев, Государев Лог, Хлоптуново; Из них 2 разреза расположены в южной части Восточной Сибири (Иркутско-Черемховская равнина) - Новоразводная и Мальта (опорный); 4 разреза находятся в южной части Средней Сибири (Минусинская холмисто-увалистая котловина, Красноярская холмисто-увалистая котловина, Рыбинская впадина) - Куртак (опорный), Татышев, Государев Лог, Хлоптуново; остальные разрезы - в южной части Западной Сибири - 14 разрезов. Из них: 2 разреза в Кузнецкой котловине: - Бачатский, Новокузнецкий; 2 разреза в Новосибирском Приобье: - Огурцово, Кольцово, 1 - на Северо-Кузнецкой равнине : - Тогучин, 2 - на Заобской равнине: - Ложок (опорный), Мраморный; 1 разрез на Приобской увалистой равнине: - Белово (опорный), ); 2 разреза в предгорном Алтае: - Быстрянка, Малое Угренево; 3 4 разреза - в центральной части Барабинской низменности: - Ключевая, Абрамово, Жуланка, Верх-Тула. (Рис.1). Кроме того, магнитные свойства современного почвенного покрова и подстилающих его лессово-почвенных отложениий изучены на двух полигонах - в Венгеровском районе Новосибирской области и в Салаирском районе Кемеровской области.

Методика полевых и лабораторных исследований. Для решения поставленных задач применялся комплекс методов, включающий магнитные измерения, минералогические, гранулометрические, рентгеноструктурные и электронно-микроскопические исследования. Магнитные измерения проводились по общепринятым в мировой практике методикам (Методические, 1992, Печерский, Диденко,1995, Evans, Heller, 2003 и др.) на стандартной аппаратуре. Измерения выполнены, Ккроме Новосибирского Новосибирского Палеомагнитного Центра (ИГМ СО РАН), измерения были выполнены в лабораториях Аналитического центра ОИГиГМ, ИИГНГиГ СО РАН, ИФЗ РАН (г. Москва), Амакинской ГРЭ (Республика Саха-Якутия), ИГНиГ СО РАН (г. Новосибирск), Аналитического центра (ОИГиГМ, г.Новосибирск), Чехии (Геофизический институт НАН, г. Прага), Китая (Институт геологии и геофизики КАН, г. Пекин). Магнитные измерения на образцах-дублях в различных российских и зарубежных лабораториях показали высокую сходимость результатов.

Все измеренные магнитные параметры были отнесены к объемному весу образцов и условно разделены на 5 групп, по-разному оказывающих влияние на формирование общих магнитных свойств лессово-почвенных серий:

Группа 1. Параметры, отражающие концентрацию магнитных минералов К(концентрационно-зависимые): ; намагниченность насыщения МS (JS); остаточная намагниченность насыщения SIRM; безгистерезисная остаточная намагниченность ARM (при условии незначительного количества ОД-зерен); естественная остаточная намагниченность NRM (при условии единой природы намагниченности и постоянного состава магнитной фракции).

Группа 2. Характеризующие Ссостав магнитной фракцииПараметры, отражающие состав магнитной фракции (магнитные минералы и их соотношения): температуры Кюри и деблокирующие температуры при нагреве образцов до 700С, (Т), МS(Т), SIRM(T), NRM(T); показатель соотношения магнитомягких и магнитожестких минералов - S; медианные разрушающие поля (MDF) при размагничивании NRM, SIRM, ARM переменным полем; поле насыщения НS либо поле, при котором приобретается ~90% намагниченности насыщения; гистерезисные характеристики НС, НCR.

Группа 3. Структурно-чувствительные, характеризующие Оотносительный размер магнитного зерна Параметры, отражающие размеры частиц магнитных минералов и связанное с ними доменное состояние (ДС) ферромагнетиков (структурно-чувствительные):: частотно-зависимая магнитная восприимчивость FD, или FD-фактор; ARM (при условии значительного количества ОД-зерен); соотношения /SIRM, /ARM, SIRM/ARM; гистерезисные соотношения MRS/МS, HCR/НС.

Группа 4. Параметры, характеризующие Параметры, описывающие Ааанизотропияюю магнитной восприимчивости осадков: степень анизотропии P'; направления главных осей эллипсоида анизотропии магнитной восприимчивости (AMS:) Kmax, Kmin, Kint; плоскостная текстура F; линейная текстура L; параметр формы T.

Группа 5. Параметры, определяющие вПклад парамагнитные параметрых минералов в общие магнитные свойства: парамагнитная восприимчивость PAR, намагниченность парамагнетиков (MPAR).

ГлаваЛАВА 3. Петромагнитные характеристики лессово-почвенных отложений Сибирской субаэральной формации

РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕТРОМАГНИТНАЯЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МОДЕЛЬ СИБИРСКОЙ СУБАЭРАЛЬНОЙ ФОРМАЦИИ

Концентрационно-зависимые параметры. Наиболее важным моментом при изучении магнитных характеристик горных пород является возможность их корректного сравнения по всей территории земного шара. Для этого, как принято в мировой практике, все параметры были отнесены к плотности материала и условно разделены на 5 групп, по-разному оказывающих влияние на формирование общих магнитных свойств лессово-почвенных серий:

Группа 1. Параметры, отражающие концентрацию магнитных минералов (концентрационно-зависмимые): магнитная восприимчивость ; намагниченность насыщения МS; остаточная намагниченность насыщения SIRM; безгистерезисная остаточная намагниченность ARM (при условии незначительного количества ОД-зерен); естественная остаточная намагниченность NRM (при условии единой природы намагниченности и постоянного состава магнитной фракции). Средняя величина магнитной восприимчивости поздне- и среднеплейстоценовых лессовых лессово-почвенных отложений Сибирской субаэральной формации меняется почти на 2 порядка (рис.211 - разрезы с петромагн. хар.). Различие для ископаемых почв намного меньше, в ~25 раз. Следует отметить, что палеопочвы с высокими значениями магнитной восприимчивости находятся в тех же разрезах, где и самые магнитные лессовые отложения, та же картина наблюдается и для низких значений магнитной восприимчивости. В целомНа большей части территории для изучаемого региона установлена следующая закономерность: лесс превышает почв, в среднем, в 3-4 раза от 1.5 до 6 раз, за исключением западной части формации (Барабинской низменности), где наблюдается обратное соотношение: средние значения лесс почв составляеют 0.8-0.91.2-1.5 от почвлесс. В большинстве случаев интерстадиальная палеопочва П1 (ОИС3) более магнитна, чем интергляциальная П2 (ОИС5). Диапазон изменения средней величины естественной остаточной намагниченности NRM намного меньше, в лессах ~ 20 раз, в палеопочвах ~8 раз. Намного меньше и различие между величиной NRM в лессовых толщах и палеопочвах одного разреза, максимально в лессовых отложениях в 2.5 раза больше, чем в почвах. В целом, NRMлесс > NRMпочв, но встречается и обратная ситуация. Поведение, аналогичное, демонстрирует остаточная намагниченность насыщения SIRM (Rr~0.8-0.99),. В одном разрезе различие между среднимие значениями SIRMлесс лессами и почвами в одном разрезе можетгут превышать SIRMпочв доходить до в 3 раза. Коэффициенты корреляции между и SIRM очень высоки: R~0.8-0.99. Изменения безгистерезисной остаточной намагниченности ARM, в целом, сходны с поведением других концентрационных параметров, особенно для лессовых толщ. Отличия заключаются в том, что: 1) средние значения ARMлесс лессовых толщ ненамного превышают таковые в палеопочвах (максимум в 1.8 раза); 2) в части разрезов ARM ведет себя не синхронно с и SIRM, особенно в палеопочвах, где в некоторых случаях палеопочвах, наоборот, имеет более высокие средние значения, чем в лессовых толщах.

Анализ распределения изменения концентрационных магнитных параметров, SIRM и ARM в лессово-почвенных сериях Сибирской субаэральной формации по площади и изменений их спо глубинойе позволяют позволяет утверждать, что на изученной территории возможно наблюдается четкое районирование отложений по магнитным свойствам, что позволяетпозволяющее выделить четыре основных провинции со своими индивидуальным набором диапазонами изменения концентрационных магнитных параметров характеристик (табл.1, рис.122 - карта с областями по провинциям и разрезами) (Matasova, Kazansky, 2004; Матасова, 2004; Kazansky, Matasova, Zhdаnova, 2005).

Провинция 1. ОхватываетНаиболее Сильномагнитными являются поздне- и среднеплейстоценовые лессово-почвенные последовательностиотложения в южнуюой частьи южной части Средней Сибири. Здесь наиболее магнитные отложения и самые большие величинывысокие значения концентрационно-зависимыхых магнитных параметров, четкая дифференциация магнитных свойств, и средние значения лесс превышают почв (высокие значения в лессовых толщах и в 3~-3 4 разараза меньше в палеопочвах).

Провинция 2. Включает территорию южной части Западной Сибири (Приобскуюая увалистую равнину, Предалтайскую равнину, Новосибирское Приобье), южную часть Восточной Сибири. Среднемагнитные отложения. Средние значения концентрационных параметров здесь значительно снижены ниже(см.табл.1),,но сохраняется четкое различие деление по магнитным свойствам: средние значения лесс, SIRMлесс превышают почв, SIRMпочв в 1.5-3 разалессовые толщи характеризуются повышенными, а палеопочвы - пониженными в 3-4 раза значениями, NRM, SIRM, ARM.

Провинция 3. Объединяет Кузнецкую котловину, Северо-Кузнецкую равнину, Заобскую холмистую равнину. Слабомагнитные отложения. Здесь величины концентрационных характеристик еще более низкиениже, различие их между лессами и палеопочвами также снидифференциация поотложений по магнитным свойствам литологиислабаяжается, местами до неразличимости, хотя в целом тенденция превышения лессовых магнитных характеристик над почвенными остается.

Провинция 4. Расположена в западной части Сибирской формации (Барабинская равнина), здесь - наименее магнитные субаэральные отложения наименееочень слабо магнитны, е, концентрационно-зависимые параметры которых слабо зависят от литологии и и наблюдается обратное обратный характер измененияповедение магнитных характеристик: в палеопочвах их значения в целом среднем в 1.2-1.35. раза выше, чем в лессовых горизонтах.

В первых трех провинциях 1, 2, и 3 изменения концентрационных магнитных параметров соответствуюет «аляскинскому» климатически-обусловленному механизму формирования магнитных свойств субаэральных осадков под влиянием природной среды и климата (Heller &, Evans, 1995, Chlachula et al., 1997). Предпосылки для его работы следующиеОсновные условия действиякомпоненты этого механизма следующие: 1) высокая иинтенсивнаяость ветроваяой деятельностьи в сухие и холодные периоды лессонакопления (похолоданийоледенений) и ее снижение ее в теплые и влажные периоды почвообразования (потеплений); 2) наличие близко расположенных (до несколькихпервых сотен км) источников эолового материалаобластей выветривания и сноса обломочного материала, расположенных на небольших расстояниях (до нескольких сотен км) от области лессонакопления; 3) невысокая активность педогенных процессов в периоды потеплений, что, не способствующая ет образованию аутигенных магнитных минералов; 4) повышенная влажность и низкие температуры в конце периодов почвообразования, ведущие к криогенным изменениям деформациям почвенных горизонтов.

С позиций «аляскинской» модели наиболее суровые климатические условия в позднем плейстоцене были характерныимели место для на территории 1-ойпервой провинции 1 (Средняя Сибирь) как в периоды похолоданий, так и в периоды потеплений. Поскольку: 1)Во-первых, в субаэральных отложениях этого региона наблюдается наиболее высокая концентрация магнитных минералов, что, вероятно, свидетельствует о самых сильных ветрах (в изученной части Сибирской формации) и сухом климате в ледниковые периодыья; 2). Во-вторых, поведение ARM, полностью синхронное с концентрационными характеристиками, указывает на отсутствие мелких (ОДоднодоменных) частиц магнитных минералов, которые для лессово-почвенных серий являются большей частью аутигенными и служат косвенным признаком интенсивного педогенеза при теплых и влажных условиях в периоды потеплений. При господстве ветров Ззападного и Ю-Зюго-западного направления направлений в регионе, по крайне мере, с плейстоцена до современности (Москвитин, 1940), естественным барьером для транспортировки обломочного материала лессовой размерности является горная система Кузнецкого Алатау (высоты до 2000 м), ориентированнаяого СЗ-ЮВ. Этот барьер, с абсолютными высотами более 2000 м. Существование такого барьера значительно ограничивает поступление в этот регион пыли из дальних источников (в ее составе и магнитных минералов в ее составе) в виде воздушных аэрозолей, при этом поступающий материал должен быть довольно мелкозернистым (< 5мк), чтобы быть поднятым на высоту более 1000-1500 м (Седиментология, 1980). Таким образом, высокие концентрации магнитного материала в лессово-почвенных разрезах Средней Сибири не могут объясняться поступлением из источника, находящегося к западу западнееот Кузнецкого Алатау,. В и, в качестве основных источников эолового материала обломочного материала, на первый план здесь выходят местные области сноса:, Это, по-видимому, сама горная система Кузнецкого Алатау и ее делювиально-пролювиальные конусы выноса, аллювиальные отложения рек юга Средней Сибири (главным образом, р.Енисей) и, наконец, в сухие ледниковые периоды (периоды лессонакопления) дополнительным источником здесь могут быть частично обнажающиеся скальные (венд-палеозойские) породы ложа Енисея (Chlachula et al., 1997, 1998; Zhu et al., 2001). Предположение о последнем источнике лессового материала на основании изучения размера, формы и степени обработки зерен кварца и плагиоклаза под микроскопом сделано в работах И. Хлакулы с соавторами (Chlachula et al., 1997, 1998; Chlachula, 1999).

Для субаэральных осадков второй провинции 2, характеризующихся относительно высокимчуть меньшим содержанием магнитной фракции (Matasova, Kazansky, 2004), возможными источниками лессового материала могут быть: для Приобья - навеянные отложения с Казахского мелкосопочника и Кулундинской степи с Ююга и Ю-Зюго-запада (Матасова и др. 2003) (по преобладающему направлению современных и палеоветров) (Матасова и др. 2003), для отложений предгорного Алтая - перевеянные аллювиальные отложения рек Оби, Катуни, содержащие большое количество магнитного материала, поступающего с Алтайских гор (Поспелова, Гнибиденко, 1971). В Прибайкалье естественным барьером для Ззападных, Ю южных и Ю-Зюго-западных ветров являются горные хребты Восточного Саяна с абсолютными высотами более 3000 м. Преобладающие здесь ветра С-Зсеверо-западного направления вдоль Восточного Саяна (Иркутск,..., 1997.) могут приносить эоловый материал продукты выветривания с ближайшего Лено-Ангарского плато. Дополнительным источником, вероятно, является может быть аллювий левых притоков р. Ангара (рр. Китой, Белая, Ока, и др. Ия, Уда), размывающие относительно высокомагнитные комплексы, слагающие складчатые сооружения Восточного Саяна.

Все палеопочвы в Из субаэральных отложенияхй 3-ей провинции 3 характеризуются все палеопочвы характеризуются небольшим содержанием магнитных минералов ис низкими значениями, SIRM, но с теми же магнитными свойствами но встречаются и лессовые горизонты с такими же магнитными свойствами (Казанский и др., 1998; Matasova et al, 2000, Матасова и др. 2002, Kazansky et al., 2005). Низкие концентрации магнитной фракции в лессах третьей провинции, вероятно, объясняются, вероятно, большой удаленностью от Вероятно, источников эолового области сноса обломочного материала для лессов 3-ей провинции, расположены на дальнем расстоянии, аи местные источники магнитногоых материалаинералов здесь в данном районе не играютли существенной большой роли. Со стороны преобладающих ветров (западЗ, Ююго-Ззапад) удаленным источником эолового лессового материала могут быть Кулундинские степи и полупустынные пространства Северо-Восточного и Восточного Казахстана. Низкие концентрации магнитной фракции, вероятно, объясняются большей удаленностью от вероятных источника сноса. В отличие от магнитных фракций субаэральных осадков первых двух провинций 1 и 2, здесь появляются в значительном количестве появляются мелкие вероятно, аутигенные (педогенные) ОД магнитные частицы, о чем свидетельствуют величины и поведение ARM.

В 4-ойчетвертой провинции 4 зафиксированы самые низкие концентрации магнитного материала и противоположное поведение концентрационных характеристик, тяготеющее к « “китайскому”» механизму формирования магнитных свойств субаэральных осадков (Матасова, 2004). П, но по величине и степени изменения магнитной восприимчивости эти отложения ближе к самым слабомагнитным европейским (Forster et al., 1996, Пилипенко и др., 2004). Для Западно-Сибирской низменности вОсобенностью Западно-Сибирской низменности является равнинность территории, открытой с севера, запада и юга. В отсутствие близких горных систем и для Западно-Сибирской низменности при общем преобладании палеозападных, южных, юго-западных ветров западных румбов дальним источником эолового лессового материала могут быть степи и полупустынные области Северо-Восточного Казахстана, (расстояние до них ~500-1000 км), более близкими источникамиом могут может быть аллювий отложения, связанные с деятельностью рекр. Иртыша и Омь. Однако, неогеновые отложения, за счет перемыва которых формировались русловые и пойменные отложения этих водотоков, характеризуются крайне низкимислабыми магнитными свойствамиетизмом (Казанский, 1989; Зыкин и др., 1991) и не могут рассматриваться, как основной источник магнитного материала.

Промежуточное положение занимают вторая и третья провинции. Для субаэральных осадков в Приобье (2-ая провинция), характеризующихся относительно высокими (содержаниями магнитной фракции (Matasova, Kazansky, 2004), возможными источниками лессового материала могут быть как навеянные отложения с Казахского мелкосопочника и Кулундинской степи с юга и юго-запада (Матасова и др. 2003) (по преобладающему направлению современных и палеоветров), так и перевеянные аллювиальные отложения рек Оби, Катуни, содержащие большое количество магнитного материала, поступающего с Алтайских гор (Поспелова, Гнибиденко, 1971). В Прибайкалье естественным барьером для западных, южных и юго-западных ветров являются горные хребты Восточного Саяна с абсолютными высотами более 3000 м (расстояние до них ~200-300 км). Преобладающие здесь ветра северо-западного направления вдоль Восточного Саяна (Иркутск,..., 1997.) могут приносить продукты выветривания с ближайшего Лено-Ангарского плато. Дополнительным источником здесь, вероятно, может быть аллювий левых притоков р. Ангара (рр. Китой, Белая, Ока, Ия, Уда и др.), размывающие относительно высокомагнитные комплексы, слагающие складчатые сооружения Восточного Саяна. Изменения концентрационных магнитных параметров здесь, как и 1-ой провинции, происходит по «аляскинской» модели (Kazansky et al., 2005).

Из субаэральных отложений 3-ей провинции все палеопочвы характеризуются небольшим содержанием магнитных минералов с низкими значениями, SIRM, но встречаются и лессовые горизонты с такими же магнитными свойствами (Казанский и др., 1998; Matasova et al, 2000, Матасова и др. 2002, Kazansky et al., 2005). Вероятно, области сноса обломочного материала для лессов 3-ей провинции расположены на дальнем расстоянии, и местные источники магнитного материала в данном районе не играют большой роли. Со стороны преобладающих ветров (запад, юго-запад) удаленным источником лессового материала могут быть те же Кулундинские степи и полупустынные пространства Северо-Восточного и Восточного Казахстана, Казахский мелкосопочник, что и для 2-ой провинции. Низкие концентрации магнитной фракции, вероятно, объясняются большей удаленностью от вероятных источника сноса (~600-1000 км). В отличие от магнитных фракций субаэральных осадков 1-ой и 2-ой провинций, здесь появляются в значительном количестве мелкие ОД магнитные частицы, о чем свидетельствуют величины и поведение ARM.

