Оценка продолжительности экскурсов магнитного поля Земли в голоцене на основе результатов комплексных исследований торфяных отложений Дальнего Востока России

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-27-00083

НазваниеОценка продолжительности экскурсов магнитного поля Земли в голоцене на основе результатов комплексных исследований торфяных отложений Дальнего Востока России

Руководитель Песков Алексей Юрьевич, Кандидат геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина Дальневосточного отделения Российской академии наук , Хабаровский край

Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-405 - Геомагнитное поле, геодинамо, палеомагнетизм

Ключевые слова экскурс, голоцен, палеоклимат, геомагнитное поле, палеомагнетизм, торф

Код ГРНТИ38.19.27

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проблеме изменения климата уделяется особое внимание – в день российской науки (8.02.2021 г.) вышел указ Президента РФ «О мерах по реализации государственной научно-технической политики в области экологического развития Российской Федерации и климатических изменений». Чуть более 30 лет назад взяла свое начало международная программа «Байкал-бурение». В постановке научной проблемы к данной программе был следующий тезис: «..чтобы понять наше будущее, важно знать, как менялся климат прошлого» (стр. 21 Кузьмин, Безрукова, 2020). Вместе с тем исследования палеоклимата показали, что большую роль в климатических изменениях, а также в эволюции флоры и фауны на планете играют экскурсы геомагнитного поля (Schilman et al., 2001, Bassinot et al., 2002, Dergachev et al., 2004, Peskov et al., 2020, Кузнецов и др., 2005 и др.). При этом оценка продолжительности геомагнитных экскурсов в настоящее время остается актуальной задачей, поскольку в геологическом масштабе экскурсы очень кратковременны и в геологических разрезах они могут быть записаны неполно, представлены одной точкой, либо вообще не записаны (Поспелова, 2002). Например, продолжительность самого молодого экскурса «Этруссия», произошедшего около 2500 лет назад оценивается разными авторами от 100 до 1200 и более лет (Gnibidenko et al., 2000, Dergachev et al., 2004, Peskov et al., 2020, Поспелова, 2002), то есть различие более чем на порядок. Полученные в последнее время экспериментальные результаты, доказывающие влияние геомагнитных экскурсов на эволюцию флоры и фауны планеты (Maffei, 2014, Bertea et al., 2015), а также на стабильную работу (существование) спутниковых и навигационных систем ставят принципиальным вопрос об оценке истиной продолжительности магнитных экскурсов и прогноза таких вариаций в будущем. Поскольку, как указывалось выше, геологические разрезы (горные породы) не несут в себе полной записи таких геомагнитных вариаций, в настоящее время исследователи в этой области занимаются поиском нетрадиционных объектов для изучения геомагнитных экскурсов. Например, исследователи из КНР, Тайваня и Австралии использовали в своей работе сталагмиты в качестве объектов для палеомагнитных исследований (Chou et al., 2018). Недавние исследования членов коллектива настоящего проекта, впервые показали, что торф может являться объектом для проведения палеомагнитных исследований, где более полно, по сравнению с геологическими разрезами, записаны вариации геомагнитного поля (Peskov et al., 2020). Стоит отметить, что примеров определения экскурсов геомагнитного поля в торфяных отложениях, как и, собственно, примеров палеомагнитных исследований торфяников в зарубежной и отечественной литературе нами не найдено. Еще одним аспектом в предлагаемых исследованиях по настоящему проекту является изучение распределения космогенных частиц в торфяных отложениях. Согласно современным данным в атмосферу Земли ежедневно поступает более 60 тонн космической пыли (Gardner et al., 2014), причем это оценка фонового процесса без учета крупных импактных событий. Для специалистов в области наук о Земле несомненный интерес представляет изучение распределения этого вещества на поверхности планеты под влиянием конкретных географо-климатических и геофизических условий, свойственных тому или иному району земного шара. Торф является информативным объектом для исследования космогенного вещества - в торфяных отложениях обнаружены следы Тунгусского и Учурского космических событий, способные объяснить их природу (Цельмович, 2020 и др.). Таким образом, основной целью настоящей работы является оценка продолжительности экскурсов геомагнитного поля в голоцене, записанных в торфяных отложениях Дальнего Востока России и выявление взаимосвязей между последними с климатическими изменениями и концентрацией космогенного вещества. Объектами исследования послужат торфяные разрезы Приамурья и Приохотья.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Песков А.Ю., Диденко А.Н., Каретников А.С., Климин М.А., Архипов М.В., Кожемяко Н.В., Тихомирова А.И. ТОРФЯНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ КАК НОВЫЙ ИСТОЧНИК ПАЛЕОМАГНИТНОЙ ЗАПИСИ В ГОЛОЦЕНЕ НА ПРИМЕРЕ ЭКСКУРСА “ЭТРУССИЯ” ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЗЕМЛЕ, 2023, том 512, № 1, с. 127–137 (год публикации - 2023)
10.31857/S2686739723600583

2. Песков А.Ю., Диденко А.Н., Каретников А.С., Климин М.А., Архипов М.В., Кожемяко Н.В., Тихомирова А.И. ТОРФЯНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ КАК НОВЫЙ ИСТОЧНИК ПАЛЕОМАГНИТНОЙ ЗАПИСИ В ГОЛОЦЕНЕ ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ «ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ И МАГНЕТИЗМ ГОРНЫХ ПОРОД» Сборник тезисов, Сборник тезисов. / Составители – Фаттахова Л.А.., Кузина Д.М. – Казань: Казан. Фед. Ун-т, 2023 г. – 89 с. (год публикации - 2023)

