Отчёт ведущего учёного о научных исследованиях, проведённых в 2018 году >>

Реферат научного отчёта за 2018 год

Рисунок11

Рисунок11

Рисунок6

Рисунок6

Рисунок4

Рисунок4

Рисунок5

Рисунок5

Рисунок3

Рисунок3

Рисунок1

Рисунок1

Рисунок2

Рисунок2

20180819_094836

20180819_094836

20180819_101524

20180819_101524

20180819_093959

20180819_093959

20180819_103346

20180819_103346

20180819_120838

20180819_120838

20180820_113940

20180820_113940

20180820_170010

20180820_170010

20180820_111821

20180820_111821

20180820_172326

20180820_172326

IMG_5019

IMG_5019

IMG_5029

IMG_5029

IMG_5062

IMG_5062

IMG_5072

IMG_5072

IMG_4994

IMG_4994

IMG_5040

IMG_5040

IMG_5192

IMG_5192

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.

 

Все задачи, поставленные в плане работ по Проекту на 2018 г., успешно решены. При этом получены следующие основные результаты:

1) Выполнены исследования, направленные на изучение возможности повышения чувствительности трёхкомпонентного термомагнитометра производства ГО «Борок» ИФЗ РАН путем модернизации его модуля датчиков магнитного момента. Проведены дополнительные испытания различных прецизионных сплавов. Показано, что повышение чувствительности датчиков магнитного момента на базе отечественных материалов в настоящее время не представляется возможным.

2) В компьютерную программу управления трёхкомпонентным термомагнитометром встроен специальный программный модуль, позволяющий выполнять коррекцию анизотропии. Созданы программные средства визуализации и автоматизации экспериментов, разработан удобный мультифункциональный интерфейс пользователя. Автоматизированы основные методики палеомагнитных исследований такие, как методы Телье, Вилсона, протокол “Triaxe”. Выполнены отладка и тестирование программного обеспечения. Предложен и апробирован новый высокопроизводительный протокол, позволяющий учитывать влияние магнитной анизотропии на результаты определения напряженности древнего магнитного поля методом Телье-Коэ. Создан работающий макет аппаратно-программного комплекса, не имеющего аналогов в России.

3) Выполнено лабораторное моделирование образования химической остаточной намагниченности (CRM) при низкотемпературном окислении титаномагнетитов в магматических породах. Показано, что использование пород, несущих CRM, для целей определения палеонапряжённости может привести к получению ложных оценок. Показано, что признаки CRM в магматических породах, несмотря на значительные усилия, приложенные для их поиска, до настоящего времени остаются недостаточно изученными. Критерии идентификации CRM нуждаются в дальнейшем развитии.

4) Завершены археомагнитные исследования коллекций из уникальных археологических памятников Ярим-Тепе I/II и Тель-Сотто (Ирак, конец VII-го – начало VI-го тыс до н.э.). Получены новые удовлетворяющие современным критериям надежности определения напряженности древнего геомагнитного поля по этим объектам. Подтверждено наличие пика напряженности геомагнитного поля вблизи 5500 лет до н.э. Уточнены оценки продолжительности и скорости вариаций для пиков напряженности геомагнитного поля с возрастами ~5500 и 5750 лет до н.э. Показано отсутствие геомагнитных спайков на временном интервале с конца VII по конец VI тысячелетия до н.э. Построены временные модели для обоих памятников. Предложена новая схема синхронизации археологических хронологий, независимо установленных на территории Сирии и Ирака. Проведена ревизия ранее существовавших представлений о возрасте уникального памятника Тель-Сотто.

5) Выполнен широкий круг археомагнитных, палеомагнитных, петромагнитных, литологических и др. исследований на территории Узбекиста-на и Туркмении. Изучены возможности разных методов для решения задач, связанных с восстановлением палеомагнитного и палеоклиматического сигнала, а также с датированием такырных отложений. Получены новые результаты, которые открывают перспективы для разработки региональной кривой вариаций направлений и напряженности геомагнитного поля на территории Средней Азии и Среднего Востока на протяжении последних ~5000 лет, а также для изучения палеоклиматической эволюции региона.

6) Завершены археомагнитные исследования коллекций образцов, отобранных из археологических памятников XVI -XIX вв. н.э. Ярославской области. Получены новые археомагнитные определения, отвечающие современным критериям качества и надежности. Выполнен анализ археомагнитных данных, полученных для территории Центральной России для интервала времени с конца

XVII по первую треть XIX вв. н.э. Показано, что эти данные в большей мере согласуются с моделями, предполагающим незначительные изменения величины дипольного момента с конца XVII по первую треть XIX вв. н.э., чем с моделями, которые, напротив, предполагают резкий спад и по-следующее понижение осевого дипольного момента вплоть до середины XIX века. Выполнено тестовое сравнение результатов, полученных методами Триакс и Телье–Коэ. Показано, что результаты, полученные этими методами, значимо не различаются.

7) Выполнены исследования донных отложений озера Малое Миассово. Проведены сейсмоакустические исследования, на основе данных которых, выбраны точки, где произведен отбор донных колонок длиной от 2.8 до 5.24 м. Определены характер изменчивости скалярных и векторных магнитных параметров в отобранных донных колонках и магнитная минералогия осадков. Выполнена оценка стабильности палеомагнитной записи в донных осадках. Полученные результаты указывают на то, что донные отложения озера Малое Миасское представляют собой перспективный объект для постановки детальных исследований для изучения вариаций геомагнитного поля голоцена на территории Урала и прилегающих регионов.