Из анализа временного и пространственного распределения концентрационно-зависимых магнитных характеристик в сибирских лессово-почвенных отложениях следует, что 1) по концентрации магнитного материала изученная часть Сибирской субаэральной формации разделяется на 4 провинции, в первых трех из которых концентрационные магнитные параметры изменяются по «аляскинской» модели фиксации климатического сигнала, причем с ослабевающим магнетизмом от 1-ой к 3-ей провинции; 2) в 4-ой провинции с самым слабым магнетизмом лессово-почвенных серий концентрационные параметры меняются по «китайской» модели, но по своим значениям ближе к слабомагнитным европейским лессам; 3) из всех концентрационных параметров наиболее чувствительным является магнитная восприимчивость, которая имеет самый широкий диапазон изменения, четкую картину распределения по площади и по глубине и, в целом, явную зависимость от литологии.

Группа 2. Параметры, отражающие состав магнитной фракции (магнитные минералы и их соотношения): температуры Кюри и деблокирующие температуры при нагревных экспериментах (Т), МS(Т), SIRM(T), NRM(T); показатель соотношения магнитомягких и магнитожестких минералов - S; медианные разрушающие поля (MDF) при размагничивании переменным полем намагниченностей NRM, SIRM, ARM; оставшаяся часть намагниченности после воздействия полем 100 мТл или температурой 600С; поле насыщения НS либо поле, при котором приобретается ~90% намагниченности насыщения; гистерезисные характеристики НС, НCR. Состав магнитной фракции. исследуется различными магнитными методами, но одним из наиболее информативных является термомагнитный анализ (Петрова, 1977), в том числе дифференциальный термомагнитный анализ (Буров, Ясонов, 1979) - изучение поведения различных магнитных характеристик с повышением температуры. Изучение температурных зависимостей NRM(T), SIRM(T) выявляет деблокирующие температуры, а (T) и Js(T) точки Кюри основных минералов в магнитной фракции отложений (Печерский, 1985; Печерский. Диденко, 1995). На всех без исключения диаграммах (T), Js(T) лессов и палеопочв Сибирской формации фиксируется точка Кюри магнетита (575-578°С)., также она фиксируется и на диаграммах Js(T) (рис.3) - диаграммы (T)). На диаграммах (T) с разной интенсивностью проявляется пик в районе 250-350°С, который интерпретируетсяможно рассматривать многими исследователями как свидетельство присутствия маггемита, трансформирующегося при этих температурах в гематит. На многих кривых (T), особенно образцов из гумусовых горизонтов погребенных почв, наблюдается температура Кюри гематита (675°С). Деблокирующие температуры, близкие к температурам Кюри магнетита, и гематита, проявлены на диаграммах NRM(Т), SIRM1(Т) (рис. 3 - диаграммы NRM(Т), SIRM(Т)). Здесь же в диапазоне 250-350°С наблюдается перегиб кривых NRM(Т), SIRM(Т), который исчезает при повторном нагреве на кривой SIRM2(Т), что также свидетельствует в пользу присутствия маггемита. Эти факты указывают на присутствие маггемита, а оставшаяся часть NRM после 350°С свидетельствуют о степени окисления магнетита (т.е. о его маггемитизации) (Zhu et al, 1998).

На большинстве кривых SIRM1(T) наблюдаются быстрый спад и перегиб в районе температур 100150-150(200)°С, отсутствующие на вторичных кривых SIRM2(T). Этот факт можно рассматривать как доказательство присутствия магнитного минерала гетита с деблокирующей температурой около 120°С, отвечающей Тс гетита (Dunlop, Ozdemir, 1997), но можно раВероятно, он обусловленссматривать релаксацией напряженного состояния, связанного с маггемитизацией мелких магнетитовых зерен и (Большаков и др., 1987).как свидетельство высвобождения кристаллической структуры маггемитизированного магнетитового зерна от напряженного состояния, возникшего из-за небольшой разницы в размерах кристаллических решеток магнетита и маггемита в процессе однофазного окисления магнетита (Большаков и др., 1984; Ясонов и др., 1990; Большаков, 1996). Для контроля состава магнитной фракции лессово-почвенных отложений проведены рентгеноструктурные исследования, которые подтвердили наличие магнетита, маггемита и гематита (Zhu et al., 2003; Matasova, Kazansky, 2004). Других магнитных минералов обнаружено не было.

Гётит рентгеноструктурным анализом не обнаружен.

Одинаковый (по набору минералов) состав магнитной фракции отложений установлен был определен во для всех частейях Сибирской субаэральной формации (Matasova, Kazansky, 2004), это минералы: магнетит, маггемит, гематит и, возможно, гетит(?). Но рРазличие магнитных свойств определяетсясвязано, кроме концентрации, еще ис соотношением различных минералов внутри магнитной фракции. Соотношение магнитожестких (типа гематита) и магнитомягких (типа магнетита) минералов определяет пПараметр Информацию об этом дают величины и поведение коэрцитивных и связанных с ними магнитных характеристик, которые определяются после или в процессе воздействия переменных и постоянных полей. Одним из таких является отношение S, оценивающий соотношение магнитожестких и магнитомягких минералов, в=IRM300/SIRM - показатель соотношения магнитомягких и магнитожестких минералов. Во всех частях формации S показывает большее относительное содержание гематита в палеопочвах, чем в лессовых толщах (рис. 211) выше (средние значения 0.78-0.98), чем в палеопочвах (0.67-0.97),. максимальными значениями (малым содержанием гематита/гетита) характеризуются отложения 1-ой провинции, минимальными - 4-ой провинции (табл.1 ). Более дДревние позднеплейстоценовые почвы П2 (ОИС5) содержат большеболее магнитожестки высококоэрцитивного высококоэрцитивных материаламинералов, чем П1(ОИС3). Такиеот же Такие же результатывывод были получены из экспериментов по разрушению NRM переменным полем 100 мТл, и приобретению-разрушению SIRM в постоянном поле до 2.7 Тл, которые свидетельствуют показываюто большем большее количестве магнитожестких минералов в палеопочвах, по сравнению с лессами во всех частях Сибирской формации. и о гораздо большем количестве магнитожестких минералов в отложениях в 4-ой провинции, чем в 1-ой. В целом, районирование Сибирской формации по соотношению магнитомягких и магнитожестких минералов совпадает с разделением отложений на провинции: от 1-ой к 4-ой провинции в магнитной фракции лессово-почвенных образований возрастает относительное содержание гематита/гетита. Подобный вывод можно сделать изО большей магнитной жесткости палеопочв со сравнению с лессами свидетельствуют и распределения величин и поведенияизменения гистерезисных характеристик (Нс, Нcr) по глубине и по площади распространения субаэральных отложений (рис.211). В целом, районирование Сибирской субаэральной формации по всем параметрам, отражающим соотношениею магнитомягких и магнитожестких минералов, совпадает с районированием по концентрационно-зависимым характеристикам: судя по параметру S (табл.1 ), по гистерезисным характеристикам, по оставшейся части NRM после размагничивания переменным полем относительное содержание гематита, по сравнению с магнетитом и маггемитом, возрастает всибирских субаэральных отложениях от первой к четвертой провинции 1 к провинции 4. В этом же направлении во всех отложениях растет фактор Q как в лессовых толщах, так и в палеопочвах.Все палеопочвы более жесткие в магнитном отношении, чем лессовые толщи, и самые низкие значения Нс, Нcr как в лессах, так и в почвах из всех изученных отложений характерны для 1-ой провинции. Постепенное увеличение значений Нс наблюдаются постепенно увеличиваются во всех отложениях 2-ой и дальше в 3-ей провинциях (отложения 4-ой провинции не изучались), значения Hcr для 2-ой и 3-ей провинций приблизительно равны.

Результаты различных экспериментов, направленных на определение состава магнитной фракции отложений Сибирской субаэральной формации, выявили 1) в качестве носителей магнитных свойств отложений магнетит, маггемит, гематит, возможно, гетит; 2) различные соотношения магнитожестких и магнитомягких минералов в лессах и в палеопочвах, в почвах больше гематита/гетита, чем в лессах, причем более древние почвы жестче в магнитном отношении, чем более молодые; и 3) чем более магнитны (больше концентрация магнитного материала) лессово-почвенные серии, тем меньше в них высококоэрцитивных минералов, содержание гематита/гетита закономерно увеличивается от 1-ой к 4 -ой провинции.

Группа 3. Параметры, отражающие преимущественные размеры частиц магнитных минералов и связанное с ними доменное состояние ферромагнетиков (структурно-чувствительные): частотно-зависимая магнитная восприимчивость FD; безгистерезисная остаточная намагниченность ARM (при условии значительного количества ОД-зерен); соотношения, связанные прямой корреляцией с размером магнитного зерна (/SIRM, /ARM, SIRM/ARM); гистерезисные соотношения MRS/МS, HCR/НС.

Строго говоря, структурно-нечувствительными, т.е. не зависящими от размера и формы магнитных зерен, характеристиками являются только удельная намагниченность насыщения (Js) и температура Кюри (Tс) магнитного минерала. Все остальные магнитные параметры в той или иной мере структурно зависимы, но у рассмотренных выше параметров (группы 1, 2) зависимость от размеров магнитного зерна маскируется намного более сильной зависимостью от концентрации или состава. Относительные размеры магнитных частиц приближенно оценивались ютсяграфически (график Дэя) по соотношениям гистерезисных параметров (Hcr/Hc, Jrs/Js), характеризующим доменного состояния (ДС) магнитных зеренминералов (Day et al., 1977). ДС магнитных минералов в сибирских субаэральных отложениях определяется, как ПОД (преимущественно, палеопочвы) и МД (в основном, лессы) (рис. 34- дей-плоты). Если ПОД- состояние зерен рассматривать как смесь ОД и МД зерен в определенных пропорциях (Dunlop, 2002), то доля ОД -зерен в сибирских отложениях составляет 0-30%, а МД, соответственно, 70-100%. Сибирские отложения более крупнозернисты по магнитному зерну, чем аналогичные в Китаена КЛП китайские (Zhu et al., 1995; Florindo et al., 1999; Deng et al., 2004) и схожи с аляскинскими (Lagroix &, Banerjee, 2002). Интересно, что в ту же область ДС на графике Дэя, где концентрируются преобладающие по аммагнитныхе зеренна сибирских лессов и палеопочвотложений, смещаются магнитные зерна китайских лессов и палеопочв после CBDхимической химической обработки, уничтожающей аутигенные магнитные частицы (CBD-процедуры, растворяющей педогенные зерна) и магнитные зерна китайских лессов и палеопочв (Deng et al, 2005).

В область МД зерен на графике Дэя могут попадать СПМ зерна, дополнительную информацию о которых дает FD-фактор. Его значения в сибирских палеопочвах варьируют от 0 до 10% (рис. 211), показывая в некоторых палеопочвах значительное количество СПМ зерен в некоторых палеопочвах. Высокие зЗначения FD (выше 4-54-5%) характерны для «китайского» педогенного механизма формирования магнитных свойств, поскольку большинство тонкозернистыхе магнитныех минералыов имеют наиболее вероятное аутигенное педогенное происхождение, связанное при интенсивныхс почвообразовательнымх процессомах«». В отложениях первой провинции 1 FD имеет низкие значения (<3%), тем самым, подтверждая здесь «аляскинский» механизм формирования магнитных свойств (Матасова и др., 2000). В отложениях четвертой провинции 4 высокие значения FD (>6%) в палеопочвах подтверждают «китайский» механизме типе записи климатического сигнала (Матасова. 2004). На всей остальной территории Сибирской формации (вторая, третья провинции 2 и 3) наблюдается суперпозиция двух механизмов: (и другие концентрационные параметры) ведет себя по «аляскинской» модели, а FD - по «китайской». Такое наложение двух известных механизмов в лессово-почвенных сериях обнаружено впервые (Matasova et al., 2001), его предлагается назвать «сибирским» механизмом. Провинцию 3Третью провинцию, где величины концентрационных параметров невысоки, различие между лессами и палеопочвами слабое и средние значения FD-фактора (4-8%), можно считать территорией со слабым «сибирским» типом записи климатического сигнала. Провинция 2 Вторая провинция по значениям относится к сильной «сибирской» модели, а по FD-фактору разделяется на 2 подпровинции: с низким вкладом (FD~3-6%) и с высоким вкладом (FD>6%) педогенного фактора (рис. х5 - карта из 5 провинций).

Кроме гистерезисных соотношений и FD-фактора, к структурно-чувствительным характеристикамК структурно-чувствительным характеристикам относятся, в основном, отношения различных концентрационных магнитных параметров, в которых делением их друг на друга зависимость от состава или концентрации взаимно исключается. В первую очередь это -: /SIRM, /ARM и, SIRM/ARM - отношения, изменяющиеся прямо пропорционально эффективному размеру магнитного зерна (Thompson &, Oldfield, 1986; Dunlop &, Ozdemir, 1997; Peters &, Dekkers, 2003 и др.). Эти соотношения дают Наиболее точные и реальные данные ооценки размерахов магнитных зерен ониэти соотношения дают в случае мономинеральной магнитной фракции (Hilton, 1986; Thompson &, Oldfield, 1986, Большаков, 1996). В случае двухо всех других случаях (два или больше более магнитных минералов) можно получить только приближенную их можно использовать только как приближенную оценку. эффективного размера размеров магнитных зерензерен магнитной фракции,. но одинаковыйЕдинообразный подход в измерениях к получению этих соотношений дает возможность сравнивать их эффективный размер магнитного зерна между собойв отложениях различных и оценивать эффективный размер магнитных частиц на протяжении всей частей формации. Во всех частях формацииПовсеместно эти соотношения синхронно показывают уменьшения уменьшение магнитного зерна в палеопочвах и увеличение его в лессовых горизонтахтолщах, а также преимущественное тенденцию уменьшение размеровукрупнения магнитных зерен с увеличением в более молодыхвозраста отложений отложениях (рис. х44 6 разрезы с зерном). Несмотря на сходный характер изменения эффективного размера магнитного зернаповедения /SIRM, /ARM и SIRM/ARM в изученных разрезахотложениях одного и того же разреза, в деталях оно заметно различается, что объясняется различной чувствительностью используемых параметров к разным ансамблям магнитных зерен. Если преобладают При доминировании крупныех (МД) магнитных зерена, провинции 1 и 2наиболее показательным является отношение адекватнее других отражает литологию отложений /SIRM. и, несколькочуть менее близко к нему отношение /ARM; при При значительном количестве крупных и средних ОД-зерен, лучше работает /ARM;, существенная концентрация мелких ОД-зерен с размером, близким к области перехода ОД-СПМ перехода из ОД в СПМ, делает чувствительнее SIRM/ARMпровинциии 34.

По величине отношений структурно-чувствительных отношений /SIRM, /ARM/SIRM и /АRM в лессовых горизонтах изученная часть Сибирской формации подразделяется на две области. Первая, относительно крупнозернистая, объединяет отложения 1-уюпервой и второй и 2-ую провинций 1 и 2и,; выделенные по концентрационным магнитных характеристикам. Во вторуюая область отложений,, с меньшими размерами магнитных зерен, попадают включает 3-я и 4-аятретью и четвертую провинции 3 и 4. По величине отношения SIRM/ARM от других регионов отличается только Барабинская равнина (провинция 4), где в магнитной фракции сосредоточены наиболее мелкие магнитные зерна. В палеопочвах наблюдается более сложная картина. Распределение отношения /SIRM по площади не дает оснований для проведения районирования территории, однако, удается выделить ископаемые почвы с наиболее крупным размером магнитного зерна. Это П1, П2 в провинции 1 (Куртак) и П1, частично, в провинции 2 (Огурцово, Мальта). В палеопочвах, в отличие от лессовых горизонтов, хорошо «работает» отношение SIRM/ARM, его значения почти везде ниже в П2. Ррайонирование по /АRM, SIRM/ARMпо этому показателю можно четко провести по обеим ископаемым почвам, оно совпадает с лессовым, т.е. 1-ая и 2-ая провинции объединяются в одну область, а 3-я и 4-ая провинции попадают во вторую область. Анализ корреляционной связи между всеми соотношениями показал, что в большинстве разрезов (17 из 20) /АRM тесно связано с двумя другими отношениями, а /SIRM и SIRM/ARM практически не связаны. /АRM несколько хуже разделяет палеопочвы по размерам магнитных зерен, но в целом также отражает общую ситуацию. Таким образом, в качестве универсального параметра для оценки эффективного размера магнитного зерна рекомендуется использовать отношение /АRM, для более детального изучения ых исследований изменения магнитной гранулометрии в лессовых толщах - /SIRM, в палеопочвах - SIRM/ARM. ТакойЭтот вывод подтверждает анализ коэффициентов корреляции между всеми соотношениями: в большинстве разрезов (17 из 19), отношение /АRM тесно связано с двумя другими отношениями, а /SIRM и SIRM/ARM практически не коррелируют друг с другом.. Согласно проведенному районированию Совместный анализ данных о ДС и размерах магнитных зерен приводит к выводу: и корреляционной связи между различными соотношениями в первой области (1,2 провинции) в магнитной фракции лессов преобладают МД-зерна, скорее всего, терригенного происхождения, во второй - появляются ОД-частицы, свидетельствующие о слабой педогенной переработке лессовых отложений.; В ммагнитнаяой фракция фракции палеопочв первой области включает существенноеимеется небольшое количество ОД-зерен, их больше в П2 (ОИС5); вероятноскорее всего, аутигенного происхождения; во второй области - средний размер ОД-зерен уменьшается, а их количество, возможно, увеличивается, что указывает на интенсивный педогенез в этой части Сибирской субаэральной формации., ОД-зерна наиболее вероятного аутигенного происхождения. Лишь в одном разрезе (Белово, Приобская увалистая равнина) все структурные соотношения тесно связаны между собой, с высокими коэффициентами корреляции, что, вероятно, свидетельствует о равномерном распределении по размеру магнитных зерен в осадках - от самых мелких ОД до крупных МД.

Для выяснения связи между гранулометрическим составом, относительными размерами магнитных зерен (по структурно-чувствительным соотношениям) и магнитными свойствами лессово-почвенных отложений были Связаны ли показатели эффективных размеров магнитных зерен с гранулометрическим составом отложений? Для решения этого вопроса проведены гранулометрические определения гранулометрического состава отложенийисследования (с использованием осадков методом лазернойаяой дифракциия)ии (прибор Microtrac X100) и пипеточным методом с дисперсной подготовкой. Первым способом исследованы отложения первой области: в разрезе Куртак (Средней Сибирь), в разрезе Белово (Западная Сибирь), вторым - отложения второй области в разрезе Новоразводная, Восточная Сибирь (рис.5 - гранулометрия). В таблице 2 представлены коэффициенты корреляции между содержанием различных гранулометрических фракций и структурно-зависимыми отношениями /SIRM, /ARM, SIRM/ARM, из анализа которых следует, что сСвязь большинства почти всех почти всех показателей гранулометрического состава с /ARM значительно сильнее с /ARM, чем с /SIRM,. Установлена сильная отрицательная корреляция а оОтношение SIRM/ARM сильнее тесно связано (обратно) с содержанием глинистой глинистой фракциейфракции. В этой же таблице 2 представлены коэффициенты корреляции между другими магнитными параметрами и гранулометрическими фракциями для выяснения вопроса, какие фракции определяют магнитных свойства отложений. Решение этого вопроса принципиально важно с позиции реконструкций природных обстановок осадконакопления, реконструкций климатических условий времени образования и постседиментационных преобразований субаэральных осадков. Из таблицы видно, что сСильнаяТесная положительная связь наблюдается у концентрационных магнитных параметров (, SIRM) с содержанием крупнозернистых фракций (>50мк), со средним размером обломочного зерна. У, у структурно-зависимых (FD, ARM) и связанных с составом параметров (S, Q) наблюдается менее сильная, но значимая корреляция связь с содержанием мелкозернистыхми фракцийями (<10мк, <2мк). Все взаимосвязи гранулометрического состава и магнитных свойств были проверены лабораторным экспериментом, в ходе которого субаэральные осадки были разделены на фракции пипеточным методом и измерены магнитные характеристики каждой фракции (рис. 6 - лабораторный эксперимент). Все выводы, полученные ранее при анализе взаимосвязей различных магнитных параметров и гранулометрического состава сибирских лессово-почвенных образований, подтвердились, и дополнительно получен результат, показывающий возрастание магнитной жесткости отдельных фракциях с уменьшением размеров их зерен (рис. 6 буква). Этот результат подтверждает известный факт, что увеличение коэрцитивных характеристик пород не всегда связано с возрастанием количества гематита/гетита, а, возможно, объясняется уменьшением размеров магнитных зерен. Для выяснения причин увеличения магнитной жесткости осадков нужны дополнительные исследования.

