Гранулометрический состав и магнитные свойства
Бурятии. Все разрезы вскрывают толщу субаэральных песчаных, супесчаных или суглинистых отложений, включающих погребенные почвы или педоком- плексы. Геоморфологическое положение разрезов различается. Часть разре- зов расположена в уступах террас, часть – на пологих склонах бортов долин, часть – вскрывается в оврагах, развивающихся в чехле покровных отложе- ний. Возраст пород определен биостратиграфическим, радиологическим (С14) и палеомагнитным методами, результаты которых дают возможность отнести изученные отложения к позднему плейстоцену. Поскольку речь идет о субаэральных отложениях, не лишне будет упомянуть о преимущественных направлениях ветров: Западная и Средняя Сибирь – это ветра западного, юго- западного и южного направления, Восточная Сибирь – северо-западного и западного направления [1].
Гранулометрический состав осадков определялся методом лазерной ди- фрактометрии с помощью аппаратуры Microtrac X100 particle size analyzer (ИННГ СО РАН, Новосибирск), петромагнитные характеристики получены на коэрцитивном спектрометре J-Meter (КГУ, г. Казань). Корреляционный анализ гранулометрических фракций в объемных процентах позволил объ- единить их в группы: 1) песчаной фракции (>100 мк), внутри – фракции крупного песка (>500 мк), среднего песка (250–500 мк), мелкого песка (100–
250 мк); 2) алевритовых фракций (10–100 мк), внутри – крупноалевритовая (50–100 мк), мелкоалевритовая (10–50 мк); 3) глинистых фракций (<10мк), внутри – илистая (<2 мк); 4) физический песок (>50 мк) и физическая глина (<50 мк) [2]. Использовались также статистические параметры: главным об- разом, Dср – средний (средневзвешенный) размер обломочного зерна и F – динамический фактор (отношение количества физического песка к количе- ству физической глины).
Рис. 1. Фрагмент карты с местоположением изученных разрезов.
Петромагнитные параметры традиционно рассматривались по группам: 1) концентрационно-зависимые (магнитная восприимчивость, искусственные виды намагниченности ферромагнетиков и парамагнетиков); 2) коэрцитив- ные или параметры магнитной «жесткости»; 3) структурно-чувствительные
(оценка размеров магнитных зерен); 4) суперпарамагнитные (наличие СПМ зерен).
Результаты
Диапазоны изменения гранулометрических показателей приведены в таб- лице 1, первая цифра соответствует минимальному значению, вторая – мак- симальному.
Таблица 1. Гранулометрический состав отложений ССФ.
Разрезы песчаная,
%
крупно- алеврито-
вая, %
мелко- алев- ритовая,
%
глинистая,
%
физ. пе- сок, %
Dcp, мкм F
Улан-Жалга 23–91 7–35 0.4–34 0–25 44–99.6 72–236 0.8–230
Тологой 9–75 8–32 9–43 4–31 26–85 38–376 0.3–5.8
Зактуй 15–66 19–47 9–41 0–10 51–91 60–151 0.9–9.5
Туяна 14–53 27–40 11–41 1–19 44–88 48–98 0.8–7.5
Усть-Ода 5–78 13–42 6–50 0.6–36 25–92 34–259 0.3–11
Куртак 5–46 16–46 23–51 4.5–26 22–73 32–202 0.3–2.7
Полковниково 4–81 6–40 8–54 6–23 26–87 37–222 0.4–6.5 В.Бехтемир 3–56 7–30 22–57 6–35 15–68 29–194 0.2–2.2 Новозыряново 2–60 6–31 21–61 8–27 17–68 30–204 0.2–2.1
Каменушка 0–44 7–37 24–62 10–42 8–63 21–124 0.1–1.7
Максарово 2–25 8–19 38–59 18–38 10–44 24–92 0.1–0.8
По гранулометрическим показателям наиболее крупнозернистые отложе- ния находятся в Забайкалье, доля физического песка здесь очень высока и в отдельных слоях достигает 100%. К западу содержание песка в осадках уменьшается, и возрастает доля мелкозернистых фракций. Минимальное ко- личество песка соответствует палеопочвенным горизонтам, откуда следует, что наиболее песчанисты погребенные почвы Бурятии. Значения фактора F указывают на высокодинамичные условия осадкообразования в Прибайкалье, и наоборот, отложения Западной и Средней Сибири формировались в отно- сительно спокойной обстановке. Отложения двух разрезов Бурятии (Улан- Жалга, Тологой) образовались, главным образом, за счет поступления оса- дочного материала волочением из близких источников сноса. В формирова- нии субаэральной толщи Зактуя, Туяны, Усть-Оды, Куртака с высоким со- держанием крупного алеврита, доставляемого сальтацией и короткоживущи- ми воздушными взвесями, основную роль играли источники средней дально- сти, но вклад ближних источников также значителен. Лессово-почвенные серии Западной Сибири образованы, в основном, материалом, поступающим в виде долгоживущих воздушных взвесей из дальних источников, при под- чиненной роли ближних питающих провинций.
