Реферат научного отчёта за 2014 год

IMG_2261.JPG

IMG_2261.JPG

IMG_2353.JPG

IMG_2353.JPG

Изображение 037.jpg

Изображение 037.jpg

Изображение 034.jpg

Изображение 034.jpg

Изображение 031.jpg

Изображение 031.jpg

Изображение 030.jpg

Изображение 030.jpg

Изображение 025.jpg

Изображение 025.jpg

Изображение 024.jpg

Изображение 024.jpg

Изображение 023.jpg

Изображение 023.jpg

Изображение 022.jpg

Изображение 022.jpg

Изображение 018.jpg

Изображение 018.jpg

Изображение 017.jpg

Изображение 017.jpg

Изображение 016.jpg

Изображение 016.jpg

Изображение 015.jpg

Изображение 015.jpg

Изображение 012.jpg

Изображение 012.jpg

Изображение 004.jpg

Изображение 004.jpg

Изображение 002.jpg

Изображение 002.jpg

Изображение 001.jpg

Изображение 001.jpg

IMG_7204.JPG

IMG_7204.JPG

IMG_6953.JPG

IMG_6953.JPG

IMG_1948.JPG

IMG_1948.JPG

IMG_0282.JPG

IMG_0282.JPG

IMG_0280.JPG

IMG_0280.JPG

image-13-01-15-0:19-7.jpeg

image-13-01-15-0:19-7.jpeg

image-13-01-15-0:19-5.jpeg

image-13-01-15-0:19-5.jpeg

image-13-01-15-0:19-1.jpeg

image-13-01-15-0:19-1.jpeg

Для реализации Проекта “Эволюция геомагнитного поля и взаимодействие планетарных оболочек” в 2014 г. на базе Института Физики Земли РАН под научным руководством Ведущего Ученого Ива Галле была создана лаборатория Археомагнетизма и эволюции магнитного поля. В состав этой лаборатории вошли как уже известные исследователи, так и молодые сотрудники, только начинающие свою научную карьеру.

 

Проект направлен на достижение следующих трех основных целей: (1) создание современной археомагнитной лаборатории мирового класса; (2) получение новых ключевых данных об эволюции магнитного поля Земли на разных масштабах времени: от сотен до сотен миллионов лет; (3) использование этих данных для изучения связи процессов, происходящих во внутренних и внешних оболочках нашей планеты.

 

Для достижения этих целей в рамках первого года работ по Проекту решались следующие научные и технические задачи:

1. Создание компьютерной программы, интегрирующей в едином интерфейсе возможности сквид-магнитометра, каппабриджа, AF демагнетайзера и импульсного магнетайзера;

2. Отбор донных колонок из озер Приуралья и смежных регионов;

3. Отбор и обработка коллекций из разрезов позднепермских пород Татарстана и Приуралья;

4. Разработка компьютерной программы, генерирующей распределения палеомагнитных направлений для модели геомагнитного поля с заданным набором членов сферического гармонического разложения;

5. Сбор коллекций и выполнение измерений на датированных археологических объектах Татарстана и Центральной России;

6. Отбор образцов из голоценовых пирокластических разрезов и вулканических потоков Камчатки;

7. Анализ вековых вариаций угловых элементов и напряженности поля на границе палеозоя и мезозоя, записанных в сибирских траппах;

8. Изучение коллекции позднетриасово - раннеюрского возраста из Монголии. Анализ раннепермских данных по северо-восточному Казахстану;

9. Определение напряженности геомагнитного поля 1.8 - 1.5 миллиарда лет назад;

10. Лабораторное моделирование формирования намагниченности вулканитов в процессе термохимического окисления;

11. Отбор и лабораторная обработка коллекций красноцветных осадочных пород венда Сибирской и/ или Восточно-Европейской платформы. Определение вендского палеомагнитного полюса Сибирской и/или Восточно–Европейской платформы;

12. Лабораторная обработка коллекции позднепермских красноцветов юга Франции и магнитостратиграфическая интерпретация результатов;

13. Магнито-стратиграфическое исследование опорного разреза мезо-неопротерозоя Туруханского района. Тестирование гипотезы существования суперхрона на границе мезо- и непротерозоя.

 

Все задачи, поставленные на первый год работ по Проекту, успешно решены. При этом получены следующие основные результаты:

 

- На основе модернизации программного кода и интерфейса программы Paleomag-2013, разработана усовершенствованная программа, позволяющая с учетом конструктивных особенностей измерительного комплекса “Храмов” через единый интерфейс выполнять комплексные палеомагнитные измерения. Разработано и реализовано в коде программное обеспечение для двухстороннего конвертирования файлов хранения палеомагнитных данных разных стандартов (2G, pmd, dat, rs3). За счет доработки и отладки программного кода стандартной версии программы-интерфейса криогенного магнитометра 2G Enterprises существенно повышена стабильность работы палеомагнитного измерительного комплекса «Храмов». Для данного программного обеспечения создана серия инструкций, ориентированная на конечного пользователя.