Магнитная анизотропия. Степень AMS в Размеры магнитных частиц приближенно оцениваются графическим способом по соотношениям гистерезисных параметров (Hcr/Hc, Jrs/Js), дающим характеристику доменного состояния (ДС) магнитных минералов, т.н. график Дэя - Day plot (Day et al., 1977). ДС магнитных минералов в сибирских субаэральных отложениях (рис. 7- дей-плоты) определяется, как ПОД (преимущественно, палеопочвы) и МД (в основном, лессы). Но ПОД-состояние зерен может рассматриваться, как смесь ОД и МД зерен в определенных пропорциях (Dunlop, 2002). С этой точки зрения доля ОД-зерен в сибирских отложениях составляет 0-10%, а МД, соответственно, 90-100%. Исключение составляют отложения Приобской увалистой равнины, где в палеопочвах количество ОД-зерен может достигать 30%. По соотношению гистерезисных параметров сибирские отложения более крупнозернисты по магнитному зерну, чем аналогичные китайские (Zhu et al., 1995; Florindo et al., 1999; Deng et al., 2004) или даже аляскинские (Lagroix & Banerjee, 2002). Интересно, что в ту же область на графике Дэя, где концентрируются преобладающие размеры магнитных зерен сибирских лессов и палеопочв, смещаются после химической обработки (CBD-процедуры, растворяющей педогенные зерна) и магнитные зерна китайских лессов и палеопочв (Deng et al, 2005).

Еще одной структурно-чувствительной магнитной характеристикой является частотно-зависимая магнитная восприимчивость (FD,%), которая отражает наличие ультратонких зерен магнитных минералов переходного размера от ОД к СПМ (~0.029мк) (Dunlop, 1973; Maher, 1988; Dearing et al., 1996 и др.). Самым интересным свойством СПМ-фракции является ее аутигенное происхождение в результате физико-химических и биологических процессов in situ. Количество СПМ-зерен и величина FD указывают, в первом приближении, на степень развития палеопочв, в мощных развитых палеопочвах КЛП этот показатель составляет12-15% (Zhou et al., 1990; Liu et al., 1993; Chen et al., 2003 и др.) В аляскинских лессах этот показатель не превышает 2-2.5% независимо от литологии (Vlag et al., 1999). Таким образом, FD-фактор является необходимым дополнительным элементом двух различных климатических моделей формирования магнитных свойств лессово-почвенных отложений: в «китайской» FD имеет повышенные значения в палеопочвах, в «аляскинской» независимо от литологии низкие значения.

В палеопочвах Сибирской субаэральной формации колебания FD составляют 0-10% (рис.1), при этом наблюдается определенное районирование отложений (Matasova & Kazansky; 2004; Kazansky et al., 2005). Своими низкими значениями (<2%) отличаются палеопочвы провинции 1. Максимально высокими значениями FD (до 8-10%) отличаются палеопочвы двух провинций: 4-ой и, частично, 2-ой. Промежуточными значениями (2-8%) обладают ископаемые почвы 3-ей и, частично, 2-ой провинций. Таким образом, при районировании Сибирской субаэральной формации по показателю FD в палеопочвах, 2-ая провинция распадается на две подпровинции: это 1) территория с отложениями, характеризующимися высокими значениями концентрационных магнитных параметров и высокими значениями FD (>6%), сюда относятся Приобская увалистая равнина (Белово) и Новосибирское Приобье (Огурцово, Кольцово) и 2) территория с отложениями, имеющими высокие значения концентрационных магнитных параметров и низкими значениями FD (<6%), сюда включаются Предалтайская равнина (Быстрянка, Малое Угренево) и северо-западная часть Иркутско-Черемховской впадины (Прибайкалье, разрез Мальта). Это разделение Сибирское формации по совместному поведению и FD на 4 провинции с выделением внутри 2-ой двух подпровинций - самое дробное из всех других, полученных по величинам и поведению различных магнитных характеристик. Исходя из целей и решаемых задач при изучении Сибирской субаэральной формации пользоваться можно любым, но для реконструкций природной среды и палеоклимата последнее районирование представляется наилучшим. Тип магнитной записи, распространенный на территории 2-ой и 3-ей провинций, представляет собой наложение двух известных («китайского» и «аляскинского») механизмов фиксации палеоклиматического сигнала в магнитных свойствах лессово-почвенных серий среднего-позднего плейстоцена. Этот тип предлагается назвать «сибирским». Сильный «сибирский» механизм распространен во 2-ой провинции, а подпровинции подразделяются по вкладу «китайского» компонента - 1-ая с высоким, 2-ая с низким вкладом «китайского» компонента (FD). Слабый «сибирский» механизм действовал в пределах 3-ей провинции. Его «слабость» обусловлена «слабостью» действия обоих накладывающихся механизмов (невысокими значениями концентрационных параметров, слабой зависимостью магнитных свойств от литологии, средними величинами FD в палеопочвах и не характерными повышенными значениями FD (до 3-4%) в лессовых толщах).

Группа 4. Параметры, определяющие анизотропию магнитной восприимчивости осадков: степень анизотропии P’; направления (склонение, наклонение) главных осей эллипсоида анизотропии магнитной восприимчивости (AMS) Kmax, Kmin, Kint; плоскостная текстура F; линейная текстура L; параметр формы T (Jelinek, 1981; Tarling & Hrouda, 1993). При образовании лессово-почвенных последовательностей под действием различных факторов формируется их магнитная текстура - результат упорядочивания длинных осей неизометричных частиц. Степень упорядочивания являетсяпредставляет собой степенью AMS или P’анизотропии магнитных свойств отложений (Р). В зависимости от преимущественной ориентации осей возникает линейная, плоскостная или линейно-плоскостная магнитная текстура, характеризуемая формой эллипсоида анизотропии (AMS), которая дает информацию об условиях осадконакопления, степени сохранности первичной структуры отложений и интенсивности переработки осадков вторичными постседиментационными процессами. Магнитная анизотропия лессово-почвенных серий сериях Сибирской субаэральной формации варьирует в широких пределах (P~’ от долей % до 131.01.13%). Лессовые горизонты отличаются от палеопочвенных более высокими значениями P’ и в большинстве своем имеют типичную осадочную плоскостную либо линейно-плоскостную текстуру (рис. 8 75а - разрезы со анизотрстереог и зависим по провинц.). Палеопочвы по виду и степени AMSанизотропии делятся на две группы: 1) в первую входят анизотропные, подобные лессам, но с меньшей степенью анизотропии - этоэто слаборазвитые, маломощные почвы;, 2)во вторую -  изотропные, с хаотическим распределением осей эллипсоида AMS, это - это развитые, хорошо дифференцированные, мощные почвы, образовавшиеся в процессе интенсивного педогенеза (Matasova et al. 20001). По AMS, Ккак и по всем магнитным параметрам,, в в Сибирской формации выделяются отложения 1-ойпервой провинции 1: здесь, как лессы, так и почвыони здесь сильноанизотропны, и отличаются высокими P’(более 50% образцов 1.04<P’<1.08), с ярко выраженной плоскостной текстурой. Здесь палеопочвы по AMS не отличаются от лессов. Немного мМеньшей степенью AMS обладают лессовые толщиотложения 2-ойвторой провинции 2, они лессы и палеопочва П1 среднеанизотропны (более 50% образцов 1.02<P’<1.06), но в палеопочвах палеопочва П2 магнитно изотропна, ее картина меняется: в П1, П3 (ОИС3, ОИС7) большинство образцов (90%) имеют P’<1.04 при сохранении осадочной плоскостной текстуры, а в П2 (ОИС5) и П4(ОИС9) первичная магнитная текстура полностью разрушена и палеопочвы магнитно изотропны. Лессы 3-ейтретьей провинции 3 характеризуются значительно меньшими значениями P’, они слабоанизотропны (для 90% образцов P’< 1.04) при сохранении плоскостной либо переходящей в линейно-плоскостную осадочноймагнитной текстуры,. Все но ппалеопочвы здесь 3-ей провинции, как П1, так и П2, магнитноно изотропны. В 4-ойчетвертой провинции 4 лессовые толщи еще более слабоанизотропны, почти изотропны, более 90% образцов P’< 1.02, все палеопочвы магнитно изотропны с нарушенной магнитной текстурой. Таким образом, в сибирских лессово-почвенных последовательностяхсериях наблюдается прямая зависимость степениь AMS падает,и а нарушения магнитной текстуры отложений нарастают от 1-ой к 4-ой провинции 1 к провинции 4,, т.е. от концентрации магнитных минералов.(рис. 9 - зависимость P’от магн.воспр.) и связаны с концентрацией магнитного материала в магнитностью осадкахов (рис. 5б7). Практически В большинствево всех лессовых толщах позднего плейстоцена прослеживается группирование направления максимальной оси эллипсоида AMS анизотропии вокругв Зодного из Ззападного, либо Ю-Зюго-западногоЮ-З, ЮЮюжного направленийнаправлении (Matasova, Kazansky, 2004). Иногда в лессовых толщах выделяется две четких группы направлений, средние значения которых отличаются друг от друга на 60-90 (рис.7). Там, где палеопочвы наследуют магнитную текстуру нижележащих лессов (1-ая и, частично, 2-ая провинции), также выделяется группа направлений, совпадающая с аналогичной группой лессовой толщи.

Группа 5. Параметры, отражающие количество парамагнитных минералов: полная намагниченность (Mmax), создаваемая в поле 1.5 Тл; намагниченность парамагнетиков (MPAR), определяемая как разность между полной намагниченностью и намагниченностью насыщения ферромагнетиков (MS); парамагнитная восприимчивость PAR. Парамагнитные характеристики. При небольших концентрациях ферромагнетиков в породах существенный вклад в общие магнитные свойства могут вносить и парамагнетики (Rochette, 1987; Hrouda &, Jelinek, 1990). В лессово-почвенных образованиях вклад парамагнитных минералов, а это, в основном, глинистые минералы, в начальную магнитную восприимчивость (О), в общую намагниченность Mmax, может достигать 80-90%, особенно в отложениях китайского типа (Florindo et al., 1999; Вирина и др., 2001), поэтомуи, недоучет парамагнитного компонента может приводить к неверным ложным выводамоценкам ДС состояния относительно строения и вещественного состава разреза, размеров магнитных зерен и их относительных размеров, ландшафтно-геохимических условий формирования отложений. В отложениях аляскинского типа такие исследования ранее не проводились.Бльшая часть общего железа в лессах и лессовидных породах находится в парамагнитных соединениях и лишь незначительная его доля – в ферримагнитных (Fine et al., 1995; Sartori et al., 1996; Вирина и др., 2001). Поскольку вариации содержания различных форм железа определяют магнитные свойства лессовых пород (иногда отличающиеся в одном разрезе на порядок), раздельное изучение парамагнитной и ферримагнитной составляющих магнитной записи не только представляет большой интерес, но и, в случае преобладания парамагнитных минералов, становится необходимостью (Richter, Van der Pluijm,1994; Hrouda et al., 1997).

В средне- и позднеплейстоценовых отложениях Сибирской субаэральной формации установлен широкий спектр парамагнитных минералов: каолинит, монтмориллонит, хлорит, иллит, биотит, мусковит, амфибол и т.п. (Зыкина и др, 1981; Дроздов и др., 1990; Chlachula, 1999; Зыкина и др., 2000).

В провинции 1 (Среднейяя Сибирьи ) (провинция 1) лессово-почвенные отложения характеризуются очень низкими значениями PARпарамагнитной восприимчивости, в гумусовые гумусовых горизонты горизонтах погребенных почв имеют отношение PAR/О ~от 0.03 до 0.06, в лессовые лессовых толщи толщах - менее< 0.03. Вклад парамагнитного компонента в полную намагниченность Mmax Mmax в гумусовых горизонтах - 27-33до 30%, в лессовых - 9-до 15% (Матасова, Казанский, 2005). Учитывая, что магнитными методами здесь установлено минимальное количество гематита, можно считать, что величина MPAR главным образом обусловлена парамагнитными минералами. В провинции 2На Приобской увалистой равнине (провинция 2) PAR/О в гумусовых горизонтах П2 (ОИС5) и П4 (ОИС9)палеопочв возрастает до 0.35-0.384, а в П1 (ОИС3) и П3 (ОИС7) составляет 0.15-0.2, в лессовых толщах оно в основном не превышает 0.05, в редких случаях достигая 0.1. Вклад парамагнитной составляющей в полную намагниченность в гумусовых горизонтах (П2, П4)палеопочвах может достигать 80-85%, в П1, П3 он меньше, 60-68%., в лессахВ лессовых горизонтах отношение МPAR/МMAX колеблется от 0.15- до 0.440%. Поскольку здесь в этих отложениях по магнитным параметрам фиксируется значительное количество гематита, особенно, в погребенных почвах, то, вероятно, величина MPAR состоит изобусловлена намагниченностей намагниченностью гематита и парамагнитных минералов. Отложения Заобской холмистой равнины и Кузнецкой котловины (провинция 3)третьей провинции 3 имеют в горизонтах П1характеризуются значениями PAR/О ~0.1-0.15, в П2 - до 0.2225 в почвах и до 0.1. Вв лессаховых толщах, в среднем, PAR/О ~0.05-0.1. ВОценка вклада парамагнитной составляющей в величину Mmaxполной намагниченности насыщения дает в П1 57-63%, в П2 - 60-72палеопочвах до 70%, в лессах. В лессовых отложениях отношение МPAR/МMAX колеблется от 0.3 до 0.45%. Вероятно, здесь также часть намагниченности Mmax также обусловлена присутствием гематита, что объясняет относительно высокие значения МPAR/МMAX при небольших значениях PAR/О. Вклад парамагнитных минералов (и гематита) в общие магнитные свойства отложений Сибирской формации изменяется в соответствии с величинами изменениями FD и относительного количества гематита/гетита: чем выше FD и, и интенсивность педогенеза, тем выше вклад парамагнитных глинистых минералов там, где установлены самые высокие значения FD и наибольшее количество гематита (магнитными методами), зафиксирован и самый большой вклад парамагнитного сигнала. Это субаэральные осадки провинции 2 (отложения 4-ой провинция с этой точки зрения еще не изучались). И, наоборот, в отложениях, где отсутствуют СПМ минералы (низкие и нулевые значения FD) и почти нет гематита, вклад парамагнитной компоненты незначителен (провинция 1). Средне-сибирские отложения вдоль р.Енисей - единственные пока отложения в Сибири, в которых не обнаружено прироста величины магнитной восприимчивости после отжига лессовых образцов до 700С (рис. 3) в результате термического превращения парамагнитных минералов в сильномагнитные соединения, зафиксированного во всех других частях формации. Промежуточное положение по вкладу парамагнитного компонента занимают отложения 3-ей провинции, где установлены средние значения FD и промежуточное содержание гематита между отложениями 1-ой и 2-ой провинций. Таким образом, вклад парамагнитного сигнала, кроме количества гематита, связан прямо пропорционально с интенсивностью педогенеза: чем активнее идут процессы в глинистой фракции (химическое выветривание), тем выше FD и тем важнее роль парамагнитных минералов в общем магнетизме Сибирских лессово-почвенных отложений.

Глава 4. Отражение ТРАЖЕНИЕ смены условий осадконакопления СМЕНЫ УСЛОВИЙ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ Вв пПетромагнитныхХ характеристикахАХ лессово-почвенных отложений

Изменение магнитных свойств лессово-почвенных отложений в условиях переувлажнения. Постоянное или периодическое переувлажнение почв приводит к их оглеению и оказывают существенное влияние на ее магнитные свойства за счет химических превращений, обусловленных смещением окислительно-восстановительного потенциала в сторону восстановительных условий (Кауричев, Орлов, 1982). В результате происходит превращение магнитных минералов в слабомагнитные (немагнитные) и уменьшение в почвенных горизонтах по сравнению с подстилающим лессовым субстратом, это явление характерно для современных гидроморфных почв (Бабанин и др., 1995; Maher, 1998; Hanesch, Scholger, 2005), а также установлено в оглееных погребенных почвах различных регионов (Rossenau, Kukla, 1994; Nawrocki et al, 1996, 1999; Evans, Heller, 2003).

Петромагнитные исследования автоморфной почвы, подвергавшейся В литературе встречаются попытки объяснить оглеением поведение магнитной восприимчивости в «аляскинской» модели формирования магнитных свойств (Liu et al., 1999, Feng, 2001, Bidegain et al., 2005). длительному вторичному переувлажнению (Казанский и др., 2005), показалои, что в этом случает идут те же процессы, что и при формировании гидроморфных почв, приводящие к приводящие к выравниваниюуменьшению величин концентрационных магнитных характеристик во всех горизонтах оглеенной автоморфной почвы идо величин в подстилающегом лессае. В результате вВ первую очередь уничтожаются мелкие СПМ и ОД зерна магнетита/маггемита, имеющие педогенное происхождение, что выражается в уменьшении величин структурно-чувствительных параметров (FD и ARM), ив увеличении магнитной жесткости. Тем не менее, параметры, характеризующие эффективный размер магнитного зерна, сохраняют распределение по профилю, близкое к распределению в ненарушенной почве, что позволяет по-прежнему дифференцировать генетические горизонты почвы. Таким образом, объяснение поведения петромагнитных параметров в лессово-почвенных разрезахсериях Сибири с помощью вторичных изменений ископаемых почв в результате процессаов оглеения и вымывания (Разрез..., 1978,; Evans, Heller, 2003) противоречит экспериментальным данным.

Cмена механизма формирования магнитных свойств лессово-почвенных отложений при изменении климата. Ярким примером чувствительности магнитных характеристик к изменению условий осадконакопления является факт смены механизма формирования магнитных свойств лессово-почвенных отложений на территории одной провинции в течение четвертичногом периодае.

Петромагнитная характеристика более древних лессово-почвенных отложений (хрон Матуяма). В Средней Сибири в разрезе Государев Лог палеомагнитными измерениями обнаружены более ранние, чем обсуждаемые выше, лессово-почвенные отложения обратной полярности, возрастом древнее, по крайней мере, чем 800 тыс. л. С учетом палеонтологических данных (Колямкин, Прошина, 2001), возраст этой толщи оценивается как плиоцен-эоплейстоценовый. Если погребенные почвы в верхней части разреза считать образовавшимися в конце хрона Матуяма, их можно отождествить с палеопочвами S7 (ОИС19), S8 (ОИС21), S9 (ОИС23) КЛП (Liu et al, 1991), либо с западно-сибирскими педокомпексами (по Архипову С.А.) вяткинским (ТЛ-дата 840±90 тыс.л.н.), малиновским и первым евсинским (ТЛ-дата 980±100 тыс.л.н.) или (по Зыкиной В.С.) евсинским, малиновским (Архипов и др.,1997). Продолжающаяся дискуссия о положении границы Матуяма-Брюнес (Большаков, 2004) не дает возможности точно провести эту границу. Предположительный возраст вскрытых здесь отложений можно оценить как от ~700 тыс.л. до >1 млн.л. Естественные магнитные свойства древних отложений значительно нижеслабее, чем у средне-позднеплейстоценовых слабее более поздних сильномагнитных лессовых отложений Средней Сибири: древних лессовых толщ и палеопочв в 2.5-3 раза ниже, чем позднеплейстоценовых, NRM ниже в 4-6 раз. По величине SIRM эти лессово-почвенные образования близки, а по вВеличинеа ARM, наоборот, ситуация обратная: у древних отложений ARM выше в 2 раза, чем у молодых до в 2.2 раза. По Параметр S указывает на можно констатироватьотмечает бльшее относительное количество магнитожестких высококоэрцитивных минералов в древних отложениях по сравнению с молодыми. Самым большим отличием древних лессово-почвенных последовательностей отложений являются значения FD, которые в наиболее развитой палеопочве превышаютдостигают достигают>5.5%. Увеличение значений SIRM и ARM при существенном уменьшении свидетельствует о появлении в значительном количестве аутигенных мелких ОД -зерен магнитных минералов, а повышение значений FD фиксирует появление еще более мелких СПМ зерен, имеющих наиболее вероятное аутигенное происхождение. Термомагнитные исследования выявили по характерным деблокирующим температурам магнетит, маггемит и, в отличие от более молодых отложений, гематит. По соотношениям /SIRM, /ARM, SIRM/ARM древние отложения гораздо более мелкозернисты по магнитному зерну. Таким образом, тенденция уменьшения относительного размера магнитного зерна с увеличением возраста отложений, обнаруженная на большей части изученной территории, подтвердилась и на самых древних субаэральных отложениях с возрастом порядка 1 млн.л. Если учесть. что расстояние между разрезами Татышев и Государев лог составляет менее 15 км, то в данном районе фиксируется явное изменение климата в течение последнего 1 млн. лет.Сравнительный Аанализ всех магнитных параметров приводит к выводу, что что хотя на территории Средней Сибири в эоплейстоцене магнитные свойства субаэральных отложений формировались по типу сильной «сибирской» модели со слабым вкладом «китайского» педогенного фактора. К позднему плейстоцену под влиянием более сурового климата механизм формирования магнитных свойств сменился в поздне- и среднеплейстоценовых отложениях палеомагнитный сигнал зафиксирован по на чистому чистый «“аляскинскомуий”» типу, но магнетизм раннеплейстоценовых отложений формировался под воздействием более мягких климатических условий по типу сильной “сибирской” модели со слабым вкладом “китайского педогенного” фактора. Этот вывод согласуется с общей тенденцией похолодания климата в регионе к позднему плейстоцену (Кузьмин и др., 2001; Fedotov et al., 2004)., установленной по изменениям биоты, палинологическим и палеопедологическим данным.

