Уран-ториевый возраст начальной фазы микулинского межледниковья по данным геохронологического изучения опорного разреза «Нижняя Боярщина» (Русская равнина)
|
Введение … 3
Глава 1: Четвертичные отложения на территории Русской равнины
1.1. Общая характеристика четвертичных отложений Русской равнины … 5
1.2. Геологические и геоморфологические особенности строения северо-запада Русской равнины … 8
1.3. Характеристика плейстоценовых отложений на территории северо-запада Русской равнины … 10
1.4. Современные представления о хронологическом объёме микулинского
межледниковья … 11
1.5. Геохронологическая изученность территории Русской равнины … 12
Глава 2: Методы исследования континентальных четвертичных (плейстоценовых) отложений
2.1. Радиоуглеродный (14C) метод датирования … 15
2.2. Физические методы датирования (ТЛ, ОСЛ, ЭПР) … 16
2.3. Спорово-пыльцевой анализ (СПА) … 18
2.4. Уран-ториевый (230Th/U) метод датирования … 19
Глава 3: Методика полевого опробования и лабораторного анализа образцов для 230Th/U метода датирования и СПА при исследовании микулинских межледниковых отложений из разреза «Нижняя Боярщина»
3.1. Отбор проб для геохронологических исследований … 24
3.2. Методика радиохимического анализа проб для уран-ториевого (230Th/U) метода
датирования … 24
3.3. Методика обработки проб для спорово-пыльцевого анализа (СПА) … 29
Глава 4. Уран-ториевый возраст начальной стадии микулинского межледниковья и результаты палинологического исследования разреза «Нижняя Боярщина»
4.1. Описание разреза «Нижняя Боярщина» … 31
4.2. Результаты спорово-пыльцевого анализа отложений из разреза
«Нижняя Боярщина» … 32
4.3. Возраст начальной стадии микулинского межледниковья по результатам 230Th/U метода датирования органогенных отложений из разреза «Нижняя Боярщина» … 35
Заключение … 39
Список литературы … 40
Глава 1: Четвертичные отложения на территории Русской равнины
1.1. Общая характеристика четвертичных отложений Русской равнины … 5
1.2. Геологические и геоморфологические особенности строения северо-запада Русской равнины … 8
1.3. Характеристика плейстоценовых отложений на территории северо-запада Русской равнины … 10
1.4. Современные представления о хронологическом объёме микулинского
межледниковья … 11
1.5. Геохронологическая изученность территории Русской равнины … 12
Глава 2: Методы исследования континентальных четвертичных (плейстоценовых) отложений
2.1. Радиоуглеродный (14C) метод датирования … 15
2.2. Физические методы датирования (ТЛ, ОСЛ, ЭПР) … 16
2.3. Спорово-пыльцевой анализ (СПА) … 18
2.4. Уран-ториевый (230Th/U) метод датирования … 19
Глава 3: Методика полевого опробования и лабораторного анализа образцов для 230Th/U метода датирования и СПА при исследовании микулинских межледниковых отложений из разреза «Нижняя Боярщина»
3.1. Отбор проб для геохронологических исследований … 24
3.2. Методика радиохимического анализа проб для уран-ториевого (230Th/U) метода
датирования … 24
3.3. Методика обработки проб для спорово-пыльцевого анализа (СПА) … 29
Глава 4. Уран-ториевый возраст начальной стадии микулинского межледниковья и результаты палинологического исследования разреза «Нижняя Боярщина»
4.1. Описание разреза «Нижняя Боярщина» … 31
4.2. Результаты спорово-пыльцевого анализа отложений из разреза
«Нижняя Боярщина» … 32
4.3. Возраст начальной стадии микулинского межледниковья по результатам 230Th/U метода датирования органогенных отложений из разреза «Нижняя Боярщина» … 35
Заключение … 39
Список литературы … 40
Одним из дискуссионных вопросов геохронологии четвертичного периода является вопрос о временных границах и продолжительности микулинского межледниковья на территории Русской равнины. На основании корреляции с изотопно-кислородными данными по глубоководным океаническим колонкам и ледовым кернам большинство исследователей сопоставляет микулинское/эемское время с морской изотопно-кислородной стадией MIS-5e -128-116 тыс. л.н. (NEEM, 2013; Turner, 2002). Существуют и другие данные, свидетельствующие о большей продолжительности микулинского межледниковья (Молодьков, Болиховская, 2011; Helmens, 2014). Тем не менее, все имеющиеся оценки носят косвенный характер, а результаты, полученные с помощью методов физического датирования (ОСЛ, ЭПР) и радиоуглеродного метода при изучении верхнеплейстоценовых толщ, часто оказываются противоречивыми (Astahov, Mangerud, 2005, 2007).
