1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer>

Новости

Все         В Институте        Новости геологии        Семинары и конференции        Конкурсы и гранты        ФАНО        Разное        Видео

Понедельник, 04 Июня 2018

Сибирские геологи: датировки ледниковых событий Алтая нужно пересмотреть

 

Возраст древних оледенений Алтая в действующей региональной стратиграфической схеме обоснован небольшим количеством дат. Все они получены в прошлом веке по кварцу из моренных отложений с использованием термолюминесцентного метода датирования.

Региональная стратиграфическая схема показывает возрастные соотношения геологических пород в пределах крупного региона с общей геологической историей. Ледниковые и межледниковые отложения Алтая отражены в региональной стратиграфической схеме четвертичных отложений Алтае-Саянской области. Морены — несортированные обломочные отложения, перенесенные и отложенные ледниками. Это могут быть как каменные глыбы, так и песок и глины.

Геология — наука историческая, и время в ней является одним из основных параметров. Только после того, как определен хронологический порядок и длительность «записанных» в породах и рельефе геологических событий, можно устанавливать или отвергать причинно-следственные связи между ними. Однако датирование морен дело непростое. Если отложения сохранили свою форму в рельефе, то по степени ее сохранности можно сказать, какое из оледенений произошло раньше, а какое — позже. Это метод относительного датирования: он помогает выстроить цепь событий, но не отвечает на вопрос — когда же именно они произошли. Для этого существует целый ряд методов численного определения возраста, которые позволяют привязать установленную последовательность геологических событий к шкале календарного времени.

- Разработка этих методов стала возможной только с развитием физики, — объясняет старший научный сотрудник лаборатории литогеодинамики осадочных бассейнов ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Анна Раульевна Агатова. — Часто их называют методами абсолютного датирования, хотя это не совсем верно: все-таки каждый из методов имеет вполне определенную точность, и мы считаем получаемые даты абсолютными, т.е. календарными, с некоторой оговоркой. Разные типы отложений датируют разными методами, что зависит от физической основы каждого метода, при этом морены, пожалуй, наиболее сложны в этом отношении.

В отличие от соседней вулканически активной Тувы в моренах Алтая отсутствуют хорошо датируемые пепловые или базальтовые прослои, поэтому мы не можем привлечь датирование по урановым рядам или по изотопам аргона. Для использования радиоуглеродного метода в основном нужен органический материал: почвы, торфы, останки растений и животных. Понятно, что в отложениях, которые накапливались в периоды масштабных оледенений, они встречаются чрезвычайно редко. Да и возраст большинства древних морен находится за пределами возможностей этого метода, они просто старше 50 тыс. лет».

Панорама Чаган
Панорама Чаган

В этих обстоятельствах для датирования «немых» (то есть таких, где отсутствует палеонтологический материал) ледниковых толщ Алтая в последней четверти прошлого века был опробован люминесцентный метод. Принцип датирования таков: после попадания в отложения в минералах-хронометрах — кварце и полевом шпате — под воздействием ионизирующей радиации окружающих пород появляются свободные электроны, которые накапливаются в дефектах кристаллической решетки («электронных ловушках») этих минералов. В лаборатории под воздействием нагрева или света с определенной длиной волны электроны покидают ловушки, вызывая люминесценцию. Ее измеряют, и, зная величину радиационного фона в месте отбора образца, вычисляют время, в течение которого минерал-хронометр находился в погребенном состоянии. В зависимости от того, каким образом проводят стимулирование зерен кварца или полевого шпата в лаборатории — нагревом или облучением светом — различают термически и оптически стимулированную люминесценцию (ТЛ и ОСЛ). Существенная деталь: чтобы вычислить время нахождения минерала-хронометра в отложениях, возраст которых мы собственно и определяем, перед попаданием в эти отложения должна произойти его полная «засветка» под солнечными лучами. Только в этом случае счетчик времени в природном хронометре «обнуляется».

- Это условие легко выполняется для эоловых отложений, формируемых ветром, но исследователь никогда не может быть уверен, что песчаные прослои в толщах ледниковых отложений, из которых мы отбираем образец для датирования, откладывались на дневной поверхности, а не в подледных условиях, — говорит Анна Агатова. — Если же зерно не прошло необходимой «засветки», оно продолжает хранить часть информации из «прошлой жизни», и датирование даст ложные представления о возрасте морен. Кстати, возможно, именно неполной засветкой зерен кварца может объясняться расхождение термолюминесцентных дат и палеонтологических определений возраста некоторых древних слоев во всемирно известной Денисовой пещере на Алтае, где новосибирские археологи обнаружили останки новой популяции древнего человека. Ведь в пещерах, как и в ледниках, может не произойти обнуления «счетчика времени» в минерале-хронометре.