Суперпозиция ветрового и химического механизмов формирования магнитных свойств субаэральных отложений под воздействием техногенного загрязнения окружающей среды. Об универсальности «сибирского» механизма формирования магнитных свойств субаэральных отложений, заключающегося в одновременном действии ветрового и химического механизмов, свидетельствуют результаты эксперимента, в котором изучались магнитные свойства современного почвенного покрова, находящегося под влиянием техногенного загрязнения (Матасова и др., 2003). В качестве объекта была выбрана территория вокруг действующего хвостохранилища отходов переработки первично немагнитных полиметаллических (свинцово-цинковых) руд Салаирского ГОКа (Кемеровская обл.). Верхний почвенный слой подвергается запылению осушенными немагнитными (слабомагнитными) «хвостами» ветровым путем (ветровой механизм), что приводит к ослаблению его природных магнитных свойств в результате магнитного разубоживания (ветровой механизм). С другой стороны, При этом происходит смена основного минерала-носителя магнитных свойств с сильномагнитного ПСД магнетита, являющегося основным магнитным минералом гумусового слоя современной почвы природной среды, на слабомагнитный ОД и СПМ гематит (химический механизм),, образующийся овавшийся в результате химических преобразований в материале хвостов.в результате окисления Fe3O4 до Fe2O3 за счет H2SO4 возникающей при разложении пирита, содержащегося в хвостах (Matasova et al., 2005). Это позволяет утверждать, что формирование магнитных свойств верхнего почвенного слоя при его техногенном загрязнении его немагнитными отходами горнорудного производства происходит под действием тех же двух механизмов, что и при формировании лессово-почвенных серий.

Аномалии магнитных свойств поверхностного слоя, обусловленные одновременным действием ветрового и химического механизмов, по площади и по глубине совпадают с геохимическими аномалиями, отражающими степень загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами (Pb, Zn, Cu, Cd, Fe). Установленные корреляционные зависимости позволяют производить оценку техногенного загрязнения почвенного покрова магнитными методами, осуществлять периодический экспресс-мониторинг окружающей среды с целью контроля степени ее загрязнения во времени и в пространстве.

Глава 5. Реконструкции природной среды и климата по петромагнитным данным ЕКОНСТРУКЦИИ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И ПАЛЕОКЛИМАТА

Уникальность объекта - два известных механизма формирования магнитных свойств отложений на территории Сибирской субаэральной формации и самостоятельный «сибирский» механизм.

ГЛАВА 4. РЕКОНСТРУКЦИИ ПАЛЕОКЛИМАТА И

ОБСТАНОВОК ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ПЕРИОДА НА ТЕРРИТОРИИЯ СИБИРИ

(ГЛАВА 4. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ПЕТРОМАГНИТНОЙ МОДЕЛИ СУБАЭРАЛЬНОЙ ФОРМАЦИИ СИБИРИ?)

Уникальность объекта - две известных модели на территории Сибири и сибирская модель (наложение первых двух). Петромагнитными исследованиями Сибирской субаэральной формации выявлена уникальность сибирских лессово-почвенных отложений Сибирской субаэральной формации по механизму фиксации палеоклиматических колебанийого сигнала и изменений обстановок осадконакопления в магнитных свойствах изученных осадковлессово-почвенных серий, о. Эта уникальность обусловленная 2 двумя фактами.

1) Первый заключается в том, что Нна территории Сибири зафиксированы два известных и противоположных друг другу механизма магнитной записи изменений палеоклимата - «аляскинский» и «китайский». Вероятно, такое сильной различие и такая большая амплитуда колебаний в магнитных свойствах лессово-почвенных серий объясняется следующими причинами: а), во-первых, положением Сибирской формации в центре Азиатского континента; б)во-вторых, сильным влиянием Монголо-Сибирской ячейки высокого давления, находящейся в непосредственной близости к изучаемой территории Сибири (~50 с.ш., ~100 в.д.); в) -третьих, расположением формации во внеледниковой зоне Сибири, но между но между двумя ледниковыми покровами: Новоземельско-Полярно-Уральским (северным), полупокровного, сетчатого и, чаще, горно-долинного характера (Зубаков, 1986; Mangerud et al., 1999; Астахов и др., 2000; Динамика..., 2002; Svendsen et al., 2004) и южными горно-долинными (Алтайскими, Саянскими) (Зубаков, 1986; Динамика..., 2002); г) в-четвертых, существованием, в силу особенностей рельефа, замкнутых межгорных котловин со своим микроклиматом.2-мя крупными северным (Зубаков, 1986; Mangerud et al., 1999; Астахов и др., 2000; Svendsen et al., 2004) и южным (горно-алтайским, саянскими) ледниками (Зубаков, 1986; Динамика.., 2002). «Аляскинская» модель в сибирских отложениях выражена гораздо сильнее «китайской», и по величинам и поведению магнитных характеристик близка к существующей на Аляске в аналогичных отложениях. Существенным оОтличием сибирских лессово-почвенных серий Сибири от аляскинских является их значительно более молодой возраст (~<1.5 млн. лет), : в пределах изученной территории нами не обнаружены отложения древнее нижнеплейстоценовыхэоплейстоценовых, тогда как начало лессоваяой аккумуляцияи на Аляске началось более 3 млн.л.н. Распространение «чистой» ветровой модели в Сибири ограничено южной частью Средней Сибири, на территории Северо-Минусинской и Рыбинской впадин ограниченныхой включающей территорию, с запада ограниченную Кузнецким Алатау, с востока - Восточным Саяном, с севера и юга расположенную в Северо-Минусинской и Красноярской и Рыбинской впадинах. Слабая, но явная «китайская» модель обнаружена в пределах изученной территории на западной окраине Сибирской формации в Барабинской низменности. Здесь, по сравнению с другими регионами земного шара, магнетизм подобных отложений намного слабее, а различия в магнитных свойствах лессов и палеопочв также не так сильны, как, например, на КЛП, тем не менее, но основные элементы «китайского» механизма (превышение магнитной восприимчивости палеопочв над лессовами и высокие значения FD - до 8-10%) установлены в трех разрезах без установленысомнения.

2) Второй факт, подтверждающий уникальность сибирских отложений, состоит в том, что Вв Сибири, на бльшей части изученной территории наблюдается «сибирский» механизм или суперпозиция двух известных механизмов, заключающаяся в изменении по «аляскинскому» типу», а FD- по «китайскому» - «сибирский» механизм типу». Эта территория включает Предалтайскую равнину, Новосибирское Приобье, Заобскую равнину, Северо-Кузнецкую равнину, Кузнецкую котловину - южную часть Западной Сибири, и Прибайкалье, находящееся уже в южной части Восточной Сибири. Этот механизм вариант записи палеоклиматического сигнала назван намипредлагается называть «сибирским» (Матасова и др., 2003; Matasova & Kazansky, 2004).

Почему «сибирский тип» магнитной записи климатического сигнала предлагается считать самостоятельным механизмом?

Во-первых, такое наложение моделей не является принадлежностью только Сибирского региона, подобный «гибридный» сигнал зафиксирован в нижнеплейстоценовых-эоплейстоценовых лессово-почвенных отложениях Аргентины (Bidegain et al., 2005) и Северной Америки (ХХХХGrimley et al., 2003),. Авторы этих исследований считают, что назрела необходимость разработки новой магнитоклиматической модели, объясняющей сложную магнитную запись климатических событий. В качестве такой модели и предлагается «сибирская».

нигде в мире нет не зафиксировано, пока, такого четкого наложения двух моделей. По литературным данным, кроме регионов с 2-мя явными типами магнитной записи «китайской» и «аляскинской», существуют лессово-почвенные серии, в которых магнитные свойства не проявляют никаких закономерностей, не зависят от литологии и, соответственно, не попадают ни под один из известных механизмов формирования магнитных свойств под влиянием климатических колебаний. Это, например, лессово-почвенные отложения Польши (Nawrocki, 1992), Пакистана (Akram & Yoshida, 1997), Аргентины (Orgeira et al., 1998), встречаются такие отложения в пределах внутриконтинентальной Североамериканской лессовой формации (Grimley et al, 2003). Возможно, при проведении более полного комплекса петромагнитных исследований в рамках предложенного нами подхода (измерения FD, оценки эффективного размера магнитных зерен, параметров магнитной жесткости и т.д.) и здесь обнаружится наложениеудастся дифференцировать вкалад каждогодвух механизмаов.

Достаточно Ччеткая картина наложения сочетания двух механизмов в Сибири, возможно, объясняется географическим положением Сибирской субаэральной формации в центре огромного Евроазиатского континента. Подобное положение занимают и внутриконтинентальные лессы Северной Америки, но, по сравнению с сибирской формацией, они смещены к южным широтам (35°- 45° с.ш.). Остальные лессовые образования на земном шаре сформировались под мощным воздействием воздушных масс, формирующихся над океаническим пространством. Таким образом, область распространения сибирских лессов находится в зоне современного резкоконтинентального и экстраконтинентального климата, и в среднем-позднем плейстоцене, вероятно, находилась там же. Этот факт не исключает возможности появления в других регионах мира подобных магнитных записей с наложением 2-х механизмов, но в Сибири этот тип регистрации палеоклиматических колебаний был обнаружен впервые.

Во-вторых, области существования «чистых» моделей в Сибири имеют очень ограниченное распространение, гораздо бльшую территорию занимают лессово-почвенные образования, в которых зафиксирован смешанный тип магнитной фиксации палеоклиматических колебаний. Внутри этой территории возможно подразделение на сильную «сибирскую» с высоким вкладом «китайского» компонента, сильную «сибирскую» с низким вкладом «китайского» компонента и слабую «сибирскиесибирскую» модели. Каждая из них характеризуется своим набором диапазоном изменения магнитных параметров, которые не перекрываются, что позволило провести детальные палеоклиматические реконструкции, на качественном уровне совпадающие с палеоботаническими (реконструкции растительности) и палеопедологическими (реконструкциями почвенного покрова) (Динамика..., 2002) (рис. 6, 7). (рис.10 - карта с областями и палинол.реконстр.).

В-третьих, в основу «сибирской» модели предлагается поместить базовый параметр, отличный от двух известных механизмов. На основании сильной «сибирской» записи по двум видам по параметрам и FDмагнитной восприимчивости палеоклиматические реконструкции можно проводить с таким же успехом, как и в «китайской» или «аляскинской» моделях, но в слабой «сибирской» модели, особенно для верхних стратиграфических горизонтов, использование магнитной восприимчивости и/или FD проблематично. и не всегда приводит к положительному результату. Результаты наших исследований вместе с анализом литературных данных показали, что существует показательмагнитный параметр, «работающий» в любых моделях при любых условиях и четко отражающий литологию лессово-почвенных отложений. Во всех Нотложениях, независимо от палеоклиматических, ландшафтных, палеогеографических и других условий осадкообразования, независимо от постседиментационных преобразований в любых частях земного шара при всех известных механизмах формирования магнитных свойств (в том числе и слабой «сибирской» модели) в лессовых толщах средний (эффективный) размер магнитных частиц увеличивается, в палеопочвенных палеопочвах горизонтах уменьшается. При этом, лЛессово-почвенные отложения китайского типа характеризуются самыми малыми размерами магнитных зерен, и этот показатель увеличивается (зерно укрупняется) по направлению к «аляскинской» модели, через «сибирскую». Механизм, формирующий в лессах и палеопочвах ансамбль магнитных зерен по размерам, един для всех отложений этого типа на земном шаре, и его конкретное действие в конкретном месте обусловлено, несомненно, как глобальными климатическими колебаниями в масштабах планеты, так и местными локальными условиями, включающими флуктуации палеомикроклимата, местные палеогеографические, геоморфологические, геохимические и другие. условия лессонакопления и почвообразования. Совокупность действующих факторов определяет преобладающие размеры частиц магнитных минералов, полуколичественные оценки которых могут быть получены из соотношений магнитных параметров /SIRM, /ARM и, SIRM/ARM. Отношение /SIRM Первое отношение адекватно отражает размеры магнитных зерен в “аляскинской” и сильных “сибирских” моделях, SIRM/ARMпоследнее - в слабой “сибирской” и “китайской” моделях. Отношение /ARM эффективно работает во всех отложениях с любыми размерами магнитных зерен, поскольку в крупнозернистых аляскинского типа осадках ARM «работает» как концентрационный параметр, и тогда поведение /ARM не отличается от /SIRM, а в мелкозернистых - отложениях вариациикак структурный /ARM совпадают с SIRM/ARM. Более “выразительно” SIRM/ARM ведет себя в наиболее тонкозернистых отложениях, в которых преобладают мелкие ОД-зерна размера, близкого к переходному к СПМ состоянию. Таким образом, эЭффективный размер магнитного зерна в лессово-почвенных отложениях, оцениваемый по /ARM, предлагается в качестве базового параметра для единой модели формирования магнитных свойств субаэральных отложений с целью реконструкции природной среды и палеоклиматических условий лессонакопления и почвообразования. Получение необходимой информации для построения единой модели требует создание унифицированного банка данных магнитных свойств, в особенности, структурно-зависимых чувствительных магнитных характеристик, по всем лессово-почвенным отложениям земного шара, поскольку на сегодняшний день литературные данные представляют собой совершенно разнородную, плохо поддающуюся систематизации информацию.

Корреляция Сопоставление вариаций петромагнитных параметров с непрерывными климатическими летописями (океанической кислородно-изотопной кривой, кривой инсоляциии и изменением содержанием биогенного кремнезема в байкальских донных осадках). Возможность палеоклиматических реконструкций по магнитным записям в лессово-почвенных последовательностях мира обычно доказываетсядоказана корреляцией изменений различных магнитных параметров с изменениями 18О18океанической кислородно-изотопной кривой, с кривой инсоляции и другими индикаторами климатических колебаний (Heller &, Evans, 1995; Chlachula et al., 1997; Fang et al., 1999; Lagroix &, Banerjee, 2002 и др.). Используя дополнительно различные магнитные и гранулометрические параметры, можно существенно расширить возможности палеоклиматических реконструкций. Корреляционный анализ магнитных записей в континентальных лессово-почвенных отложениях, вариаций 18О в тихоокеаническихских осадках и биогенных записей в донных отложениях оз.Байкал, признанных наиболее полными, детальными и высокоразрешающими записями изменения окружающей среды и климата для континентов Северного полушария (Кузьмин и др., 2001), показал, что  По сибирским субаэральным отложениям подобные корреляции впервые были проведены на одном из разрезов Средней Сибири с «аляскинским» механизмом - Куртак И.Хлакулой с соавторами (Chlachula et al., 1998). Но поскольку чистый “аляскинский” механизм не является типичным для Сибирской субаэральной формации, возможности палеоклиматических реконструкций по магнитным свойствам лессов и палеопочв, формирующихся по смешанной “сибирской” модели, гораздо шире, чем это было показано И. Хлакулой с соавторами.

Доказательства этого утверждения приведены на рис. 11 - коррел. с ксл.-из. кр., инсол., Байкал, магн.пар.). Из рисунка видно, что все магнитные и гранулометрические параметры по корреляции с общепринятыми индикаторами климата распадаются на две группы, о, одна из которых них тесно связана с периодами похолоданий, другая с периодами потеплений. Первая группа - это концентрационно-зависимые магнитные параметры и показатели гранулометрического состава, связанные с крупнозернистыми фракциями; вторая - это структурно-чувствительные магнитные характеристики и показатели мелкозернистых фракций. Расширение возможностей реконструкций природной среды по магнитным свойствам сибирских отложений по сравнению с традиционными корреляциями заключается в детальном описании (пока на качественном уровне) палеоклиматических флуктуаций и палеогеографических условий внутри крупных климатических периодов и потепления, и похолодания.Таким образом, если по магнитным записям в лессово-почвенных отложениях китайского типа можно детально реконструировать климат теплых эпох, а в отложениях аляскинского типа - климат ледниковий, то по изменениямх магнитных характеристик сибирских отложений, формировавшихся по «сибирскому» механизму, возможно и то, и другое, и, кроме того, дополнительно фиксировать мелкие флуктуации климата (кратковременные похолодания на фоне общего потепления и наоборот), рис. **.) (рис. 8).

Состав магнитной фракции как индикатор изменения климата. Состав магнитной фракции лессово-почвенных образований, соотношение различных магнитных минералов, степень их измененности (окисления) являются факторами, отражающими изменения физико-химических условий осадконакопления и постгенетических преобразований, т.е. функцией природной среды и климата. Все магнитные минералы, присутствие которых установлено в сибирских отложениях, могут быть как терригенного происхождения, так и аутигенного происхождения. Новообразование магнитных минералов способствует возникновению химической намагниченности, повышающей фактор Qn, по сравнению с отложениями с чистой детритной намагниченностью. Все палеопочвы Сибирской формации характеризуются повышенными значениями Qn (табл.1), за исключением ископаемых почв в отложениях «аляскинского» типа (Средняя Сибирь). Величина Qn на качественном уровне характеризует интенсивность (био)химических постгенетических процессов под воздействием климатических условий. Из явной тенденции увеличения Qn, даже в лессовых толщах, от 1-ой к 3-4 провинциям следует, что Qn можно использовать в первом приближении оценкой интенсивности педогенных процессов. Этот вывод подтверждается и четкой тенденцией явного превышения средних значений Qn палеопочв над Qn лессов. Поведение S и Qn по глубине отложений и по площади их распространения обратнопропорционально, в большинстве случаев с коэффициентами корреляции >-0.6, т.е. доля высококоэрцитивных минералов (по S), преимущественно аутигенного происхождения (по Q) в сибирских отложениях увеличивается в направлении к «китайской» модели с более теплым и влажным климатом. Такой же вывод следует из анализа коэрцитивных параметров. Наибольшие значения Hcr, Hс, а следовательно, и бльшее количество магнитожестких минералов, характерны, с одной стороны, для палеопочв по сравнению с лессами, с другой стороны, для отложений со слабой “сибирской” моделью, т.е. с наиболее мягким климатом. Этот факт находится в полной противоположности с аналогичными результатами по КЛП, где по мере продвижения на юго-восток, в направлении повышения средних температур и влажности (за исключением самой крайней юго-восточной части) увеличивается производство аутигенных низкокоэрцитивных минералов (магнетита, маггемита) и значения коэрцитивных параметров Hcr, Hс выше в лессах, чем в палеопочвах. Таким образом, “смягчение” климатических условий в Сибири приводит к образованию в лессово-почвенных сериях высококоэрцитивных минералов (гематит, гетит), в отличие от “китайского” варианта. Этот вывод имеет очень серьезное значение для выяснения главных различий в механизмах записи палеоклиматического сигнала и условий лессонакопления и почвообразования в разных регионах земного шара. И второй существенный вывод заключается в том, что, несмотря на практический одинаковый состав магнитной фракции во всех известных лессово-почвенных сериях мира, более детальные исследования магнитной фракции дополнение к идентификации магнитных минералов установление их соотношений и размерности магнитных частиц) также позволят выявлять изменения климата независимо от географического положения лессово-почвенных образований

Изменение эффективных размеров магнитных зерен в лессах и почвах, как изменение интенсивности палеоветров и расстояния до источника сноса и как качественная (полуколичественная) оценка степени педогенеза. Установленные закономерности в изменениях относительных размеров магнитных зерен сводятся к: 1)  уменьшению эффективного размера магнитного зерна в лессах и палеопочвах от первой к четвертой провинции 1 к провинции 4 вместе с уменьшением концентрации магнитных минералов и 2) уменьшению размера магнитного зерна в палеопочвах и увеличению в лессовых толщах. С учетом других геологических данных (рельеф, обнаженность, сила и направление преобладающих ветров, сезонные водотоки, мощность отложений, состав магнитных минералов в горных породах, предполагаемых в качестве источника сноса) первая закономерность может использоваться для определения расстояния до областей сноса обломочного материала и изменения интенсивности ветров, приносящих продукты выветривания. С этой точки зрения, сильномагнитные отложения первой провинции 1 и чуть менее магнитные отложения второй провинции 2 сформировались при сильных ветрах и близких источниках сноса, в качестве которых могут служить горные сооружения Кузнецкого Алатау, Алтая, Саян и аллювиальные отложения рр. Енисей, Обь, Бия, Катунь, Белая. Высокие концентрации магнитных минералов и близкие размеры магнитных зерен в лессовых отложениях Л1 и Л2 свидетельствуют о постоянстве ветрового режима, источников сноса и деятельности рек на протяжении холодных периодов позднего плейстоцена (ОИС4, ОИС2). Расстояние до источников эолового сноса материала для для образования слабомагнитных отложений третьей провинции 3 и, особенно, очень слабомагнитных провинции 4 четвертой гораздо больше, чем для первой и второй провинций 1 и 2 и, судя по относительным размерам магнитных зерен и малой мощности отложений, дополнительные местные источники здесь не играли большой роли.