Диапазоны изменения магнитных характеристик приведены в таблице 2.
Для краткости изложения в таблицу помещено три концентрационных пара- метра (X, Jfer, Jrs) и по одному параметру из каждой группы характеристик.
Таблица 2. Петромагнитные характеристики отложений ССФ.
Разрезы Х×10−8
м3кг−1 Jfer×10−1
Ам2кг−1 Jrs×10−2 Ам2кг−1
Jpar/Ji Bcr, мТл Bcr/Bc Jsp×10−4 Ам2кг−1 Куртак 109–604 1.2–7.0 1.1–4.1 0.04–0.26 40–56 4.1–5.8 2.3–9.5 Улан-Жалга 86–509 1.2–6.9 1.2–3.9 0.01–0.16 43–56 4.3–7.7 3–14 В.Бехтемир 62–421 0.8–5.4 0.8–2.2 0.02–0.34 44–62 4.8–8.5 2–6.0 Усть-Ода 49–410 0.5–5.0 0.3–2.5 0.02–0.45 28–49 3.6–8.4 0.6–7.7 Полковниково 90–344 1.1–4.4 0.8–2.0 0.03–0.24 37–57 4.2–8.2 1.7–6.4 Тологой 64–287 0.8–3.0 0.6–1.7 0.03–0.20 30–53 5.3–14.6 1.4–6.5 Максарово 25–240 0.2–3.0 0.2–2.2 0.1–0.71 38–88 3.3–6.1 0.3–5.5 Новозыряново 10–226 0.05–2.6 0.1–1.9 0.1–0.89 37–113 3.9–11.8 0.2–4.9 Зактуй 58–200 0.7–2.7 0.5–1.5 0.05–0.25 30–41 4.5–10 1.7–6.6 Туяна 72–180 0.9–1.5 0.8–1.6 0.16–0.33 24–45 3.5–5.6 2.3–9 Каменушка 30–144 0.3–1.6 0.2–1.1 0.06–0.60 49–70 4.4–10 0.3–2.9 Примечание: X – объемная магнитная восприимчивость; Jrs – остаточная намагничен- ность насыщения; Jfer – намагниченность насыщения ферромагнетиков в поле 700 мТл; Jpar/Ji – вклад парамагнетиков в общую намагниченность в том же поле; Bcr – остаточная коэрцитивная сила; Bcr/Bc – отношение, характеризующее доменное со- стояние (~размер) магнитных зерен; Jsp – намагниченность СПМ зерен.