В геологии исследователи очень долго работали исключительно относительными методами — выявляли последовательность и количество геологических событий по тем следам, которые они оставили в отложениях и рельефе. Основой определения относительного возраста пород была палеонтология. О методах абсолютного датирования можно было только мечтать. Потом появились эти методы, и были получены первые единичные даты, которые сразу легли в основу стратиграфических схем и палеогеографических реконструкций. Но постепенно количество дат увеличивалось, и они уже совсем не так красиво встраивались в эти первые схемы, а потом и методов стало больше. И теперь мы очень часто сталкиваемся с ситуацией, когда необходимо понять причину разброса дат, полученных для одного и того же объекта разными методами.

Исследование проходило на территории бассейна реки Чаган-Узун. Ученые провели картографирование морен разной степени сохранности и подтвердили: на территории Алтая было как минимум две эпохи крупных оледенений. Соответственно, они предположили, что в отложениях опорного разреза Чаган, расположенного в пределах бассейна, также может быть отражено не менее двух таких периодов.

Разрез Чаган — опорный для реконструкции оледенений Алтая. Мощность сероцветных морен, сформированных двумя сливавшимися здесь ледниками, превышает 100 м. В основании ледниковой толщи залегает 45-метровая линза белесых озерных осадков. Бурый цвет имеют доледниковые отложения.

-Мы отобрали серию образцов кварца и отправили разные их части в разные лаборатории, в которых использовались разные методики термолюминесцентного метода. В результате получили разные даты, иногда отличающиеся на порядок. Кроме того, данные, рассчитанные даже в одной и той же лаборатории, слабо согласовывались со стратиграфической последовательностью образцов в разрезе. Например, для вышележащих слоев (которые всегда моложе нижележащих), мы получили более древние даты. Такой разброс показал, что физическая основа термолюминесцентного метода не подходит для датирования ледниковых отложений. К тому же, когда позднее мы провели совместные исследования с коллегами из Института геологии и палеонтологии Университета Инсбрука (Австрия), оказалось, что и кварц из этого разреза не подходит для такого анализа. По всей видимости, кварц попал в морены сразу из коренных кристаллических пород, слагающих склоны и днища ледниковых долин. А значит, частицы кварца испытали лишь небольшое количество циклов: эрозия — транспортировка — захоронение в осадке, и их кристаллическая решетка обладает недостаточным количеством «электронных ловушек», т.е. емкость таких хронометров мала. Подчеркну, что все датировки, на которые опирается региональная стратиграфическая шкала, выполнены именно по этому минералу и именно ТЛ методом. А это ставит под сомнение и определения возраста оледенений Горного Алтая, и корреляцию с древними оледенениями других регионов Сибири, — отмечает исследовательница.

Озерные отложения в разрезе Чаган — наиболее перспективные для дальнейших геохронологических исследований: в отличие от морен их ТЛ даты, полученные в разных лабораториях разными методиками, имели бóльшую сходимость и показали среднеплейстоценовый возраст (260—500 тыс. лет). Однако этот возраст еще предстоит заверить другими методами датирования

Озерные отложения в разрезе Чаган
Озерные отложения в разрезе Чаган

Тогда ученые решили использовать для датирования алтайских морен другую, более чувствительную разновидность люминесцентного метода — оптически стимулированную люминесценцию (ОСЛ). В отличие от ТЛ ловушек ОСЛ ловушки обнуляются полностью, что не создает неопределенности при расчете возраста. Но основное преимущество ОСЛ — им можно датировать отложения, которые испытали значительно более краткое экспонирование на солнечном свету: 10 секунд для кварца и 9 минут для полевого шпата вместо 20 часов в случае ТЛ метода, а это особенно важно при исследовании морен. В ходе эксперимента, проведенного в Университете Инсбрука, было установлено, что люминесценция кварцевых образцов при стимулировании инфракрасным излучением обеспечивается в основном микровключениями полевого шпата. В результате было принято решение об использовании для датирования, несмотря на незначительное содержание, зерен полевого шпата.

- Мы получили несколько дат, но пока их мало, чтобы дать окончательный ответ на вопрос о количестве и возрасте древних оледенений Алтая, — говорит Анна Агатова. —Делать окончательные выводы рано, но удачный эксперимент показал направление дальнейшей работы. Очевидно, что существующая стратиграфическая схема должна быть пересмотрена, и это дело будущих геохронологических исследований.

Источник: «Наука в Сибири»

 

Прочитано 96 раз
Другие материалы в этой категории: « Между льдов
Limon Tour World Guide Tranzito