Сравнение значений FD-фактора, эффективного размера магнитных зерен в палеопочвах различных провинций показывает, что в позднем плейстоцене наибольшаяую интенсивность педогенных процессов в западной и юго-западной части формации в отвечает теплойую стадиию ОИС5. Менее интенсивны были процессы почвообразования в ОИС3. Самым слабым педогенезом в позднем плейстоцене отличалась среднесибирская часть формации. Использование пПалеопедологическойая реконструкциия почвенного покрова в изученной части формации (Динамика..., 2002) далоа возможность оценить сопоставить значения FD для некоторые магнитные параметры с конкретныхм типовм ископаемых почвы: черноземы обыкновенные, черноземы выщелочные - FD>6%; черноземы выщелочные в сочетании с серыми лесными и дерновыми почвами - 3<FD<6%; дерновые, дерново-подзолистые, серые (бурые) лесные почвы - FD<3% (рис. 7***).

Общая закономерность, наблюдаемая во всех частях Сибирской субаэральной формации, заключается в снижении в педокомплексах по сравнению с лессовыми толщами, одновременно с концентрационными магнитными характеристиками, и эффективного размера магнитного зерна. Такая закономерность, вероятно, определяется влиянием различных климатических условий: в периоды похолоданий (лессонакопления) сильными ветрами приносился терригенный магнитный минерал, состоящий преимущественно из МД магнитных зерен, и в периоды потеплений (почвообразования) размер зерна уменьшался как за счет снижения ветровой деятельности, так и за счет вклада новообразованных в процессе педогенеза мелкозернистых ОД и СПМ магнитных минералов. По размерам магнитных зерен наиболее крупнозернистые лессовые отложения приурочены, в первую очередь, к долинам рек 1-го порядка - Обь и Енисей, затем, менее крупнозернистые, к долинам рек 2-го порядка - Бия, Катунь. Наиболее мелкое магнитное зерно содержат лессовые толщи по берегам малых рек (Иня, Тартас), либо на междуречье. Закономерность уменьшения магнитного зерна от сильных моделей («аляскинской» и «сибирской») к слабым («китайской» и слабой «сибирской») совпадает с изменениями концентрационных параметров, и обе тенденции объясняются, вероятно, близким расстоянием до источника сноса магнитного материала. Этими, скорее всего, дополнительными источниками обломочного и магнитного материала являются перевеянные аллювиальные, пойменные отложения, а также продукты выветривания частично обнажающегося скального основания рек в периоды сухого и холодного климата (ледниковья). В этом случае можно констатировать вклад деятельности рек в субаэральное накопление согласно их режиму, мощности и размерам. Отсюда следует, что по изменениям эффективных размеров магнитных зерен можно установить и изменения в основных характеристиках рек во времени. По крайнее мере, в позднем плейстоцене в периоды накопления лессовых толщ Л2 (ОИС4) и Л1(ОИС2) режимы всех рек на изученной территории существенно не менялись.

На эффективный размер магнитного зерна в палеопочвах влияют, в основном, два процесса: 1) субаэральное накопление материнского субстрата, т.е. лессовых толщ с преимущественнно крупнозернистой магнитной фракцией и 2) почвоообразовательной (химической, физической, биохимической и биологической) переработкой лессов с новообразованием мелкозернистых ОД и СПМ магнитных минералов. Размеры магнитных частиц будут определяться преобладающим влиянием какого-то из этих (накопление, почвообразование) процессов. В бльшей части сибирских отложений палеопочвы П1, образовавшиеся в ОИС3 (менее теплую стадию позднего плейстоцена), по всем показателям имеют бльший эффективный размер магнитного зерна, чем в П2 (ОИС5), что говорит о большей интенсивности педогенных процессов в ОИС5 и, соответственно, о бльшей тепло- и влагообеспеченности в этот временной интервал. Сильная корреляционная зависимость между FD и составом гумуса (R>0.6-0.7), определяемым соотношением углерода гуминовых и фульвиокислот (Матасова, Казанский, 2005), а также между FD и общим содержанием органического углерода подтверждает возможность использования показателя количества педогенных СПМ-зерен как качественную оценку степени развития ископаемых почв.

Отражение в магнитной текстуре отложений преимущественных направлений палеоветров, склоновых и педогенных процессов в магнитной текстуре отложений.Направления AMS - преимущественные направления палеоветров в лессах, склоновых процессов в почвах, педогенные разрушения направлений в развитых почвах. Магнитная текстура лессовых отложений, определяемая Ээллипсоидом AMS лессовых отложений, во всех частях Сибирской субаэральной формации указывает наявляется типичную типичной осадочную осадочной плоскостной или линейно-плоскостной текстуру текстурой. Направления KmaxКмакс в лессах группируются вокруг Ззападного или Ю-Зюго-западного направления, совпадая с преимущественным направлением палеоветров в регионе (Москвитин, 1940). лессов с минимальной осью, группирующейся около среднего субвертикального направления, и с максимальной осью, расположенной в субгоризонтальной плоскости осадконакопления. Все направления максимальных осей эллипсоида AMS «размазаны» по окружности в субгоризонтальной плоскости, но их бльшая часть (более 60-70% в каждом случае) группируется в западном, северо-западном, юго-западном направлениях, совпадая с преимущественным направлением палеоветров в регионе (Москвитин, 1940). В некоторыхДовольно часто в лессовых толщах наблюдается вторая группа, тяготеющая к С-Зсеверо-западному либо Ююжному направлению, указывая показывая на вклад ветров других направлений (рис.5). две группы направлений Кmax, одна тяготеет к западному, другая - к южному, но в южной группе их гораздо меньше (до 40%). В горизонтах палеопочв наблюдаются два преимущественных вида магнитной текстуры: «лессовая» - плоскостная или линейно-плоскостная, унаследованная от материнских лессов, либо «педогенная» - хаотичная, без выраженной анизотропии. Последняя представляет собой результат педогенеза, в процессе которого образуются аутигенные мелкозернистые магнитные минералы с различной формой частиц и с хаотичным их расположением. Образование Производство новых магнитных таких частиц нарушает первичную лессовую (материнскую) магнитную текстуру, чем интенсивнее этот процесс, тем более разрушена первичная текстура. Поэтому в слаборазвитых палеопочвах П1 (ОИС3) частопервой провинции 1 встречается первичнаянаблюдается лессовая, почти ненарушенная осадочная магнитная текстура с довольно высокой степенью анизотропии. Во второй провинции 2 магнитная текстура нарушается только в палеопочве П2. В третьей и четвертой провинции 3и все палеопочвы имеют педогенную изотропную текстуру, а в провинции 4, кроме того, и в четвертой провинции даже лессовая текстура изменяется под воздействием педогенных процессов. Таким образом, степень нарушеннности магнитной текстуры лессово-почвенных отложений может служить качественной оценкой их педогенной переработки, и таким образом, фиксировать главный элемент «китайского» механизма формирования магнитных свойств отложений - интенсивность педогенеза. И наоборот, чем ярче проявлен «аляскинский» механизм в магнитных свойствах лессов (чистая «аляскинская», либо сильная «сибирская» модели), тем выше степень AMS, тем более явно выражена плоскостная магнитная текстура лессовых толщ, характерная для осадочных образований, тем определеннее группируются средние направления Kmaxмаксимальной оси вдоль направления палеоветров. Вероятно, в периоды похолоданий для областей с сильными механизмами формирования магнитных свойств были характерны более стабильные ветровые режимы (большая сила и выдержанное направление ветра). Для областей со слабыми механизмами, но со значительным вкладом «китайского» компонента, скорее всего, были характерны менее сильные нестабильные ветра с меняющимися направлениями.

Направления KminКмин используются для оценки интенсивности склоновых процессов (Lagroix, Banerjee, 2004), угла склона. В изученных сибирских отложениях отклонения среднего значения Кмин не превышают 7 от вертикального направления, что свидетельствует о пологих углах склонов и незначительных деформациях отложений без нарушения осадочной текстуры в результате склоновых процессов. Поэтому смену среднего направления KmaxКмакс при переходе от лессовых толщ к палеопочвам с лессовой текстурой (провинции 1, 2) следует рассматривать как изменение преобладающего направления ветра в регионе при переходе от похолодания к потеплению.Это явление наблюдается в сибирских палеопочвах П1, магнитные свойства которых сформировались под влиянием «сильных» механизмов - «сибирского» и «аляскинского». Отличие от лессовой анизотропии заключается в том, что, чаще всего, направления Кmax не совпадают с лессовыми и группируются в направлении С-Ю. Это может объясняться двумя причинами: либо сменой направления преобладающих ветров, либо склоновыми процессами (сползание по склону, кручение, поворот по рельефу склона). Но в последнем случае должно сместиться и направление минимальной оси Кmin (такие смещения используются для оценки угла склона (Lagroix & Banerjee, 2004), чего в большинстве случаев не наблюдается. По этой причине в интерпретации направлений, видимо, следует отдавать предпочтение первой причине - смене направления преобладающих ветров. Там, где по климатическим условиям времени формирования П1 представляет собой развитые мощные ископаемые почвы, например, в Кузнецкой котловине, их магнитная текстура нарушена новообразованием магнитных минералов, изотропна или обладает очень слабой анизотропией. В мощных, развитых, хорошо дифференцированных почвах П2 (ОИС5) почти везде, за исключением Средней Сибири, первичная магнитная текстура не сохранилась, эти почвы магнитно изотропны, с хаотичным распределением магнитных частиц. Таким образом отражается в формировании магнитных свойств элемент «китайского» механизма - интенсивный педогенез. Чем ярче проявлен «аляскинский» механизм в магнитных свойствах лессов (чистая «аляскинская», либо сильная «сибирская» модели), тем выше степень AMS, тем четче выражена плоскостная магнитная текстура лессовых толщ, характерная для осадочных образований, тем определеннее группируются средние направления максимальной оси вдоль направления палеоветров. Вероятно, в периоды похолоданий для областей с сильными механизмами формирования магнитных свойств были характерны более стабильные ветровые режимы (большая сила и выдержанное направление ветра). Для областей со слабыми механизмами, но со значительным вкладом «китайского» компонента, наоборот, скорее всего, были характерны нестабильные ветра с меняющимися направлениями и, вероятно, слабый педогенез даже в периоды лессонакопления.

ИтакТаким образом, определяющими причинами формирования магнитной осадочной плоскостной текстуры с преимущественными направлениями KmaxКmax являются 1) стабильность и высокая интенсивность ветровой деятельности; 2) субгоризонтальная поверхность осаждения обломочного и магнитного материала; 3) отсутствие интенсивных постседиментационных процессов, нарушающих первичную текстуру. Любые отклонения от типичной осадочной текстуры дают дополнительную палеогеографическую информацию для реконструирования изменений палеогеографической обстановки осадконакопления. информацию.

Дополнительные Петромагнитная информация, дополняющая визуальные геологические наблюдения. к визуальным геологическим исследованиям стратиграфические возможности: выделение палеопочв, подразделение на горизонты педокомплексов, идентификация лессовых горизонтов, выявление неоднородности лессовых толщ. Детальные высокоразрешающие магнитные записи палеоклиматических событий и изменчивости изменения условий осадконакопления дают дополнительную к визуальным и геологическим данным информацию. С помощью петромагнитных исследований возможно выделение палеопочв, не обнаруженных при визуальном обследовании обнажений; подразделение на горизонты педокомплексов; идентификация лессовых горизонтов; выявление степени неоднородности лессовых толщ. Приведены два примера.

1). Примером такого применения петромагнитных методов может служить вВыделение по магнитным свойствам самой молодой позднеплейстоценовой палеопочвы Л1п1 (14200±150 л.н.), находящейся в лессовой толще Л1 (Алексеева, Волков, 1969, Фирсов, Орлова, 1971). СЕе следы этой почвы прослежены В.С. Зыкиной при геологическом описании разреза Мраморный на Заобской холмистой равнине (Зыкина и др., 1981). В остальных частях изученных разрезах Сибирской лессовой формации эта почва (л1п1Л1п1) по геологическим данным на выявленаописаниям не обнаружена. Магнитные характеристики позволили По изменениям многих магнитным магнитных записямпараметров проследить возможное присутствие маломощные палеопочвы выделяются всего по двум-трем образцам. Тем не менее, возможное существование ископаемой почвы лЛ1п1 прослежено почти на всем протяжении Сибирской формации (рис.1). Довольно уверенно, пВо многим магнитным параметрам, она проявляется на Приобской увалистой равнине, в Кузнецкой котловине, на Северо-Кузнецкой равнине, в Барабинской низменности (Западная Сибирь), ее аналог - в Красноярской и Рыбинской впадинах (Средняя Сибирь) (рис.1). Выделение этой палеопочвы дает дополнительный маркирующий стратиграфический горизонт, уточняет скорости осадконакопления, разделяет вмещающую еего лессовую толщу на 2 горизонта и тем самым меняетдополняет климатическую реконструкциюированную климатическую ситуацию, добавляя в климатическом периоде похолодания - ледниковья (ОИС2) теплую подстадию. Отсутствие же этой почвы свидетельствует о стратиграфическом перерыве, который может и не идентифицироваться при визуальном описании.

Вторым примером2) детализации геологической информации является более подробное расчленение горизонтов педокомплексов, визуально не наблюдаемое. Такое расчленение производится также по комплексу магнитных параметров, но чаще для этой цели достаточно двух видов магнитной восприимчивости и FD, при условии высоких значений FD (>5%).

Еще один вариант использования магнитных характеристик в целях получения дополнительной геологической информации заключается в иИдентификациия некоторых стратиграфических горизонтов по специфическим магнитным свойствам. В частности, на Приобской равнине в одном из увалов (разрезе Белово, рис.1) обнаруженаверхняя часть лессовойая толщиа (Л4 (, ОИС8, ) обладающая бльшая верхняя часть которой обладает ярко выраженными переходными от лессов к палеопочвам магнитными характеристиками (рис.11), что свидетельствует ющими об ее образовании в более мягких климатических условиях по сравнению с другими лессовыми горизонтами. Подобное поведение магнитных характеристик обнаружено в самых нижних горизонтах лессов на Заобской холмистой равнине, Северо-Кузнецкой равнине, в Новосибирском Приобье. Эта лессовая толща по времени формирования соответствует ОИС8. Возможно, этот период характеризовался в Сибири более мягкими климатическими условиями, но, может быть, это явление имеет локальное значение, обусловленное местными особенностями климата, но не исключено, более вероятно, что такое поведение магнитных характеристик связано определенос положительным пиком инсоляции во вторую половину ОИС8 и имеет общий характер для Северного полушария в ОИС8.. К сожалению, в Сибири мало где сохранились среднеплейстоценовые отложения, а еще более редки данные по их точному возрасту, нОтносительное потепление климата в это время отмечается, например, появлением биогенного кремнезема в осадках оз. Байкал.о Одновозрастные лессовые горизонты КЛП и Аляски (ОИС8) также характеризуются переходными значениями магнитных параметров. Таким образом, можно предполагать, что сходные подобные по магнитным свойствам лессовые толщи, обнаруженные в других частях Сибирской субаэральной формации, сформировались в тот же временной интервал. При условии уточнения их возраста абсолютными геохронологическими методами подобное поведение магнитных характеристик обнаружено в самых нижних горизонтах лессов на Заобской холмистой равнине, на Северо-Кузнецкой равнине, в Новосибирском Приобье. Малое количество данных не позволяет с уверенностью идентифицировать эти лессовые толщи, как соответствующие ОИС8, но перспектива получения еще одного маркирующего горизонта в лессово-почвенных разрезах с расширением базы данных по магнитным свойствам таких последовательностей очевидна очевидна.

Гораздо сложнее обстоит дело с сильно неоднородными по своим магнитным свойствам лессовыми толщами. К ним относятся, например, верхний лессовый горизонт (Л1) увала на Приобской равнине (разрез Белово), средняя часть Л2 в Куртаке и верхняя часть Л3 в Татышеве (Средняя Сибирь) и Л2 в Новоразводной (Восточная Сибирь), верхняя часть Л2 в Новокузнецком разрезе. Изменчивость магнитных свойств здесь очень высока, что подтверждается резкими изменениями и гранулометрического состава. Причин может быть несколько, основными из них являются 1) короткие стратиграфические перерывы; 2) нестабильность условий осадконакопления, обусловленная местными локальными факторами (климатическими особенностями региона, к чему может относиться, например, влияние оз.Байкал в Прибайкалье или горных хребтов с ледниками - Саяны, Алтай); 3) периодическое появление и исчезновение дополнительных местных источников обломочного материала в зависимости от обнаженности и морфологии рельефа; 4) сильные постгенетические преобразования, изменяющие в большой степени первичные магнитные свойства лессовых образований, особенно вблизи границ с палеопочвами (криогенез, солифлюкция, склоновые сползания с вымыванием/вмыванием магнитной фракции, оглеение, выщелачивание, биотурбация). Крайним примером таких преобразований могут служить делювиальная толща и слой смешанного генезиса (с делювиальным компонентом) в разрезе Огурцово. Изменчивость магнитных свойств прослеживается в таких отложениях не только по концентрационным характеристикам, но и по многим другим, зависящим от состава (Q, S) и от эффективного размера магнитного зерна (FD, ARM, /SIRM и др.). Перспективность таких неоднородных по гранулометрическому составу и магнитным свойствам лессовых образований для палеоклиматических реконструкций менее очевидна, чем однородных толщ, но очевидна для палеогеографических построений. Но с установлением главной причины или причин неоднородности лессов посредством привлечения комплекса различных дополнительных методов (электронной микроскопии, Мессбауровской спектроскопии, геохимических методов, физического и математического моделирования) возможность палеоклиматических реконструкций и восстановления условий осадконакопления по таким лессам резко увеличивается.