Подробная геохронологическая информация о эемском/микулинском межледниковье может быть получена при палеоботаническом изучении погребённых континентальных органогенных отложений (торф, гиттия), возраст которых, в свою очередь, можно определить с помощью уран-ториевого (230Th/U) метода датирования. На соотнесении стратиграфических данных и спорово-пыльцевых спектров были составлены уникальные пыльцевые зоны микулинского межледниковья M1-M8 (Гричук, 1961), что позволяет более точно идентифицировать микулинские отложения, а результаты комплексных исследований, включающих палеоботанический метод и уран-ториевое датирование, свидетельствуют об их перспективности для решения проблемы хронологии микулинского межледниковья на Русской равнине (Кузнецов, Максимов, 2012; Максимов, Кузнецов, 2010; Börner et al, 2015).
В последние два десятилетия при комплексном применении палеоботанического метода и уран-ториевого (230Th/U) датирования был изучен ряд разрезов микулинских (эемских) межледниковых осадков на территории Восточно-Европейской равнины (Кузнецов, Максимов, 2012, Лаухин и др., 2008; Börner et al, 2015, Rusakov et al, 2019).
Основной целью этих работ являлось установление хроностратиграфической позиции погребённых органогенных отложений и условий их формирования. При этом радиохимический анализ и последующая изохронная коррекция аналитических данных выполнялись на материале образцов, отобранных по всему профилю органогенного слоя (обычно с разрешением 5-10 см), поэтому рассчитанный 230Th/U возраст оценивал время формирования всей анализированной межледниковой толщи. В настоящем исследовании впервые предпринята попытка геохронологического изучения одного отдельно взятого горизонта из всего профиля торфа и гиттии (с набором прослоев мощностью 2 см каждый) для определения возраста конкретной стадии формирования межледниковых отложений.
Таким образом, объектом настоящего исследования является погребённый торф из нижней части разреза «Нижняя Боярщина», а предметом – уран-ториевый возраст начальной фазы микулинского межледниковья.
Основной целью данной работы является установление возраста начальной стадии последнего межледниковья путём изучения опорного разреза микулинских отложений «Нижняя Боярщина» (Смоленская область, Русская равнина) с использованием 230Th/U метода датирования и с привлечением данных спорово-пыльцевого анализа (СПА).
Дальнейшие геохронологические исследования этого разреза предполагают выделение также оптимальной и конечной стадий эемского/микулинского межледниковья на Русской равнине.
Для выполнения поставленной в работе цели следует:
- привести обзор методов датирования, применяемых к верхнеплейстоценовым отложениям;
- обобщить имеющийся фактический материал по вопросу определения геохронологических границ микулинского межледниковья на территории Восточно-Европейской равнины;
- изучить теоретические основы и особенности практического применения 230Th/U метода датирования погребенных органогенных отложений;
- подробно описать методику 230Th/U метода датирования при изучении разреза «Нижняя Боярщина»;
- получить рассчитанный абсолютный возраст начальной стадии микулинского межледниковья.
Весь комплекс геохронологических исследований выполнен в рамках гранта РФФИ «Уран-ториевый возраст и история развития растительности начальных, оптимальных и конечных фаз микулинского межледниковья на Северо-Западе Русской равнины» (рук. с.н.с. Ф.Е. Максимов) в лаборатории Геоморфологических и палеогеографических исследований полярных регионов и Мирового океана (ГиПИПРиМО) Института наук о Земле СПбГУ.
Подробная геохронологическая информация о эемском/микулинском межледниковье может быть получена при палеоботаническом изучении погребённых континентальных органогенных отложений (торф, гиттия), возраст которых, в свою очередь, можно определить с помощью уран-ториевого (230Th/U) метода датирования. На соотнесении стратиграфических данных и спорово-пыльцевых спектров были составлены уникальные пыльцевые зоны микулинского межледниковья M1-M8 (Гричук, 1961), что позволяет более точно идентифицировать микулинские отложения, а результаты комплексных исследований, включающих палеоботанический метод и уран-ториевое датирование, свидетельствуют об их перспективности для решения проблемы хронологии микулинского межледниковья на Русской равнине (Кузнецов, Максимов, 2012; Максимов, Кузнецов, 2010; Börner et al, 2015).