3. Песков А.Ю., Диденко А.Н., Климин М.А., Каретников А.С., Тихомирова А.И., Архипов М.В., Цыганкова В.И. Вариации геомагнитного поля в голоцене по данным изучения торфяника на побережье Охотского моря Тектоника, глубинное строение и минерагения Востока Азии: XII Косыгинские чтения: материалы Всероссийской конференции с международным участием, 10-13 сентября 2024 г., г. Хабаровск, Выпуск XII, с.31-34. (год публикации - 2024)

4. Песков А.Ю., Диденко А.Н., Каретников А.С., Климин М.А., Архипов М.В., Кожемяко Н.В., Тихомирова А.И. Holocene Geomagnetic Excursions in Peat Deposits Russian Journal of Pacific Geology, No. 4, Vol. 18, pp. 436-451 (год публикации - 2024)
10.1134/S1819714024700143

5. Песков А.Ю., Диденко А.Н., Каретников А.С., Климин М.А., Тихомирова А.И., Архипов М.В., Кожемяко Н.В. Корреляция торфяных разрезов Нижнего Приамурья по результатам расчета относительной палеонапряженности ВЕСТНИК КРАУНЦ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ, №3, Выпуск 63, с. 44-50 (год публикации - 2024)
10.31431/1816-5524-2024-3-63-44-50

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Геомагнитные экскурсы являются одним из важнейших элементов тонкой структуры геомагнитного поля и представляют особый класс колебаний последнего. Открытие экскурсов и выявление их характерных черт позволяет выдвинуть предположение о более сложном строении жидкого ядра, чем представлялось ранее, и об особом типе процессов взаимодействия между внешней и внутренней оболочками ядра. Согласно (Roberts, 2008) понимание частоты, времени и продолжительности экскурсов, а также поведения напряженности магнитного поля Земли во время таких событий является одним из основных направлений исследований в геофизике твердой Земли. Актуальность данных исследований также обуславливается обсуждением в литературе вопросов о связи изменения геомагнитного поля и климата планеты (Поспелова, 2000, Dergachev et al., 2004). Как показали исследования по настоящему проекту, торфяные отложения содержат более полную, по сравнению с геологическими разрезами, запись вариаций геомагнитного поля в голоцене. Хорошая сходимость результатов расчета относительной палеонапряженности с имеющимися литературными данными (Начасова, Акимова, 2015, Начасова, 2019, Richter et al., 2006) позволяют сделать вывод о магнитной природе выделенных палеомагнитных аномалий в изученных торфяниках. При этом представляется возможным «образец в образец» сопоставить вариации величины и направления магнитного поля Земли в голоцене: 1. Геомагнитный экскурс «Гётебург», произошедший на рубеже голоцена и плейстоцена, некоторыми исследователями считается неподтвержденным (например, Channel et al., 2020). Для схожего интервала времени в литературе также выделяют экскурс «Тяньчи» («Tianchi») (~10200 кал.л.н.). Согласно полученным в ходе выполнения проекта данным в начале голоцена (~11200 кал.л.н.) произошло завершение геомагнитного экскурса (смена полярности наклонения) и наступило время нормального, аналогичного современному, поведения поля. Не вдаваясь в дискуссию о названии данного экскурса, можем констатировать его наличие и время завершения ~11200 кал.л.н. 2. Примерно через 3700 лет наступает эпоха нового геомагнитного экскурса продолжительностью 1600 лет (7500-5900 кал.л.н.). Данный экскурс по времени соотносится с установленным ранее экскурсом «Соловки» (7500-4500 кал.л.н.) по осадочным породам Баренцева моря и Арктического бассейна (Гуськова и др., 2004). 3. Спустя ~2400-2800 лет в торфяных отложениях фиксируется запись самого молодого из известных экскурсов – «Этруссия» или «Sterno-Etrussia». В зависимости от того, что считать нижней границей начала экскурса: кратковременное изменение направления поля на рубеже 3500 кал.л.н, либо начало продолжительного периода обратной полярности на рубеже 3100 кал.л.н., продолжительность данного экскурса составляет 1250-1650 лет (Peskov et al., 2024). 4. Самое молодое зафиксированное в торфах отклонение направление поля произошло в интервале 500-800 кал.л.н. Учитывая предполагаемую взаимосвязь вариаций магнитного поля Земли (МПЗ) и климата (похолодание), справедливо заметить, что данный «аномальный» участок по времени частично совпадает с существенным похолоданием, называемым многими исследователями «малым ледниковым периодом» (XIV-XIX вв.). Принято считать, что экскурсы магнитного поля происходят на фоне понижения напряженности геомагнитного поля (Поспелова, 2002, Roberts, 2008 и др.). Однако имеются литературные данные, указывающие что экскурс «Этруссия» происходил на фоне повышенных значений напряженности геомагнитного поля (Петрова, Нечаева, 1992). Полученные данные по относительной палеонапряженности и направлению геомагнитного поля позволяют предположить, что в зафиксированных геомагнитных экскурсах («Соловки» и «Этруссия») практически синхронно с началом экскурса напряженность МПЗ возрастала. Пик увеличения напряженности приходился на середину временного интервала геомагнитного экскурса и к его завершению напряженность МПЗ спадала до своих исходных значений. Установленное нами поведение напряженности геомагнитного поля при экскурсах нетипично и можно предположить, что это является особенностью экскурсов в голоценовое время.

Публикации

Возможность практического использования результатов
В ходе проведения геохимических исследований получены данные о содержании благородных металлов в изученных торфах. В разрезе "Тяпка" установлен слой торфа мощностью до 15 см с содержанием золота близким к промышленным. Данные результаты могут быть использованы в практических целях организациями, осуществляющими разведку и добычу полезных ископаемых, а также в оценке перспектив торфяных отложений в качестве нетрадиционного источника благородных металлов при комплексной разработке торфяных месторождений.