ГЛАВА 5. Петромагнитные исследования в оценке загрязнений окружающей среды отходами горнорудного производства

В качестве объекта исследований было выбрано действующее хвостохранилище Салагаевский лог Салаирского горно-обогатительного комбината (г. Салаир, Кемеровская обл., вмещающее отходы обогащения барит-полиметаллических руд Салаирского рудного поля. Общий объем накопленных отходов – 30 млн.т. Общая площадь хвостохранилища 1.17 км2; из которых 0.646 км2 –приходится на гидроотвал, частично осушенный в северной части. Прилегающие к хвостохранилищу территории в господствующем направлении ветров подвержены влиянию эоловых наносов с поверхности техногенного тела (рис.12 - загрязнение). Визуально это проявляется в интенсивной запыленности почв и растительности к северо-востоку от хвостохранилища на расстояние первых километров. По геохимическим данным построена карта загрязнения почв вокруг техногенного озера а по комплексному показателю Сk (в %), сконструированному на основе средних концентраций двух элементов - Zn и Pb- с нормированием по фоновому содержанию в незагрязненных почвах и среднему в материале пыли (Бортникова и др., 2001). Петромагнитные исследования поверхностного слоя осадков выполнены по 16 радиальным профилям (118 образцов) и на глубину до 1.5 м от поверхности в 8 шурфах (117 образов).

Петромагнитные исследования поверхностного слоя (до глубины 1,5 м) показали, что е незагрязненной среде значения магнитных параметров и их распределение по вертикальному профилю почвы в целом отвечают таковым для серых лесных подзолистых почв суббореальной климатической зоны (Бабанин и др., 1995). На участках с высокой степенью загрязнения все концентрационно-чувствительные параметры в приповерхностном слое и гумусовом горизонте (до глубины 30 см) резко уменьшаются по сравнению с природной средой. за счет ветрового привноса техногенной пыли. Ниже глубины 20-30 см значения петромагнитные характеристики возвращаются к своим первоначальным значениям, характерным для незагрязненной среды.

Распределение петромагнитных параметров по площади подчиняется тем же закономерностям: все концентрационно-чувствительные параметры увеличиваются с расстоянием от гидроотвала, постепенно достигая значений, характерных для незагрязненной среды. В сильнозагрязненной северной зоне (подветренная сторона) расстояние, где магнитные параметры достигают естественных значений составляет от 800 до 1200 м от гидроотвала, в слабозагрязненных западной и восточной - 200-250 м, а в южной (наветренной), оно составляет от 50 до 150 м от границы гидроотвала. В составе магнитной фракции почвенного вещества природной незагрязненной среды термомагнитным анализом SIRM(T) установлен в качестве основного магнитного минерала магнетит. В магнитной фракции поверхностного слоя на территории, покрытой техногенной пылью, обнаружен только гематит.

Магнитные параметры, зависящие от размера зерна (ARM, FD, SIRM/ARM, FD/ARM) указывают на увеличение эффективного размера зерна с увеличением расстояния от гидроотвала и также достигают природных значений на различных расстояниях от его границ. Магнитная жесткость, наоборот уменьшается с расстоянием от источника загрязнения.

Такое поведение петромагнитных параметров, по всей вероятности, объясняется следующими причинами: 1) уменьшением общей концентрации магнитных минералов в единице объема поверхностного слоя за магнитного разубоживания немагнитным (или очень слабомагнитным) материалом хвостов, поступившим за счет ветрового переноса.; 2) сменой основного носителя намагниченности в приповерхностном почвенном слое с сильномагнитного ПОД Fe3O4 (или смеси ОД и МД зерен), содержащегося в природной среде на слабомагнитный СПМ/ОД Fe2O3, принесенного вместе с техногенной пылью. С увеличением расстояния до источника, поступление техногенной пыли уменьшатся и все магнитные параметры приобретают значения, типичные для естественной незагрязненной среды. Гематит, по-видимому, имеет химическое происхождение и является конечным продуктом разложения водных сульфатов железа (Fe(SO4)·7H2O, (Fe,Cu)(SO4) 5H2O, и др.) (Deer et al. 1966) при осушении периферийных частей гидроотвала. водные сульфаты, в свою очередь образуются при окислении пирита и/или марказита в теле хвостов; 3) уменьшением концентрации магнетита в поверхностном почвенном слое в результате окисления Fe3O4 до Fe2O3 с помощью H2SO4 получающейся при разложении пирита, содержащегося в хвостах (8FeS2 + 4Fe3O4+31O2 + 4H2O = 4Fe2(SO4)3 + 4H2SO4 +6Fe2O3).

Полученные данные свидетельствуют о том, что даже при техногенном загрязнении природной среды действуют те же два механизма, что и при формировании лессово-почвенных серий- а именно, ветровой механизм, обеспечивающий привнос нового магнитного минерала и химический, результатом которого является образование новых магнитных минералов и преобразование терригенных зерен.

Наибольший практический интерес представляют корреляционные соотношения между петромагнитными характеристиками и степенью техногенного загрязнения территории. В таблице 3 приведены коэффициенты корреляции магнитных характеристик и с содержанием свинца, цинка и общей степенью загрязненности территории Ck.

Таблица 3. Корреляция магнитных параметров и содержания тяжелых металлов по площади

полигона Салагаевский.

Магнитные параметры Металлы *
Q 1/NRM 1/KLF FD 1/SIRM 1/S fd/arm Pb Zn Ck
1/ARM 0.17 0.32 0.61 -0.01 0.58 -0.01 0.91 0.44 0.53 0.5
Q 0.42 -0.18 -0.19 -0.06 -0.15 -0.02 -0.28 -0.28 -0.29
1/NRM 0.61 -0.13 0.46 0.01 0.18 0.02 0.04 0.04
1/KLF 0.05 0.83 0.14 0.61 0.49 0.48 0.5
FD 0.16 0.04 0.25 0.14 0.20 0.17
1/SIRM 0.12 0.58 0.53 0.51 0.53
1/S 0.02 -0.02 -0.01 -0.01
fd/arm 0.51 0.64 0.58

Примечание: *- Ck (%) - комплексный показатель загрязнения по Pb и Zn (Бортникова, 2001).

Очевидно, что петромагнитные параметры обладают избирательной чувствительностью к содержанию свинца и цинка: концентрационные параметры более надежно отражают содержание свинца в почве, структурные параметры более чувствительны к цинку. Для экспресс-оценки степени техногенного загрязнения территории горнорудных объектов можно использовать параметры 1/SIRM (общее загрязнение и загрязнение свинцом) и FD/ARM (общее загрязнение и загрязнение цинком). Для детальной экспертизы загрязненной территории можно на каждом конкретном объекте сконструировать комплексный магнитный показатель загрязнения на основе корреляции магнитных параметров с геохимическими данными по системам контрольных профилей по глубине и по площади.

Таким образом, петромагнитные параметры осадков на территории объектов горнорудной промышленности несут закономерную информацию о степени техногенного загрязнения этих осадков. Эти закономерности сохраняются как по площади изучаемой территории, так и по глубине почвенного профиля. На основе корреляции магнитных параметров и абсолютных содержаний тяжелых металлов в почвах возможны приближенные количественные оценки степени загрязнения и размеров области загрязнения почвенного покрова вокруг техногенного источника данного типа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является авторская концепция, обобщающая, уточняющая и развивающая современные представления о процессах формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей Сибирской субаэральной формации, на основе которой предложена «сибирская» модель фиксации изменений природной среды и палеоклимата в магнитных свойствах субаэральных отложений, проявляющаяся на большей части изученной территории. Модель представляет собой суперпозицию двух известных типов магнитной записи палеоклиматического сигнала: а) «аляскинского» - ветрового и б) «китайского» - педогенного. Величина изменяется в ней по «аляскинскому» типу, а величина FD - по «китайскому». Такое поведение магнитных характеристик обнаружено впервые, т.е. впервые обнаружен переходный механизм формирования магнитных свойств лессово-почвенных серий, позволяющий связать два известных типа фиксации палеоклиматического сигнала в единую модель.

В качестве базового параметра в единой модели предложено использовать эффективный размер магнитного зерна, одинаковым образом изменяющийся при действии любого из механизмов формирования магнитных свойств лессово-почвенных отложений. Уменьшение эффективного размера магнитного зерна в ископаемых почвах и его увеличение в лессовых толщах отражает глобальные изменения климата в Северном полушарии. Наложение двух механизмов в рамках предложенной концепции объясняет все многообразие магнитных свойств лессово-почвенных отложений на территории Сибири, при этом «аляскинский» и «китайский» механизмы оказываются крайними членами ряда. В случае «аляскинского» механизма сводится практически к нулю действие «педогенного» фактора, в случае «китайского» - ветровой привнос материала почти постоянен в лессовые и почвенные горизонты, а изменение магнитных свойств осадков определяется действием «педогенной» составляющей. Степень выраженности того или иного механизма в общей модели определяется местными палеоклиматическими и палеогеографическими условиями. На основе предложенной модели, с учетом выполненных автором петромагнитных исследований и анализа литературных данных, установлены следующие общие закономерности климатически обусловленного изменения магнитных свойств лессово-почвенных серий от «аляскинского» механизма через «сибирский» к «китайскому»: 1) уменьшение размеров магнитных зерен, 2) увеличение количества аутигенных тонкодисперсных зерен педогенных магнитных минералов, 3) увеличение относительной концентрации высококоэрцитивных магнитных минералов, 4) возрастание роли парамагнитных (глинистых) минералов, 5) усиление химического выветривания по сравнению с физическим.

Закономерности изменения магнитных свойств в рамках одной модели от сильной до слабой обусловлены местными условиями осадконакопления и заключаются в 1) снижении концентрации магнитных минералов, 2) уменьшении различия в магнитных свойствах лессов и ископаемых почв, 3) уменьшении различий в составе магнитных минералов, 4) нарушении магнитной текстуры постседиментационными процессами.

Однако, многие вопросы, касающиеся формирования магнитных свойств лессово-почвенных отложений еще требуют дальнейшего изучения, в первую очередь, это получение петромагнитных данных в областях перехода между провинциями и регионами с различным типом записи климатического сигнала. В петромагнитном отношении эти области мало изучены, а такие данные чрезвычайно важны для усовершенствования и верификации авторской концепции. Не менее актуальным представляется комплексирование различных методов для повышения достоверности и разрешающей способности палеоклиматических реконструкций.

По мнению автора, Сибирский регион является ключевым для изучения изменений природной среды и климата внутриконтинентальной Азии по магнитным свойствам лессово-почвенных отложений, поскольку возможности «сибирской» модели для реконструкций палеосреды и климата шире и охватывают бльший диапазон изменения магнитных свойств (а, значит, и диапазон климатических изменений), чем в двух других известных моделях. Одно из направлений развития палеоклиматических реконструкций на основе изучения магнитных характеристик лессово-почвенных серий автор видит в создании банка петромагнитных данных, полученных по единой методике, по всем регионам земного шара. Полученные в работе результаты иллюстрируют эффективность такого подхода для решения палеоклиматических и палеогеографических задач.

Основным результатом работы является авторская концепция, обобщающая, уточняющая и развивающая современные представления о процессах формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей Сибирской субаэральной формации, на основе которой предложена «сибирская» модель фиксации изменений природной среды и палеоклимата в магнитных свойствах субаэральных отложений, проявляющаяся на большей части изученной территории. Модель представляет собой суперпозицию двух известных типов магнитной записи палеоклиматического сигнала: а) «аляскинского» - ветрового и б) «китайского» - педогенного. Величина изменяется в ней по «аляскинскому» типу, а величина FD - по «китайскому». Такое поведение магнитных характеристик в лессово-почвенных сериях обнаружено впервые. На базе разработанной концепции получены следующие результаты:

1). По совокупности магнитных параметров, характеризующих магнитные свойства лессово-почвенных отложений, и пространственно-временных закономерностей их поведения Сибирский регион подразделяется на 4 провинции, отличающиеся друг от друга по магнитным характеристикам и типу магнитной записи

Провинция 1. Наиболее магнитные отложения, магнитные свойства которых формировались по «аляскинскому» механизму (Средняя Сибирь, территория, ограниченная с запада Кузнецким Алатау, с востока и юга - горными хребтами Восточного и Западного Саяна);

Провинция 2. Магнитные свойства промежуточные между провинциями 1 и 3Среднемагнитные отложения. Сильная «сибирская» модель - суперпозиция двух механизмов с ярким проявлением особенностей каждого из них (Прибайкалье, Приобская увалистая равнина, Новосибирское Приобье, Предгорный Алтай);

Провинция 3. Магнитные свойства промежуточные между провинциями 2 и 4.Слабомагнитные отложения. Слабая «сибирская» модель - суперпозиция двух механизмов, каждый из которых проявлен достаточно слабо, поэтому при наложении получается «смазанная» картина (Кузнецкая котловина, Северо-Кузнецкая равнина, Заобская холмистая равнина).

Провинция 4. Самые слабомагнитные отложения, регистрирующие палеоклиматический сигнал по «китайской» модели, (западная окраина Сибирской субаэральной формации: - центральная часть Барабинскойая низменностиь).

2). Установлено, что в лессово-почвенных сериях Сибири состав магнитных минералов и концентрационные соотношения между ними отражают природные условия осадконакопления и диагенетические преобразований отложений, зависящие, в первую очередь, от климатических условий. Основными магнитными минералами являются магнетит, маггемит и гематит. В отличие от повсеместно присутствующих магнетита и маггемита, гематит, присутствует не везде, в частности, по результатам магнитных измерений он нае фиксируется в отложенияхлессах Средней Сибири (чистая «аляскинская» модель). Наибольшеее содержание гематита обнаружено в отложениях Барабинской равнины (чистая «китайская» модель) и Кузнецкой котловины (слабая «сибирская» модель). В ископаемых почвах, относительная концентрация гематита гораздозначительно больше, чем в лессовых отложенияхтолщах, что указывает на его преимущественно аутигенное происхождение. Во всех разрезах более древние ископаемые почвы отличаются бльшим содержанием гематита, чем молодые.

3). Совместный анализ петромагнитных и гранулометрических данных показал, что концентрационные магнитные параметры лессово-почвенных серий Сибири находятся в прямой зависимости от содержания крупнозернистых (песчаной и крупноалевритовой) фракций и, соответственно, в обратной - от содержания мелкозернистых (мелкоалевритовой и глинистой) фракций, что подтверждается тесной корреляционной связью между эффективным (средним) размером магнитных зерен, средним размером обломочных зерен и содержанием фракций. Наиболее крупные по магнитному зерну отложения выявлены в Средней Сибири, наиболее мелкозернистые - в Барабинской низменности и Кузнецкой котловине. Повсеместно в ископаемых почвах размер магнитных частиц меньше, чем в ненарушенных вторичными процессами и сохранивших первичную осадочную текстуру лессовых толщах. СнижениеУменьшение размера магнитного зерна в лессовых горизонтах в пределах одногом разрезае свидетельствует о постгенетических преобразованиях этих отложений. Резкое увеличение среднего размера магнитного зерна может указывать на появление дополнительных источников сноса обломочного материала. Эффективный размер зерен магнитных минералов является в большинстве случаев параметром, наиболее явно и четко отражающим литологию субаэральных отложений, включая и осадки смешанного генезиса, что позволяет использовать его в качестве базового параметра «сибирского» механизма фиксации изменений природной среды и палеоклимата в магнитных свойствах Сибирской субаэральной формации.

4). Исследования доменного состояния магнитных частиц позволяют рассматривать магнитную фракцию сибирских лессово-почвенных серий как ансамбль ОД, ПСД, МД и СПМ зерен, в котором в зависимости от географического положения отложений меняется соотношение зерен различного ДС. В бльшей степени меняется это соотношение в магнитной фракции палеопочв, где существенно различается количество ОД и СПМ зерен - зерен, имеющих наиболее вероятное аутигенное происхождение. Магнитная фракция в лессах более, чем на 90%, состоит из многодоменных зерен обломочного происхождения. Отличияе магнитной фракции лессово-почвенных отложений Сибири и Аляски заключается в присутствии в сибирских значительного количества маггемитагематита и СПМ зерен магнитных минералов. Отличия лессово-почвенных отложений Сибири и Китая заключаются в смещении в сторону укрупнения магнитного зерна и педогенном образовании суперпарамагнитного гематита в сибирских, а не магнетита и маггемита, как в китайских лессово-почвенных последовательностях. Выясненные различия между магнитными фракциями сибирских и других аналогичных отложений позволяют объяснить отличие магнитных свойств, формирующихся в рамках «сибирской», «китайской» и «аляскинской» моделей.

5). Изучение магнитной анизотропии показало, что ненарушенные лессовые образования обладают типичной осадочной магнитной текстурой с ориентировкой Kmax в преимущественном направлении палеоветров (З, Ю-З, С-З). Наиболее четко это направление выражено в наиболее магнитных отложениях (чистый «аляскинский», сильный «сибирский» тип). Слаборазвитые палеопочвы здесь наследуют лессовую магнитную текстуру. В развитых почвах воздействие педогенных процессов разрушает первичную текстуру, снижая AMS и нарушая преимущественные направления ориентировки. В лессовых отложениях, где увеличивается вклад «китайского» компонента и снижается вклад «аляскинского», AMS низка за счет вторичных преобразований отложений при общей сохранности осадочной текстуры (слабый «сибирский» и «китайский» механизм). В горизонтах палеопочв магнитная текстура изотропна. Таким образом, изучение магнитной анизотропии позволяет на качественно новом уровне оценивать климатические колебания, а именно - изменения направлений преобладающих палеоветров и степень переработки первичного лессового субстрата в ископаемых почвах, как показатель интенсивности педогенных процессов.

6). Авторская концепция формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей Сибирской субаэральной формации открывает широкие возможности для палеоклиматических реконструкций во внутриконтинентальной части Азии по магнитной записи в сибирских лессово-почвенных отложениях, что доказано корреляцией изменений петромагнитных параметров с океанической кислородно-изотопной кривой, с вариациями содержания биогенного кремнезема и диатомовых водорослей в донных осадках озера Байкал, геохимическими данными. Основным преимуществом данной концепции является то, что она дает более высокое разрешение для палеоклиматических построений, поскольку в ней одинаково детально регистрируются флуктуации климата внутри периодов ледниковий по концентрационным магнитным параметрам, как в «аляскинской» модели, так и внутри периодов потеплений по структурно-чувствительным магнитным характеристикам, как в «китайской» модели. Это позволяет более обоснованно выявлять климатические флуктуации различного ранга.

Однако, многие вопросы, касающиеся формирования магнитных свойств лессово-почвенных отложений еще требуют дальнейшего изучения, в первую очередь, это получение петромагнитных данных в областях перехода между провинциями и регионами с различным типом записи климатического сигнала. В петромагнитном отношении эти области совершенно немало изучены, а такие данные чрезвычайно важны для усовершенствования и верификации авторской концепции. Не менее актуальным представляется комплексирование различных методов для повышения достоверности и разрешающей способности палеоклиматических реконструкций. Комплекс методов, дополнительно к петромагнитному, должен включать аналитические методы: геохимические, электронно-микроскопические, методы Мёссбауэровской и ИК спектроскопии, как это в настоящее время проводится на Китайском лессовом плато.

По мнению автора, Сибирский регион является ключевым для изучения изменений природной среды и климата внутриконтинентальной Азии по магнитным свойствам лессово-почвенных отложений, поскольку возможности «сибирской» модели для реконструкций палеосреды и климата шире и охватывают бльший диапазон изменения магнитных свойств (а, значит, и диапазон климатических изменений), чем в двух других известных моделях. Одно из направлений развития палеоклиматических реконструкций на основе изучения магнитных характеристик лессово-почвенных серий автор видит в создании банка петромагнитных данных, полученных по единой методике, по всем регионам земного шара. Полученные в работе результаты иллюстрируют эффективность такого подхода для решения палеоклиматических задач.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является разработанная концепция, обобщающая, уточняющая и развивающая современные представления о процессах формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей Сибирской субаэральной формации, на основе которой предложена «сибирская» модель фиксации изменений природной среды и палеоклимата в магнитных свойствах субаэральных отложений, проявляющаяся на большей части изученной территории. Эта модель представляет собой суперпозицию двух известных типов магнитной записи палеоклиматического сигнала: а) «аляскинского» - ветрового и б) «китайского» - педогенного. Величина изменяется в этой модели по «аляскинскому» типу, а величина FD - по «китайскому». На базе разработанной концепции получены следующие результаты:

1). По совокупности магнитных параметров, характеризующих магнитные свойства Сибирской лессово-почвенной формации, и пространственно-временных закономерностей их поведения Сибирский регион подразделяется на 4 провинции, отличающиеся друг от друга типом магнитной записи, отражающей изменений окружающей среды и климата.