8) Получены новые качественные определения напряженности геомагнитного поля в протерозое и в девоне. Выполнен анализ палеомагнитных данных по нижнему кембрию Сибирской платформы и других регионов земного шара. Получены новые доказательства существования длительных периодов аномального магнитного поля, необычность которого выражалась в длительных отклонениях поля от дипольной геометрии, крайне низкой напряженности и высокой вариабельности. Рассмотрены ограничения, которые эти данные могут накладывать на время формирования внутреннего ядра Земли.

9) Получены новые свидетельства аномального характера палеомагнитной записи в породах нижнего кембрия и эдиакария Сибирской платформы. Анализ мировых палеомагнитных данных для этого интервала геологической истории показывает, что наблюдаемые в Сибири особенности палеомагнитной записи для границы докембрия и фанерозоя носят планетарный характер, не согласуются с традиционными представлениями о палеомагнитной записи как отражающей преимущественно аксиально-дипольный характер геомагнитного поля, и требуют допущения, что геомагнитное поле на границе протерозоя и фанерозоя существенно отличалось от геомагнитного поля более поздних эпох. Предложена гипотеза, согласно которой геомагнитное поле на границе докембрия и кембрия имело аномальный характер. Согласно этой гипотезе, магнитное поле Земли на границе докембрия и кембрия может быть описано чередованием продолжительных периодов господства аксиального преимущественно монополярного дипольного поля, перемежающегося с относительно кратковременными эпохами преобладания инвертирующего близэкваториального или среднеширотного диполя. Предлагаемая гипотеза согласуется с данными, полученными при изучении переходных полей палеозойских инверсий [Храмов, Иосифиди, 2012], а также с данными численного моделирования геодинамо.

10) Результаты статистического исследования данных о величинах напряженности геомагнитного поля на протяжении эпохи Брюнес указывают на то, что гипотеза осевого диполя должна быть уточнена в плане масштаба времени, где ее можно считать не противоречащей реальным данным. В масштабе текущего периода стабильной полярности Брюнес эта гипотеза заведомо противоречит собранным на данный момент палеомагнитным данным по палеонапряженности. Реконструкция древних материковых плит также должна учитывать возможную систематическую ошибку хотя бы в пределах обнаруженных эффектов за период Брюнес.

11) Используя известные оценки скорости роста твердого ядра и изменения длины дня, рассмотрена эволюция безразмерных чисел Экмана, Россби и Рэлея в модели композиционной конвекции в ядре Земли, определяющих баланс сил и эволюцию магнитного поля. Приведены различные сценарии эволюции на интервалах времени, сравнимых с возрастом ядра, как в прошлом, так и в будущем. В частности, показано, что в настоящее время интенсивность конвекции в жидком ядре продолжает возрастать. Это соответствует возрастанию частоты инверсий геомагнитного поля и переходу от дипольного поля к мультипольному. Уменьшение объема жидкого ядра приводит к снижению напряженности магнитного поля.

12) Выполнено комплексное палеомагнитное, геохронологическое, изотопно-геохимическое, структурно-геологическое, седиментологическое и палеоклиматическое исследование ряда представительных позднедокембрийских и раннепалеозойских стратиграфических последовательностей Заангарья – северной части Енисейского кряжа. На основе полученных данных выполнено тестирование предлагавшихся ранее концепций развития западной периферической зоны Сибирской платформы в позднем докембрии и самом начале палеозоя и предложена модель тектонической эволюции этого региона. Палеомагнитные данные, полученные по неопротерозойским комплексам Заангарья, показывают, что в позднем протерозое Сибирская платформа находилась в приэкваториальных широтах южного полушария и была развернута примерно на 140º по часовой стрелке относительно современного меридиана. При этом самой северной частью СП была её современная юго-западная окраина.

13) Выполнены палеомагнитные и геохронологические исследования рифейских магматических и осадочных пород Оленекского и Уджинского поднятий (северо-восток Сибирской платформы). Показано, что породы магматического комплекса прорывающего рифейский разрез Уджинского поднятия имеют возраст около 1380 млн. лет. Это означает, что в Уджинском разрезе между наиболее молодыми породами рифейского возраста и вендскими породами присутствует перерыв, длительность которого составляет около 800 млн. лет. Этот результат, в совокупности с аналогичными данными, полученными нами ранее по опорным рифейским разрезам Учуро-Майского района и Анабара, коренным образом меняет представления о характере накопления осадочных пород в протерозое, указывая на то, что оно носило крайне прерывистый характер, а длительность лакун в разрезах на порядок превышает длительность эпизодов осадконакопления. В результате выполненных работ, практически впервые получен полюс для возрастного уровня ~1380 Ma, подтвержден и существенно уточнен полюс для ~1500 Ma. Намечен характер смещения сибирского палеомагнитного полюса от конца палеопротерозоя до начала неопротерозоя, выполнено сравнение этого тренда с аналогичным трендом, имеющимся для Лаврентии. Получены данные, указывающие на то, что в рассматриваемый интервал времени эти кратоны входили в состав единой континентальной структуры. Таким образом, наряду с ранее полученными результатами по “родиниевскому” интервалу времени, новые палеомагнитные данные поддерживают гипотезу вхождения Сибири и Лаврентиии в состав единого континентального образования.

 

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.

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

Лаборатория Археомагнетизма и эволюции магнитного поля Земли


Тел.: +7 499 254-91-05

WWW: archaeomag.ifz.ru

Email: paleomag.ifz@gmail.com
Адрес: 123242, Россия, Москва, Большая Грузинская ул., д. 10. ИФЗ РАН

Laboratory of Archaeomagnetism
and Earth's magnetic field evolution

Phone: +7 499 254-91-05

WWW: archaeomag.ifz.ru

Email: paleomag.ifz@gmail.com
Address: 10, Bolshaya Gruzinskaya str., Moscow, Russian Federation, 123242