 

- На основе анализа опубликованной и фондовой информации по озерам Приуралья и прилегающих регионов Центральной России, определены перспективные объекты для изучения донных колонок озерных отложений. На части этих объектов (озеро Белое (Ульяновская область), озеро Светлояр (Нижегородская область), озеро Плещеево (Ярославская область) выполнены сейсмоакустические исследования, которые показали, что среди изученных объектов условия осадконакопления в Плещеевом озере наилучшим образом способствовали формированию и сохранению палеомагнитной записи. Дальнейшие детальные сейсмоакустические исследования позволили выделить в пределах Плещеева озера участки спокойно залегающего, ясно стратифицированного осадка мощностью более 6 м, где с помощью специального донного керноотборника было отобрано 2 керновые колонки мощностью около 3.5 м. В ходе последующих работ из донных колонок с помощью пластиковых контейнеров был выполнен детальный отбор образцов (более 300 штук), которые в настоящее время находятся на стадии предварительной обработки.

 

- Из опорного разреза пермо-триасовых осадочных пород в районе г. Пучеж (Нижегородская область) отобрана представительная коллекция из 215 ориентированных штуфов. Проведенные лабораторные исследования этой коллекции (пилотные магнитные чистки, определения магнитной анизотропии) позволяют высоко оценить ее перспективность для решения задач Проекта. Проведена детальная температурная магнитная чистка коллекции пород верхней перми из опорного разреза «Жуков овраг» (Владимирская область); показано, что в составе естественной остаточной намагниченности уверенно выделяется стабильная компонента, которая может быть использована для тестирования дипольности геомагнитного поля позднего палеозоя.

 

- Разработан оригинальный алгоритм, позволяющий генерировать распределения и временные последовательности палеомагнитных направлений для заданных моделей геомагнитного поля с заданным набором членов сферического гармонического разложения. На основе этого алгоритма создана компьютерная программа под Windows и инструкция по ее использованию для широкого круга пользователей, работающих в области геомагнетизма. 

 

- В 2014 г начата реализация широкого круга археомагнитных исследований по следующим направлениям: (1) Сравнительное изучение вековых геомагнитных вариаций в Западной Европе и в Западной России в течение последнего тысячелетия; (2) изучение вековых вариаций геомагнитного поля в Западной и Центральной России между 1100 и 1850 гг. н.э.; (3) изучение вековых вариаций геомагнитного поля в Татарстане в начале второго тысячелетия нашей эры; (4) синтез имеющихся и получение новых данных по изменению напряженности геомагнитного поля на Среднем Востоке в позднем неолите;

(5) разработка современной археомагнитной базы данных и построение глобальной модели геомагнитного поля для всего голоцена. Установлены рабочие контакты с рядом ведущих российских археологов, отобраны многочисленные коллекции, как из хранилищ музеев, так и в ходе проведенных полевых экспедиций. Выполнен большой объем по селекции перспективных образцов, по ним получены первые археомагнитные определения. По всем этим направлениям исследований получены новые важные результаты, часть из которых на настоящий момент является предварительной и нуждается в последующем тестировании и детализации.

- Существенный прогресс достигнут в разработке археомагнитной базы данных и в построении глобальной модели геомагнитного поля. Ожидается, что эти работы будут завершены в первой половине 2015 г.

 

- В ходе полевых работ летом 2014 г. были отобраны палеомагнитные образцы из позднеголоценовых лавовых потоков и пепловых прослоев почвенно-пирокластического чехла вулканов Ключевской и Шивелуч (Камчатка). На настоящий момент проведена температурная чистка пробной партии образцов лавовых потоков, которая показала высокую перспективность отобранных коллекций для построения опорной кривой вековых геомагнитных вариаций для Камчатского региона.

 

- Выполнено изучение вековых вариаций геомагнитного поля, записанных в интрузиях сибирских пермо-триасовых траппов. Показано, что: (1) интрузивный магматизм в разных частях Сибирской трапповой провинции происходил в виде однократных импульсов; (2) Продолжительность отдельных импульсов не превышала 2-3 тыс. лет; (3) с помощью палеомагнитных данных ВОЗМОЖНО определить длительность событий, в ТЫСЯЧУ раз более коротких, чем точность изотопных методов датирования.