Провинция 1. Наиболее магнитные отложения, магнитные свойства которых формировались по «аляскинскому» механизму (Средняя Сибирь, территория, ограниченная с запада Кузнецким Алатау, с востока - горными хребтами Восточного и Центрального Саяна);

Провинция 2. Сильная «сибирская» модель - суперпозиция двух механизмов с ярким проявлением особенностей каждого из них (Прибайкалье, Приобская увалистая равнина, Новосибирское Приобье, Предгорный Алтай);

Провинция 3. Слабая «сибирская» модель - суперпозиция двух механизмов, каждый из которых проявлен достаточно слабо, поэтому при наложении получается «смазанная» картина (Кузнецкая котловина, Северо-Кузнецкая равнина, Заобская холмистая равнина).

Провинция 4. Самые слабомагнитные отложения, регистрирующие палеоклиматический сигнал по «китайской» модели, (западная окраина Сибирской субаэральной формации: центральная часть Барабинской низменности).

2). Установлено, что состав магнитных минералов сибирских лессово-почвенных серий отражает природные условия осадконакопления и диагенетических преобразований отложений, зависящие, в первую очередь, от климатических условий (температуры, влажности, ветровой деятельности), а также от палеорельефа, состава, способа и дальности транспортировки выветрелого обломочного материала. Основными магнитными минералами установлены магнетит, маггемит и гематит. Гематит, в отличие от магнетита и маггемита, присутствует не везде, в частности, по магнитным измерениям его присутствие практически не установлено в лессовых отложениях Средней Сибири (чистая «аляскинская» модель). Самое большое содержание гематита обнаружено в субаэральных отложениях Барабинской равнины (чистая «китайская» модель) и Кузнецкой котловины (слабая «сибирская» модель). Гематита гораздо больше в ископаемых почвах, чем в лессовых отложениях, что указывает на его преимущественно аутигенное происхождение. Высокое содержание гематита наблюдается и в некоторых отложениях сильного «сибирского» типа, но только в почвенных горизонтах. Во всех отложениях более древние ископаемые почвы отличаются бльшим содержанием гематита, чем более молодые палеопочвы.

3). Совместный анализ петромагнитных и гранулометрических данных показал, что концентрационные магнитныепараметры сибирских лессово-почвенных серий находятся в прямой зависимости от содержания крупнозернистых (песчаной и крупноалевритовой) фракций и, соответственно, в обратной - от содержания мелкозернистых (мелкоалевритовой и глинистой) фракций, что подтверждается тесной корреляционной связью между эффективным (средним) размером магнитных зерен, средним размером обломочных зерен и количеством различных фракций. Наиболее крупные по магнитному зерну отложения выявлены в Средней Сибири, наиболее мелкозернистые - отложения Барабинской низменности и Кузнецкой котловины. Повсеместно размер магнитных частиц меньше в ископаемых почвах, чем в ненарушенных вторичными процессами и сохранивших первичную осадочную текстуру лессовых толщах. Снижение размера магнитного зерна в лессовых горизонтах в пределах одного разреза свидетельствует о постгенетических преобразованиях этих отложений. Резкое увеличение среднего размера магнитного зерна может указывать на появление дополнительных источников сноса обломочного материала. Эффективный размер зерен магнитных минералов является в большинстве случаев параметром, наиболее явно и четко отражающим литологию субаэральных отложений, включая и осадки смешанного генезиса, что позволяет использовать его в качестве базового параметра «сибирского» механизма фиксации изменений природной среды и палеоклимата в магнитных свойствах Сибирской субаэральной формации.

4). Исследования доменного состояния магнитных частиц позволяют рассматривать магнитную фракцию сибирских лессово-почвенных серий как ансамбль ОД, ПСД, МД и СПМ зерен, в котором в зависимости от географического положения отложений меняется соотношение зерен различного ДС. В бльшей степени меняется это соотношение в магнитной фракции палеопочв, где существенно различается количество ОД и СПМ зерен - зерен, имеющих наиболее вероятное аутигенное происхождение. Магнитная фракция в лессах более, чем на 90%, состоит из многодоменных зерен обломочного происхождения. Отличия магнитной фракции сибирских лессово-почвенных образований от аляскинских состоят в присутствии в сибирских значительного количества маггемита и СПМ зерен магнитных минералов. Отличия сибирских от китайских заключаются в смещении в сторону укрупнения магнитного зерна и педогенном образовании суперпарамагнитного гематита, а не магнетита и маггемита, как в китайских лессово-почвенных последовательностях. Выясненные различия между магнитными фракциями сибирских и других аналогичных отложений позволяют объяснить отличие магнитных свойств, формирующихся в рамках «сибирской», «китайской» и «аляскинской» моделей.

5). Изучение магнитной анизотропии показало, что ненарушенные лессовые образования обладают типичной осадочной магнитной текстурой с ориентировкой магнитных зерен в преимущественном направлении палеоветров в Сибири (З, Ю-З, С-З). Наиболее четко это направление выражено в наиболее магнитных отложениях (чистый «аляскинский», сильный «сибирский» тип). Слаборазвитые палеопочвы здесь наследуют лессовую магнитную текстуру. В развитых почвах воздействие педогенных процессов разрушает первичную текстуру, снижая AMS и нарушая преимущественные направления ориентировки магнитных зерен. В лессовых отложениях, где увеличивается вклад «китайского» компонента и снижается «аляскинского», анизотропия низка за счет вторичных преобразований отложений при общей сохранности осадочной текстуры (слабый «сибирский» и «китайский» механизм). В горизонтах палеопочв здесь наблюдается хаотическая магнитная текстура. Таким образом, изучение магнитной анизотропии позволяет на качественно новом уровне оценивать климатические колебания, а именно - изменения направлений преобладающих палеоветров и степень переработки первичного лессового субстрата в ископаемых почвах, как показатель интенсивности педогенных процессов.

6). Авторская концепция формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей Сибирской субаэральной формации открывает широкие возможности для палеоклиматических реконструкций во внутриконтинентальной части Азии по магнитной записи в сибирских лессово-почвенных отложениях, что доказано корреляцией изменений петромагнитных параметров с океанической кислородно-изотопной кривой, с вариациями содержания биогенного кремнезема и диатомовых водорослей в донных осадках озера Байкал, геохимическими данными. Основным преимуществом данной концепции является то, что она дает более высокое разрешение для палеоклиматических построений, поскольку в ней одинаково детально регистрируются флуктуации климата внутри периодов ледниковий по концентрационным магнитным параметрам, как в «аляскинской» модели, так и внутри периодов потеплений по структурно-чувствительным магнитным характеристикам, как в «китайской» модели. Это позволяет более обоснованно выявлять климатические флуктуации различного ранга.

Однако, многие вопросы, касающиеся формирования магнитных свойств лессово-почвенных отложений еще требуют дальнейшего изучения, в первую очередь, это получение петромагнитных данных в областях перехода между провинциями и регионами с различным типом записи климатического сигнала. В петромагнитном отношении эти области совершенно не изучены, а эти данные чрезвычайно важны для усовершенствования и верификации авторской концепции. Не менее актуальным представляется комплексирование различных методов для повышения достоверности и разрешающей способности палеоклиматических реконструкций. Комплекс методов, дополнительно к петромагнитному, должен включать аналитические методы: геохимические, электронно-микроскопические, методы Мёссбауэровской и ИК спектроскопии и др., как это в настоящее время проводится на Китайском лессовом плато.

По мнению автора, Сибирский регион является ключевым для изучения изменений природной среды и климата внутриконтинентальной Азии по магнитным свойствам лессово-почвенных отложений, поскольку возможности «сибирской» модели для реконструкций палеосреды и климата шире и охватывают бльший диапазон изменения магнитных свойств (а, значит, и диапазон климатических изменений), чем в двух других известных моделях. Одно из направлений развития палеоклиматических реконструкций на основе изучения магнитных характеристик лессово-почвенных серий автор видит в создании банка петромагнитных данных, полученных по единой методике, по всем регионам земного шара. Полученные в работе результаты иллюстрируют эффективность такого подхода для решения палеоклиматических задач.Основным результатом работы является разработанная концепция, обобщающая, уточняющая и развивающая современные представления о процессах формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей Сибирской субаэральной формации, на основе которой предложена «сибирская» модель фиксации изменений природной среды и палеоклимата в магнитных свойствах Сибирской субаэральныхой формацииотложений, проявляющаяся на большей части изученной территории. Эта модель представляет собой суперпозицию двух известных типов магнитной записи палеоклиматического сигнала: а) «аляскинского» - ветрового и б) «китайского» - педогенного. Общая магнитная восприимчивость изменяется в этой модели ведет себя по «аляскинскому» типу, а частотно-зависимая - по «китайскому». На базе разработанной концепции получены следующие результаты:

1). На основе анализаПо совокупности магнитных параметров, характеризующих магнитные свойства Сибирской лессово-почвенной формации, и пространственно-временных закономерностей их поведения Сибирский регион подразделяется на 4 провинции, отличающиеся друг от друга типом магнитной записи, отражающей измененияй окружающей среды и климата.

Провинция 1. Наиболее магнитные отложения, магнитные свойства которых формировались по «аляскинскому» механизму (Средняя Сибирь, территория, ограниченная с запада Кузнецким Алатау, с востока - горными хребтами Восточного и Центрального Саяна);

Провинция 2. Сильная «сибирская» модель - суперпозиция двух механизмов с ярким проявлением особенностей каждого из них (Прибайкалье, Приобская увалистая равнина, Новосибирское Приобье, Предгорный Алтай);

Провинция 3. Слабая «сибирская» модель - суперпозиция двух механизмов, каждый из которых проявлен достаточно слабо, поэтому при наложении получается «смазанная» картина (Кузнецкая котловина, Присалаирье, Заобская холмистая равнина).

Провинция 4. Самые слабомагнитные отложения, регистрирующие палеоклиматический сигнал по «китайской» модели, (западная окраина Сибирской субаэральной формации: центральная часть Барабинской низменности).

2). Исследования Установлено, что состава магнитных минералов сибирских лессово-почвенных серий показали, что он отражает природные условия осадконакопления и диагенетических преобразований отложений, зависящие от палеогеографической обстановки и, в первую очередь, от климатических условий (, т.е. температуры, влажности, ветровой деятельности), а также от палеорельефа, и состава, расстояния, способа, и дальности транспортировки и состава выветрелого обломочного материала. Основным магнитным минералом, широко распространенным во всех частях Сибирской формации, установлен магнетит. Вторым по вкладу в магнитные свойства минералом является маггемит, который также обнаружен во всех сибирских лессово-почвенных отложениях. Еще один минерал магнитной фракции - гематит (возможно, гетит) установлен не везде, в частности, по магнитным измерениям гематит отсутствует в лессовых отложениях Средней Сибири (чистая «аляскинская» модель). Самое большое содержание гематита обнаружено в субаэральных отложениях Барабинской равнины (чистая «китайская» модель) и Кузнецкой котловины (слабая «сибирская» модель). Гематита гораздо больше в ископаемых почвах, чем в лессовых отложениях, что указывает на его преимущественно аутигенное происхождение. Высокое содержание гематита наблюдается и в некоторых отложениях сильного «сибирского» типа, но только в почвенных горизонтах. Во всех отложениях более древние ископаемые почвы отличаются бльшим содержанием гематита, чем более молодые палеопочвы.

3). Совместный анализ петромагнитных и гранулометрических данных показал, что магнитные свойства сибирских лессово-почвенных серий находятся в прямой зависимости от содержания крупнозернистых (песчаной и крупноалевритовой) фракций и, соответственно, в обратной - от содержания мелкозернистых (мелкоалевритовой и глинистой) фракций, (ПОДЧЕРКНУТОЕ НЕ ОЧЕНЬ ПОНЯТНО) что подтверждается тесной корреляционной связью между эффективным (средним) размером магнитных зерен, средним размером обломочных зерен и количеством различных фракций. Наиболее крупнозернистыми крупные по магнитныеому зернау выявлены в отложениях Средней Сибири, наиболее мелкиеозернистыми -– в отложениях Барабинской низменности и Кузнецкой котловины. Повсеместно, причем везде размер магнитных частиц меньше в ископаемых почвах, чем в лессовых толщах, ненарушенных вторичными процессами и сохранивших первичную осадочную текстуру лессовых толщах. Снижение размера магнитного зерна в лессовых горизонтах в пределах одного разреза свидетельствует о постгенетических преобразованиях этих отложений. Резкое увеличение среднего размера магнитного зерна может указывать на появление дополнительных источников сноса обломочного материала. Эффективный размер зерен магнитных минералов является в большинстве случаев параметром, наиболее явно и четко отражающим литологию субаэральных отложений, включая и осадки смешанного генезиса, что позволяет использовать его в качестве базового параметра «сибирского» механизма фиксации изменений природной среды и палеоклимата в магнитных свойствах Сибирской субаэральной формации.

4). Исследования доменного состояния магнитных частиц позволяют рассматривать магнитную фракцию сибирских лессово-почвенных серий как ансамбль ОД, ПСД, МД и СПМ зерен, в котором в зависимости от географического положения отложений меняется соотношение зерен различного ДС. В бльшей степени меняется это соотношение в магнитной фракции палеопочв, где существенно различается количество ОД и СПМ зерен - зерен, имеющих наиболее вероятное аутигенное происхождение. Магнитная фракция в лессах более, чем на 90%, состоит из многодоменных зерен обломочного происхождения. Отличия магнитной фракции сибирских лессово-почвенных образований от аляскинских состоят в присутствии в сибирских значительного количества маггемита и СПМ зерен магнитных минералов. Отличия сибирских от китайских заключаются в смещении в сторону укрупнения магнитного зерна и педогенном образовании суперпарамагнитного гематита, а не магнетита и маггемита, как в китайских лессово-почвенных последовательностях. Выясненные различия между магнитными фракциями сибирских и других аналогичных отложений позволяют объяснить отличие магнитных свойств, формирующихся в рамках «сибирской», «китайской» и «аляскинской» моделей.

5). Изучение магнитной анизотропии показало, что ненарушенные лессовые образования обладают типичной осадочной магнитной текстурой с ориентировкой магнитных зерен в преимущественном направлении палеоветров в Сибири (З, Ю-З, С-З). Наиболее четко это направление выражено в наиболее магнитных отложениях (чистый «аляскинский», сильный «сибирский» тип). Слаборазвитые палеопочвы здесь наследуют лессовую магнитную текстуру. В развитых почвах воздействие педогенных процессов разрушает первичную текстуру, снижая AMS и нарушая преимущественные направления ориентировки магнитных зерен. В лессовых отложениях, где увеличивается вклад «китайского» компонента и снижается «аляскинского», анизотропия низка за счет вторичных преобразований отложений при общей сохранности осадочной текстуры (слабый «сибирский» и «китайский» механизм). В горизонтах палеопочв здесь наблюдается хаотическая магнитная текстура. Таким образом, изучение магнитной анизотропии позволяет на качественно новом уровне оценивать климатические колебания, а именно - изменения направлений преобладающих палеоветров и степень переработки первичного лессового субстрата в ископаемых почвах, как показатель интенсивности педогенных процессов.

6). Авторская концепция формирования магнитных свойств лессово-почвенных последовательностей Сибирской субаэральной формации открывает широкие возможности для палеоклиматических реконструкций во внутриконтинентальной части Азии по магнитной записи в сибирских лессово-почвенных отложениях, что доказано корреляцией изменений петромагнитных параметров с океанической кислородно-изотопной кривой, с вариациями содержания биогенного кремнезема и диатомовых водорослей в донных осадках озера Байкал, геохимическими данными. Основным преимуществом данной концепции является то, что она дает более высокое разрешение для палеоклиматических построений, поскольку в ней одинаково детально регистрируются флуктуации климата внутри периодов ледниковий по концентрационным магнитным параметрам, как в «аляскинской» модели, так и внутри периодов потеплений по структурно-чувствительным магнитным характеристикам, как в «китайской» модели. Это позволяет более обоснованно выявлять климатические флуктуации различного ранга.

7). Исследования петромагнитных параметров осадков на территории объектов горнорудной промышленности показали, что они несут закономерную информацию о степени техногенного загрязнения этих осадков. Эти закономерности сохраняются как по площади изучаемой территории, так и по глубине почвенного профиля. На основе корреляции магнитных параметров и абсолютных содержаний тяжелых металлов в почвах возможны приближенные количественные оценки степени загрязнения и размеров области загрязнения почвенного покрова вокруг техногенного источника данного типа. Петромагнитные параметры обладают избирательной чувствительностью к содержанию свинца и цинка: концентрационные параметры более надежно отражают содержание свинца в почве, структурные параметры более чувствительны к цинку. Совпадение магнитных и геохимических аномалий дает возможность использовать петромагнитные параметры для экспресс-оценки степени техногенного загрязнения территории горнорудных объектов.

Однако, многие вопросы, касающиеся формирования магнитных свойств лессово-почвенных отложений еще требуют дальнейшего изучения, в первую очередь, это получение петромагнитных данных в областях перехода между провинциями и регионами с различным типом записи климатического сигнала. В петромагнитном отношении эти области совершенно не изучены, а эти данные чрезвычайно важны для усовершенствования и верификации авторской концепции. Не менее актуальным представляется комплексирование различных методов для повышения достоверности и разрешающей способности палеоклиматических реконструкций. Комплекс методов, дополнительно к петромагнитному, должен включать аналитические методы: геохимические, электронно-микроскопические, методы Мёссбауэровской и ИК спектроскопии и др., как это в настоящее время проводится на Китайском лессовом плато.