С точки зрения концентрации магнитных минералов наиболее магнитны- ми являются субаэральные отложения центральной части ССФ в Средней Сибири (разрез Куртак [3]), более низкими значениями концентрационных параметров обладают отложения разрезов Улан-Жалга (на восток, Бурятия [4]) и Верх. Бехтемир, Полковниково (на запад, Бийско-Чумышское плато [5]). Самые слабомагнитные отложения встречаются как в Западной (Каме- нушка), так и в Восточной (Туяна, Зактуй) Сибири. То есть концентрация магнитных минералов снижается от центра формации как на запад, так и на восток, не обнаруживая какой-либо связи с географическим положением раз- резов. А вот вклад парамагнитных минералов показывает четкую закономер- ность: увеличивается с востока на запад, от 16% (по максимальному вкладу) в Улан-Жалге до 90% в Новозыряново. Почти в том же порядке сохраняется направление изменения магнитной «жесткости» (содержание высококоэрци- тивных минералов типа гетита/гематита) отложений: от 41 мТл (по макси- мальным значениям Bcr) в Зактуе до 113 мТл в Новозыряново. Таким обра- зом значения магнитных характеристик отложений ССФ изменяются в 3–6 раз. Наибольшие значения Bcr соответствуют ископаемым почвам, самыми магнитожесткими являются почвы Новосибирской области и прилегающей с юга к ней территории Бийско-Чумышского плато. Заметное изменение пока- зывает и содержание СПМ зерен: наибольшая их концентрация отмечается в Улан-Жалге и Куртаке, наименьшая – в Каменушке, т. е. демонстрирует тот же тренд, что и общее содержание магнитных минералов. По размерам маг- нитных зерен закономерностей не обнаружено.
Совместный анализ данных об изменениях гранулометрического состава и магнитных свойств субаэральных отложений различных частей ССФ поз- воляет прийти к нескольким выводам:
– в зависимости от географического положения (с запада на восток) уве- личивается зернистость отложений от преимущественно суглинистых до пес- чанистых (несвязанного песка); в этом же направлении уменьшается магнит- ная «жесткость», т.е. состав магнитной фракции меняется с возрастанием доли магнитомягких минералов (типа маггемита/магнетита), и уменьшается вклад парамагнитных минералов в общую намагниченность;
– в зависимости от географического положения, но в другом порядке (от центра к востоку и западу) снижается концентрация магнитных минералов, но уменьшается магнитность отложений с разной степенью: в восточном направлении (Прибайкалье) содержание магнитных минералов значительно выше, чем в Западной Сибири. С учетом преимущественных направлений ветров, вероятного расположения и дальности питающих провинций можно предположить, что наиболее высокое содержание магнитных минералов в субаэральных отложениях Средней Сибири (Куртак) обусловлено выветри- ванием сильномагнитных пород в горных сооружениях Западного Саяна и Кузнецкого Алатау. В Предбайкалье субаэральные толщи сформировались, главным образом, из продуктов разрушения высокомагнитных пород Во- сточного Саяна. Субаэральные отложения Бурятии (Забайкалье) образова- лись магнитным материалом горных хребтов Хамар-Дабан и Цаган-Дабан.
Западно-Сибирские разрезы вскрывают субаэральный покров, сформировав- шийся за счет разрушения пород Горного Алтая и, в качестве дальнего ис- точника, – пород Казахского мелкосопочника;
– чувствительность петромагнитных параметров субаэральных отложений к колебаниям климата снижается в направлении с запада на восток, что обу- словлено возрастанием роли местных источников обломочного материала, контролируемых локальными климатическими событиями, их действие при- водит к нарушению закономерностей фиксации климатических периодов глобального масштаба.
Исследования выполнены при поддержке гранта РФФИ № 18-05-00215.
Литература
1. Архив погоды в России (Электронный ресурс) https://world-weather.ru/archive/russia/
(дата обращения: 09.10.2019).
2. Раукас А.В. Классификация обломочных пород и отложений по гранулометриче- скому составу // Академия наук Эстонской СССР. Институт Геологии. – 1981. – 24 с.
3. Matasova G., Petrovsky E., Jordanova N., Zykina V., Kapicka A. Magnetic study of Late Pleistocene loess/palaeosol sections from Siberia: palaeoenvironmental implications //
Geophysical Journal International. – 2001. – Vol. 147. – № 2. – P. 367–380.
4. Казанский А.Ю., Матасова Г.Г., Щетников А.А., Филинов И.А. Новый опорный разрез четвертичных отложений Улан-Жалга (Западное Забайкалье): петромагнит- ная и гранулометрическая характеристика // Палеомагнетизм и магнетизм горных пород (настоящий сборник).
5. Матасова Г.Г., Казанский А.Ю., Чегис В.В. Результаты комплексных геолого- геофизических исследований субаэрального покрова Бийско-Чумышского плато (юг Западной Сибири) и их значение для палеогеографических реконструкций //
Бюллетень МОИП. Отдел геологический. – 2015. – Т. 90. – № 6. – С. 28–47.