 

- Завершены палеомагнитные исследования раннепермской лавовой серии северовосточного Казахстана. Показано, что: (1) геомагнитное поле ранней перми очень хорошо соответствует полю центрального осевого диполя; (2) амплитуда вековых вариаций в эту эпоху была в два-три раза меньше, чем в позднем кайнозое; (3) модель вековых вариаций геомагнитного поля [Tauxe and Kent, 2004] плохо согласуется с палеомагнитными данными с возрастами от 10 до 1100 млн. лет; (4) основанный на этой модели E/I (elongation - inclination) метод определения величины занижения палеомагнитных направлений некорректен.

 

- Выполненные палеомагнитные исследования пробных коллекций триасово-юрских вулканитов Монголии показали перспективность этих пород для оценки параметров геомагнитного поля.

 

- Для протерозойских магматических пород Южной Африки возраста 1850 млн. лет показано, что средняя величина поля в это время была почти втрое меньше его средней величины в кайнозое. Это обстоятельство, в совокупности с другими литературными данными по палеонапряжённости и частоте инверсий в протерозое, говорит в пользу гипотезы о позднем возникновении твёрдого внутреннего ядра, поскольку при его отсутствии, согласно существующим представлениям в теории геодинамо, эффективность генерации геомагнитного поля должна быть относительно невелика.

 

- Выполнено экспериментальное и теоретическое исследование свойств термохимической намагниченности (TCRM), возникающей при изотермическом отжиге образцов горных пород, содержащих титаномагнетиты. Показано, что приобретение TCRM происходит на стадии преимущественно однофазного окисления и может быть мгновенным по геологическим масштабам времени. Данные по палеонапряженности, полученные по методике Телье на образцах содержащих TCRM в качестве NRM, могут давать существенное занижение величины древнего поля.

 

- В верхневендских породах басинской свиты Южного Урала выделена первичная намагниченность, позволяющая реконструировать положение Восточно-Европейской платформы примерно 565 млн. лет назад. Противоречивость вендских данных для Северо-Американской платформы не позволяет надежно восстановить ранние этапы развития океана Япетус между этими двумя кратонами. Получена магнитостратиграфическая запись по опорному разрезу лопатинской свиты (север Енисейского Кряжа), традиционно сопоставляемой с ранним неопротерозоем (поздним рифеем). Получены данные, указывающие на аномально высокую частоту инверсий во время накопления лопатинской свиты. Получены новые палеонтологические данные, которые позволяют сделать заключение о поздневендском-раннекембрийском возрасте лопатинской свиты, что, в совокупности с данными по Восточно-Европейской платформе поддерживает гипотезу о крайне возбужденном состоянии геомагнитного поля вблизи границы докембрия и кембрия. Получен палеомагнитный полюс, позволяющий сделать новый важный шаг в разработке кривой кажущейся миграции полюса Сибирской и определить ее палеогеографическое положение на границе протерозоя и фанерозоя.

 

- Завершены детальные магнитостратиграфические исследования ряда опорных разрезов Южной Франции. Показано, что наиболее молодые отложения в ряде изученных разрезов формировались либо вблизи границы Киама - Иллавара, либо несколько позже. Палеомагнитные полюсы, рассчитанные по соответствующим интервалам разрезов, ложатся в непосредственной близости от "истинного дипольного полюса" Северной Евразии для поздней перми, полученного ранее Баженовым и Шацилло [2012] на основе независимых данных. Статистическая идентичность этих полюсов подтверждает гипотезу о дипольном характере усредненного геомагнитного поля в позднем палеозое.

 

- По результатам выполненных исследований получен новый палеомагнитный полюс для Ангаро - Анабарского блока Сибирской платформы (Туруханский регион) возраста 1.0-1.05 млрд. лет. На основе независимых палеомагнитных данных подтверждена корреляция основных опорных разрезов рифея Сибирской платформы [Семихатов и Серебряков, 1983]. Доказано существование геомагнитного суперхрона на границе мезо- и неопротерозоя и получены временные ограничения на его длительность.

 

- Часть результатов, полученных в ходе выполнения Проекта, опубликована в ведущих отечественных и международных журналах, представлена участниками Проекта в многочисленных докладах на научных отечественных и международных конференциях. Другая часть в настоящее время находится в обработке или готовится к печати. Полученные результаты составляют серьезный задел для успешного достижения целей Проекта.

 

Ключевые слова: Археомагнетизм, глобальные геомагнитные модели, палеомагнетизм, магнитостратиграфия, эволюция геомагнитного поля, палеовековые вариации, напряженность геомагнитного поля, частота геомагнитных инверсий, суперхрон, геодинамика, Сибирская платформа, Восточно-Европейская платформа, венд, протерозой.

Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН
Москва, Россия

Лаборатория Археомагнетизма

и эволюции магнитного поля Земли

Institute of Physics of the Earth RAS

Moscow, Russia

Laboratory of Archaeomagnetism
and the Earth's magnetic field evolution