По мнению автора, Сибирский регион является ключевым для изучения изменений природной среды и климата внутриконтинентальной Азии по магнитным свойствам лессово-почвенных отложений, поскольку возможности «сибирской» модели для реконструкций палеосреды и климата шире и охватывают бльший диапазон изменения магнитных свойств (а, значит, и диапазон климатических изменений), чем в двух других известных моделях. Одно из направлений развития палеоклиматических реконструкций на основе изучения магнитных характеристик лессово-почвенных серий автор видит в создании унифицированного банка петромагнитных данных, полученных по единой методике по всем регионам земного шара. Полученные в работе результаты иллюстрируют эффективность такого подхода для решения палеоклиматических задач.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

  1. Поспелова Г.А., Куликова Л.С., Матасова Г.Г., Геомагнитные вариации, зафиксированные в позднеголоценовых отложениях реки Бердь // Проблемы изучения палеовековых вариаций магнитного поля Земли. - Владивосток, 1979. - С. 82-98.
  2. Казанский А.Ю., Зыкина В.С., Матасова Г.Г., Метелкин Д.В. Петромагнетизм лессово-почвенных разрезов позднего плейстоцена, как возможный метод реконструкции среды обитания древнего человека (на примере Бачатского разреза, Кузнецкая котловина) // Палеоэкология плейстоцена и культуры каменного века Северной Азии и сопредельных территорий. Т. 1. - Новосибирск: Изд-во ИАЭ СО РАН, 1998 а. - С. 199-208.
  3. Казанский А.Ю., Кравчинский В.А., Зыкина В.С., Матасова Г.Г., Метелкин Д.В. Возможности магнитных методов для выявления климатического сигнала в лессово-почвенных разрезах Сибири // Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена Сибири. - Новосибирск: Изд-во ИАЭ СО РАН, 1998 б. - С. 191-202.
  4. Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Петромагнитные характеристики опорного лессово-почвенного разреза Куртак (Средняя Сибирь) и их значение для палеоклиматических реконструкций // Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена Сибири. Вып. 2. - Новосибирск: ИАЭ СО РАН, 2000. - С. 313-331.
  5. Matasova G., Kazansky A., Jordanova N., Petrovsky E. Significance of magnetic anisotropy in studies of sedimentary environments of late Pleistocene loess/paleosoil sequences in Siberia // Geophysical Research Abstracts, Vol. 2, Palaeo, Rock, Environmental Magnetism, 2000. - Р. 216.
  6. Zhu R.X., Guo B., Ding Z.L., Guo Z.T., Kazansky A., Matasova G. Gauss-Matuyama polarity transition obtained from a loess section at Weinan, North-Central China // Chinese J. of Geophysics (Acta Geophysica Sinica). - 2000 а. - Vol. 43, N 5. - P. 621-634.
  7. Zhu Rixiang, Kazansky A., Matasova G., Guo Bin, Zykina V., Petrovsky E., Jordanova N. Rock-magnetic investigation of Siberia loess and its implication // Chinese Science Bulletin. - 2000 б. - Vol. 45, N 23. - P. 2192-2197.
  8. Matasova G., Petrovsky E., Jordanova N., Zykina V., Kapicka A. Magnetic study of Late Pleistocene loess/palaeosol sections from Siberia: palaeoenvironmental implications // Geophysical J. International. -, 2001 a. 147, N 2, 367-380
  9. Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С., Чиркин К.С. Реконструкция древней природной среды и палеоклимата магнитными методами на археологических памятниках Средней Западной Сибири // Археология, этнография и антропология Евразии. - 2001 б, № 3(7). - С. 2-16.
  10. Матасова Г.Г. Магнитные свойства лессово-почвенных отложений Западной и Средней Сибири как индикатор палеоклиматических колебаний // Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков: Материалы Всероссийской научной конф., посвященной 10-летию Российского фонда фундаментальных исследований, 1-4 октября 2002 г. Иркутск, Ин-т земной коры СО РАН. - Иркутск, 2002 а. - С. 516-517.
  11. Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Бортникова С.Б. Петромагнитные исследования окружающей среды, загрязненной отходами горнорудного предприятия (г.Салаир, Западная Сибирь) // Палеомагнетизм и магнетизм горных пород. Материалы семинара. Борок 19-22 октября 2002 г. - М: ГЕОС, 2002 б. - С. 56-58.
  12. Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Палеоклиматический сигнал в магнитный свойствах лессово-почвенных отложений Западной и Средней Сибири // Палеомагнетизм и магнетизм горных пород. Материалы семинара. Борок 19-22 октября 2002 г. - М: ГЕОС, 2002 в. - С. 55-56.
  13. Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Размер магнитного зерна в лессово-почвенных отложениях разреза Новокузнецкий (Кузнецкая котловина) как индикатор климатических колебаний // Основные закономерности глобальных и региональных изменений климата и природной среды в позднем кайнозое Сибири. Вып. 1. - Новосибирск: Изд-во ИАЭ СО РАН, 2002 г. - С. 323-337.
  14. Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Бортникова С.Б. Оценка загрязнения окружающей среды отходами горнорудного производства по результатам петромагнитных исследований (Салаирский ГОК, Кемеровская область) // Вестник Томского гос. ун-та. Сер. Науки о Земле (геология, география, метеорология, геодезия). Приложение: Мат. науч. конф., симп., школ, проводимых в ТГУ. - Томск, 2003 а. - N 3 (V). - С. 179-181.
  15. Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Гранулометрический состав и магнитные свойства позднеплейстоценовых субаэральных отложений Западной Сибири как отражение климатических колебаний (на примере опорного разреза Белово) // Вестник Томского гос. ун-та. Сер. Науки о Земле (геология, география, метеорология, геодезия). Приложение: Мат. науч. конф., симп., школ, проводимых в ТГУ. - Томск, 2003 б. - N 3 (I). - С. 112-115.
  16. Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Наложение "аляскинской" и "китайской" моделей записи палеоклимата в магнитных свойствах отложений верхнего и среднего плейстоцена на юге Западной Сибири // Геол. и геофиз. - 2003 в. - Т. 44, № 7. - С. 638-651.
  17. Kazansky A.Y., Matasova G.G., Zykina V.S. Paleoclimatic proxy data in magnetic properties of the Siberian loess-soil series: comparison with the Chinese Loess Plateau, Alaska and sediments of Lake Baikal // Berliner Palaobiologische Abhandlungen. Environmental Change in Central Asia: International Symposium, Freie Universitaet Berlin, Germany, March 10-15, 2003: Abstracts. - Berlin, 2003. - С. 53-55.
  18. Zhu R.X., Matasova G., Kazansky A., Zykina V., Sun J.M. Rock magnetic record of the last glacial-interglacial cycle from the Kurtak loess section, southern Siberia // Geophys. J. International. - 2003. - Vol. 152, N 2. - P. 335-343.
  19. Матасова Г.Г. Магнитные свойства лессово-почвенных отложений сибирской субаэральной формации // Палеомагнетизм и магнетизм горных пород: теория, практика и эксперимент: Материалы международного семинара, Казань, 3-7 ноября 2004 г. - Казань: Изд-во КГУ, 2004. - С. 306-311.
  20. Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Анизотропия магнитной восприимчивости лессово-почвенных отложений (на примере опорного разреза Белово, Западная Сибирь) // Физика Земли. - 2004. - № 2. - С. 50-65.
  21. Fedotov A., Kazansky A., Tomurhuu D., Matasova G., Ziborova G., Zheleznyakova T., Vorobyova S., Phedorin M., Goldberg E., Oyunchimeg T., Narantsetseg T., Vologina E., Yuldashev A., Kalugin I., Tomurtogoo O., Grachev M. A 1-Myr Record of Paleoclimates from Lake Khubsugul, Mongolia // Eos, Transactions, American Geophysical Union. - 2004. - Vol. 85, N 40. - P. 387-390.
  22. Matasova G.G., Kazansky A.Yu. Magnetic properties and magnetic fabrics of Pleistocene loess/palaeosol deposits along west-central Siberian transect and their palaeoclimatic implications. Глава в монографию: Martin Hernandez F., Lneburg C.M, Aubourg C, Jackson M. (eds) Magnetic Fabric: Methods and Applications. Chapter 12. Geological Society, London, Special Publications, 2004. - Vol. 238. - P. 145-173.
  23. Казанский А.Ю., Бобров В.В., Кривоногов С.К., Молодин В.А., Матасова Г.Г., Чемякина М.А. Оценка влияния хозяйственной деятельности древнего человека на природную среду по изменению естественных магнитных свойств (на примере Венгеровского археологического района Новосибирской области) // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий (Материалы Годовой сессии Института археологии и этнографии СО РАН 2005г.). - Новосибирск: Изд-во ИАЭ СО РАН, 2005. - Т. XI, часть I. - С. 313-317.
  24. Матасова Г.Г., Казанский А.Ю. Вклад парамагнитных минералов в магнитные свойства лессово-почвенных отложений Сибири (палеоклиматический аспект) // Физика Земли. - 2005. - № 9. - С. 81-89.
  25. Kazansky A. Matasova G. Variations in Loess and Palaeosol Magnetic Properties as Indicators of Palaeoclimatic Gradients in West- Central Siberia // Third International Conference Environmental Change in Central Asia, May 23rd till 27th, 2005, Ulaanbaatar, Mongolia: Extended Abstracts. Geographica Oekologica Journal of MOLARE Research Centre. - 2005. - Vol. 3. - P. 53-57
  26. Kazansky A.Y., Matasova G.G., Zhdanova A.I. Siberian Subaerial Realm - the Natural Magnetic Archive of Paleoclimatic Fluctuations in Central Asia // Regularities of the Structure and Evolution of Geospheres: Proceedings of VII International Interdisciplinary Scientific Symposium and International Geoscience Programme (IGCP-476). - Vladivostok, 2005. - P. 410-411.
  27. Matasova G.G.; Kazansky A.Y.; Bortnikova S.B.; Airijants A.A. The use of magnetic methods in an environmental study of areas polluted with non-magnetic wastes of the mining in industry (Salair region, Western Siberia, Russia) //Geochem: Exploration Environment., Analysis. - 2005. - Vol. 5. - P. 75-89.
  28. Матасова Г.Г. Казанский А.Ю. Бортникова С.Б. Айриянц А.А. Магнитные свойства осадков при техногенном загрязнении отходами горнорудного производства (Салаирский ГОК, Кемеровская обл.) // Геоэкология. - 2006. - № 1. - С. 33- 1.
  29. Казанский А.Ю., Матасова Г.Г., Козьмин Д.Г., Колямкин В.М., Шаталина Т.А. Петромагнитные характеристики опорного разреза Государев Лог (г. Красноярск) и их климатическая интерпретация // Исследование магнитных свойств горных пород. Сборник научных трудов памяти Л. Е. Шолпо. - Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 2006. - С. 48-55
  30. Казанский А.Ю., Рященко Т.Г., Матасова Г.Г., Акулова В.В., Ухова Н.Н. Петромагнетизм субаэральных отложений Прибайкалья (опорный разрез у п. Новоразводная, р-н г.Иркутска) // Геофизический журнал. - 2006. - Т. 28. - №5. - С. 1035-1047.
  31. Kazanskiy A., Matasova G. Magnetism of Siberian loess sediments as a tool for recognition of Late Pleistocene // Environmental Changes and Earth Surface Process in Semi-Arid and Temperate Areas. Abstracts of Joint International Symposium Ulaanbaatar, Урлах Эрдем, 2006. - P.30-32.

Поспелова Г.А., Куликова Л.С., Матасова Г.Г., Геомагнитные вариации, зафиксированные в позднеголоценовых отложениях реки Бердь // Проблемы изучения палеовековых вариаций магнитного поля Земли. - Владивосток, 1979., - Сстр. 82-98.

Казанский А.Ю., Зыкина В.С., Матасова Г.Г., Метелкин Д.В. Петромагнетизм лессово-почвенных разрезов позднего плейстоцена, как возможный метод реконструкции среды обитания древнего человека (на примере Бачатского разреза, Кузнецкая котловина) // Палеоэкология плейстоцена и культуры каменного века Северной Азии и сопредельных территорий. Т. 1,. - Новосибирск, : Изд-во ИАЭн-та археологии и этнографии СО РАН, 1998,. - С. 199-208.

Казанский А.Ю., Кравчинский В.А., Зыкина В.С., Матасова Г.Г., Метелкин Д.В. Возможности магнитных методов для выявления климатического сигнала в лессово- почвенных разрезах Сибири // Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена Сибири,. - Новосибирск, : Изд-во Ин-та археологии и этнографииАЭ СО РАН, 1998,. - С. 191-202.

. -:АЭ СО РАН. - С..., 2000 -Р Zhu R.X., Guo B., Ding Z.L., Guo Z.T., Kazansky A., Matasova G. Gauss-Matuyama polarity transition obtained from a loess section at Weinan, North-Central China // Chinese J. of Geophysics (Acta Geophysica Sinica), ). - 2000,. - Vol. 43, N 5,. - P. 621-634.

Zhu Rixiang, Kazansky A., Matasova G., Guo Bin, Zykina V., Petrovsky E., Jordanova N. Rock-magnetic investigation of Siberia loess and its implication // Chinese Science Bulletin,. - 2000,. - Vol. 45, N 23,. - P. 2192-2197.,

Matasova G., Kazansky A., Jordanova N., Petrovsky E. Significance of magnetic anisotropy in studies of sedimentary environments of late Pleistocene loess/paleosoil sequences in Siberia //Geophysical Research Abstracts, Volume 2, 2000 Palaeo, Rock, Environmental Magnetism. p.216.

Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Петромагнитные характеристики опорного лессово-почвенного разреза Куртак (Средняя Сибирь) и их значение для палеоклиматических реконструкций // Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена Сибири. Вып. 2, Новосибирск, Изд-во Ин-та археологии и этнографии, 2000, 313-331

Matasova G.G., Kazansky A.Y., Zykina V.S., Chirkin K.S. Magnetic Methods in Reconstruction of Paleoenvironments in Archaeological Localities of Central and West Siberia // Archaeology, Ethnology & Anthropology of Eurasia, 2001, N 3(7), p. 2-16, il., библиогр. 65, ISSN 1563-0102

Matasova G., Petrovsky E., Jordanova N., Zykina V., Kapicka A. Magnetic study of Late Pleistocene loess/palaeosol sections from Siberia: palaeoenvironmental implications // Geophysical J. International. -, 2001a,. 147, N 2, 367-380

Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С., Чиркин К.С. Реконструкция древней природной среды и палеоклимата магнитными методами на археологических памятниках Средней Западной Сибири // Археология, этнография и антропология Евразии. -, Новосибирск, 2001 б,, N № 3(7),. - С. 2-16.

. - Иркутск а. - С..Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Бортникова С.Б. Петромагнитные исследования окружающей среды, загрязненной отходами горнорудного предприятия (г.Салаир, Западная Сибирь) // Палеомагнетизм и магнетизм горных пород. Материалы семинара. Борок 19-22 октября 2002 г. -:б с. - С..56-58.

Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Палеоклиматический сигнал в магнитный свойствах лессово-почвенных отложений Западной и Средней Сибири // Палеомагнетизм и магнетизм горных пород. Материалы семинара. Борок 19-22 октября 2002 г. - :в. - С.с.56-58.

Матасова Г.Г. Магнитные свойства лессово-почвенных отложений Западной и Средней Сибири как индикатор палеоклиматических колебаний // Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков: Материалы Всероссийской научной конф., посвященной 10-летию Российского фонда фундаментальных исследований, 1-4 октября 2002 г., Иркутск, Ин-т земной коры СО РАН, 2002, 516-517

Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Размер магнитного зерна в лессово-почвенных отложениях разреза Новокузнецкий (Кузнецкая котловина) как индикатор климатических колебаний // Основные закономерности глобальных и региональных изменений климата и природной среды в позднем кайнозое Сибири,. Вып. 1. - Новосибирск, : Изд-во Ин-та археологии и этнографииАЭ СО РАН, 2002г,. Вып. 1, - С. 323-337.

. - Томск,. -. - С... - Томск, б. -. - С.. -. - Т.№. - С..Kazansky A.Y., Matasova G.G., Zykina V.S. Paleoclimatic proxy data in magnetic properties of the Siberian loess-soil series: comparison with the Chinese Loess Plateau, Alaska and sediments of Lake Baikal // Berliner Palaobiologische Abhandlungen. Environmental Change in Central Asia: International Symposium, Freie Universitaet Berlin, Germany, March 10-15, 2003: AbstracrtsAbstracts,. - Berlin, 2003,. - С. 53-55,.

Zhu R.X., Matasova G., Kazansky A., Zykina V., Sun J.M. Rock magnetic record of the last glacial-interglacial cycle from the Kurtak loess section, southern Siberia // Geophys. Journal J. International,. - 2003,. - Vol. 152, N 2,. - P. 335-343,.

Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Бортникова С.Б. Оценка загрязнения окружающей среды отходами горнорудного производства по результатам петромагнитных исследований (Салаирский ГОК, Кемеровская область) // Вестник Томского гос. ун-та. Сер. Науки о Земле (геология, география, метеорология, геодезия). Приложение: Мат. науч. конф., симп., школ, проводимых в ТГУ, 2003, N 3 (V), 179-181

Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Гранулометрический состав и магнитные свойства поздненеоплейстоценплейстоценовых субаэральных отложений Западной Сибири как отражение климатических колебаний (на примере опорного разреза Белово) // Вестник Томского гос. ун-та. Сер. Науки о Земле (геология, география, метеорология, геодезия). Приложение: Мат. науч. конф., симп., школ, проводимых в ТГУ, 2003, N 3 (I), 112-115,

Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Наложение "аляскинской" и "китайской" моделей записи палеоклимата в магнитных свойствах отложений верхнего и среднего неоплейстоценплейстоцена на юге Западной Сибири // Геол. и геофиз., 2003, 44, N 7, 638-651

Fedotov A., Kazansky A., Tomurhuu D., Matasova G., Ziborova G., Zheleznyakova T., Vorobyova S., Phedorin M., Goldberg E., Oyunchimeg T., Narantsetseg T., Vologina E., Yuldashev A., Kalugin I., Tomurtogoo O., Grachev M. A 1-Myr Record of Paleoclimates from Lake Khubsugul, Mongolia // Eos, Transactions, American Geophysical Union, 2004, 85, N 40, 387-390

Матасова Г.Г. Магнитные свойства лессово-почвенных отложений сибирской субаэральной формации // Палеомагнетизм и магнетизм горных пород: теория, практика и эксперимент: Материалы международного семинара, Казань, 3-7 ноября 2004 г.,. - Казань, : Изд-во Казанск. ун-таКГУ, 2004,. - С. 306-311.,

Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Зыкина В.С. Анизотропия магнитной восприимчивости лессово-почвенных отложений (на примере опорного разреза Белово, Западная Сибирь) // Физика Земли,. - 2004. -, N№ 2,. - С. 50-65,.

. -. - Vol.. - P..Matasova G.G. & Kazansky A.Yu. Magnetic properties and magnetic fabrics of Pleistocene loess/palaeosol deposits along west-central Siberian transect and their palaeoclimatic implications. Глава в монографию: Martin Hernandez F., Lneburg C.M, Aubourg C, Jackson M. (eds) Magnetic Fabric: Methods and Applications. Chapter 12. Geological Society, London, Special Publications, 2004,. - vVol.. 238,. - pP. 145-173.АнйАЭ. -. -№. - С.Kazansky A.Y., Matasova G.G., Zhdanova A.I. Siberian Subaerial Realm - the Natural Magnetic Archive of Paleoclimatic Fluctuations in Central Asia // Regularities of the Structure and Evolution of Geospheres: Proceedings of VII International Interdisciplinary Scientific Symposium and International Geoscience Programme (IGCP-476), Vladivostok, 2005, 410-411

UlaanbaatarVol.. -. - P..Матасова Г.Г., Казанский А.Ю. Вклад парамагнитных минералов в магнитные свойства лессово-почвенных отложений Сибири (палеоклиматический аспект) // Физика Земли, 2005, N 9, 81-89.

Matasova G.G.; Kazansky A.Y.; Bortnikova S.B.; Airijants A.A. The use of magnetic methods in an environmental study of areas polluted with non-magnetic wastes of the mining in industry (Salair region, Western Siberia, Russia) // "Geochem: Exploration Environment., Analysis. - 2005. - Vol. 5. - P. 75-89.

Матасова Г.Г. Казанский А.Ю. Бортникова С.Б. Айриянц А.А.
Магнитные свойства осадков при техногенном загрязнении отходами горнорудного производства (Салаирский ГОК, Кемеровская обл.) // Геоэкология. - 2006. - № 1. - С. 33-44.

Казанский А.Ю., Матасова Г.Г., Козьмин Д.Г., Колямкин В.М., Шаталина Т.А. Петромагнитные характеристики опорного разреза Государев Лог (г. Красноярск) и их климатическая интерпретация // Исследование магнитных свойств горных пород. Сборник научных трудов памяти Л. Е. Шолпо. - Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 2006. - С. 48-55.

// Исследование магнитных свойств горных пород. Сборник научных трудов памяти Л. Е. Шолпо. - Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета. - С. 48-55.Казанский А.Ю., Бобров В.В., Кривоногов С.К., Молодин В.А., Матасова Г.Г., Чемякина М.М. Оценка влияния хозяйственной деятельности древнего человека на природную среду по изменению естественых магнитных своств (на примере Венгеровского археологического района Новосибирской области) // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий (Материалы Годовой сессии Института археологии и этнографии СО РАН 2005г.). - Новосибирск: Изд-во Ин-та археологии и этнографии СО РАН, 2005.(принято к печати).

Kazansky A. Matasova G. Variations in Loess and Palaeosol Magnetic Properties as Indicators of Palaeoclimatic Gradients in West- Central Siberia // Third International Conference Environmental Change in Central Asia, May 23rd till 27th, 2005, Ulaanbator, Mongolia: Extended Abstracts. Geographica Oekologica Journal of MOLARE Research Centre. - 2005. - 3. - P. 53-57

Жданова А.И., Казанский А.Ю., Зольников И.Д., Матасова Г.Г., Гуськов С.А. Опыт фациально-генетического расчленения субаэральных отложений Новосибирского Приобья геолого-петромагнитыми методами на примере опорного разреза «Огурцово» // Геология и геофизика, 2006 (принято к печати).

30. Казанский А.Ю., Рященко Т.Г., Матасова Г.Г., Акулова В.В., Ухова Н.Н. Петромагнетизм субаэральных отложений Прибайкалья (опорный разрез у п. Новоразводная, р-н г.Иркутска) // Геофизический журнал. - 2006. - Т. 28. - №5. - С. 1035-1047.

31. Kazansky Matasova Ulaanbaatar 2006



 





<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.