В последние два десятилетия при комплексном применении палеоботанического метода и уран-ториевого (230Th/U) датирования был изучен ряд разрезов микулинских (эемских) межледниковых осадков на территории Восточно-Европейской равнины (Кузнецов, Максимов, 2012, Лаухин и др., 2008; Börner et al, 2015, Rusakov et al, 2019).
Основной целью этих работ являлось установление хроностратиграфической позиции погребённых органогенных отложений и условий их формирования. При этом радиохимический анализ и последующая изохронная коррекция аналитических данных выполнялись на материале образцов, отобранных по всему профилю органогенного слоя (обычно с разрешением 5-10 см), поэтому рассчитанный 230Th/U возраст оценивал время формирования всей анализированной межледниковой толщи. В настоящем исследовании впервые предпринята попытка геохронологического изучения одного отдельно взятого горизонта из всего профиля торфа и гиттии (с набором прослоев мощностью 2 см каждый) для определения возраста конкретной стадии формирования межледниковых отложений.
Таким образом, объектом настоящего исследования является погребённый торф из нижней части разреза «Нижняя Боярщина», а предметом – уран-ториевый возраст начальной фазы микулинского межледниковья.
Основной целью данной работы является установление возраста начальной стадии последнего межледниковья путём изучения опорного разреза микулинских отложений «Нижняя Боярщина» (Смоленская область, Русская равнина) с использованием 230Th/U метода датирования и с привлечением данных спорово-пыльцевого анализа (СПА).
Дальнейшие геохронологические исследования этого разреза предполагают выделение также оптимальной и конечной стадий эемского/микулинского межледниковья на Русской равнине.
Для выполнения поставленной в работе цели следует:
- привести обзор методов датирования, применяемых к верхнеплейстоценовым отложениям;
- обобщить имеющийся фактический материал по вопросу определения геохронологических границ микулинского межледниковья на территории Восточно-Европейской равнины;
- изучить теоретические основы и особенности практического применения 230Th/U метода датирования погребенных органогенных отложений;
- подробно описать методику 230Th/U метода датирования при изучении разреза «Нижняя Боярщина»;
- получить рассчитанный абсолютный возраст начальной стадии микулинского межледниковья.
Весь комплекс геохронологических исследований выполнен в рамках гранта РФФИ «Уран-ториевый возраст и история развития растительности начальных, оптимальных и конечных фаз микулинского межледниковья на Северо-Западе Русской равнины» (рук. с.н.с. Ф.Е. Максимов) в лаборатории Геоморфологических и палеогеографических исследований полярных регионов и Мирового океана (ГиПИПРиМО) Института наук о Земле СПбГУ.
В настоящей работе предпринято комплексное радиохронологическое и палинологическое изучение микулинских межледниковых отложений разреза «Нижняя Боярщина». В ходе выполнения поставленных задач был приведён обзор методов исследования плейстоценовых континентальных отложений, проанализирован имеющийся материал по вопросу временных границ микулинского межледниковья, подробно описаны теоретические и практические аспекты уран-ториевого метода датирования и спорово-пыльцевого анализа.
По результатам 230Th/U датирования и палинологического изучения органогенных отложений «Нижняя Боярщина» получены первые данные о возрасте начальной фазы микулинского межледниковья (вторая половина пыльцевой зоны М1) на Русской равнине. Он соответствует интервалу времени 131–125 тыс. лет назад и коррелирует с началом морской изотопной стадии MIS-5e.
Дальнейшие исследования предполагают геохронологическое выделение оптимальной и конечной стадий последнего межледниковья. Результаты настоящего исследования открывают перспективы получения первых прямых возрастных параметров как отдельных стадий микулинского межледниковья на Русской равнине, так и оценить его временные границы в целом, а также сопоставить эти данные с подстадиями морской изотопной стадии MIS-5.
По результатам 230Th/U датирования и палинологического изучения органогенных отложений «Нижняя Боярщина» получены первые данные о возрасте начальной фазы микулинского межледниковья (вторая половина пыльцевой зоны М1) на Русской равнине. Он соответствует интервалу времени 131–125 тыс. лет назад и коррелирует с началом морской изотопной стадии MIS-5e.
Дальнейшие исследования предполагают геохронологическое выделение оптимальной и конечной стадий последнего межледниковья. Результаты настоящего исследования открывают перспективы получения первых прямых возрастных параметров как отдельных стадий микулинского межледниковья на Русской равнине, так и оценить его временные границы в целом, а также сопоставить эти данные с подстадиями морской изотопной стадии MIS-5.



