ЕКСКУРСИ ГЕОМАГНІТНОГО ПОЛЯ ХРОНУ БРЮНЕС. ЧАСТИНА 2: МАГНІТОСТРАТИГРАФІЯ СУБАЕРАЛЬНИХ ВІДКЛАДІВ ТА ВПЛИВ НА ДОВКІЛЛЯ

Володимир БАХМУТОВ; Галина МЕЛЬНИК; Дмитро ГЛАВАЦЬКИЙ; Євген ПОЛЯЧЕНКО

doi:10.17721/1728-2713.107.02

Автор(и)

Володимир БАХМУТОВ Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна Національної академії наук України, Київ, Україна
Галина МЕЛЬНИК Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна Національної академії наук України, Київ, Україна
Дмитро ГЛАВАЦЬКИЙ Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна Національної академії наук України, Київ, Україна
Євген ПОЛЯЧЕНКО Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна Національної академії наук України, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.17721/1728-2713.107.02

Ключові слова:

інверсії та екскурси геомагнітного поля, магнітостратиграфія, лесово-ґрунтові серії, зміни навколишнього середовища, плейстоцен

Анотація

Вступ. Сучасний стан та проблеми дослідження екскурсів хрону Брюнес розглянуто у першій частині статті. Зокрема, зазначено, що найбільш надійно встановленими у хроні Брюнес вважаються екскурси Laschamp (41 тис. років тому), Blake (114 тис. років тому), Iceland Basin (188 тис. років тому). У другій частині статті наведено детальний огляд та приклади застосування геомагнітних екскурсів хрону Брюнес при кореляції субаеральних відкладів плейстоцену, зокрема лесово-ґрунтових товщ України і суміжних країн Європи.

Методи. Дослідження лесово-ґрунтових товщ виконувались палеомагнітними та петромагнітними методами. Розрахунок характеристичної компоненти намагнічуваності виконувався статистичними методами сферичних даних.

Результати. Представлено нові результати дослідження лесово-ґрунтового розрізу Роксолани, що доповнюють попередню магнітостратиграфічну шкалу. У розрізі виявлено екскурс оберненої полярності на рівні нижньозавадівського педокомплексу (S4; корелянт MIS 11), що в нашій інтерпретації зіставляється з подією Unnamed віком 430 тис. років тому, описаною раніше у лесових розрізах В'язівок і Меджибіж. Обговорено останні роботи з вивчення проблематики впливу екскурсів на зміни довкілля, зокрема на палеоекологічні та кліматичні зміни в останньому льодовиковому періоді.

Висновки. Сучасними дослідженнями лесово-ґрунтової формації України виявлено екскурси Unnamed (430 тис. років тому) та Big Lost (540 тис. років тому). Відсутність інших добре задокументованих глобальних екскурсів у верхньоплейстоценових лесово-ґрунтових відкладах може пояснюватися як неповнотою відбору зразків, так і стратиграфічними перервами, особливостями палеомагнітного "запису" та недостатньою вивченістю магнітної мінералогії цих порід. Вплив інверсій та екскурсів геомагнітного поля на зміни довкілля є дискусійним питанням, що потребує подальших досліджень, особливо у сфері пошуку механізмів такого впливу. Оскільки багато дослідників підкреслюють роль атмосферного озону у змінах клімату та довкілля, запропонований у (Kilifarska, Bakhmutov, & Melnyk, 2020) механізм може пояснювати зв'язок змін геомагнітного поля та клімату.

Посилання

Bakhmutov, V., Hlavatskyi, D., & Poliachenko, I. (2023). Magnetostratigraphy of the Pleistocene loess-palaeosol sequences in Ukraine and Moldova: a historical overview and recent developments. Geological Quarterly, 67(4), 35. https://dx.doi.org/10.7306/gq.1705.

Bakhmutov, V., Melnyk, G., Hlavatskyi, D., & Poliachenko I. (2023). Geomagnetic field excursions of the Brunhes chron. P.1: a historical overview and current state of research. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geology, 4(103), 49–54. https://doi.org/10.17721/1728-2713.103.05 [in Ukrainian].

Bakhmutov, V. G., & Hlavatskyi, D. V. (2016). Problems of magnetostratigraphy of Pleistocene loess-soil deposits in the South of Ukraine. Geofizicheskiy Zhurnal, 38(4), 59–75. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v38i4.2016.107801 [in Russian].

Bakhmutov, V. G., Hlavatskyi, D. V., Veklych, Y. M., Shpyra, V. V., & Yakukhno, V. I. (2021). The Matuyama–Brunhes boundary in the loesspalaeosol sequence of Dolynske, southern Ukraine. Geofizicheskiy Zhurnal, 43(5), 95–110. https://doi.org/10.24028/gzh.v43i5.244065 [in Russian].

Bakhmutov, V. G., Kazanskii, A. Yu., Matasova, G. G., & Glavatskii, D. V. (2017). Rock Magnetism and Magnetostratigraphy of the Loess-Sol Series of Ukraine (Roksolany, Boyanychi, and Korshev Sections). Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 53(6), 65–86. https://doi.org/10.1134/S1069351317050020.

Boguckyj, A. B., Łanczont, M., Łącka, B., Madeyska, T., & Nawrocki, J. (2009). Quaternary sediment sequence at Skala Podil'ska, Dniester River basin (Ukraine): Preliminary results of multiproxy analyses. Quaternary International, 198, 173–194. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2008.05.010.

Bolshakov, V. A. (1995). Paleomagnetic record of geomagnetic episodes and secondary magnetization of rocks. Fizika Zemli, 1, 66–70 [in Russian].

Bolshakov, V. A. (2004). Determination of climate-stratigraphical position of Matuyama-Brunes inversion in loess formation sediments as a complex problem. Fizika Zemli, 12, 58–76 [in Russian].

Bolshakov, V. A. (2007). Are geomagnetic episodes reliable for geological sediments correlation? Fizika Zemli, 9, 68–78 [in Russian].

Bolshakov, V. A. (2017). The use of the rock magnetic and paleomagnetic data for the loess plateau deposits in China for their climatologic and chronologic correlation to the oxygen isotopic timescale. Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 53, 293–310. https://doi.org/10.1134/S1069351317020033.

Bondar, K., & Ridush, B. (2015). Rockmagnetic and palaeomagnetic studies of unconsolidated sediments of Bukovynka Cave (Chernivtsi region, Ukraine). Quaternary International, 357, 125–135. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2014.04.025.

Channell, J. E. T., & Vigliotti, L. (2019). The role of geomagnetic field intensity in Late Quaternary evolution of humans and large mammals. Reviews of Geophysics, 57, 709-738. https://doi.org/10.1029/2018RG000629.

Chen, J., Kravchinsky, V. A., & Liu, X. (2015). The 13 million year Cenozoic pulse of the Earth. Earth and Planetary Science Letters, 431, 256–263. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2015.09.033.

Cooper, A., Turney, C. S. M., Palmer, J., Hogg, A., McGlone, M., Wilmshurst J., Lorrey, A. M., Heaton, T. J., Russell, J. M., McCracken, K., Anet, J.G., Rozanov, E., Friedel, M., Suter, I., Peter, T., Muscheler, R., Adolphi, F., Dosseto, A., Faith, J.T., Fenwick, P., Fogwill, C.J., Hughen, K., Lipson, M., Liu, J., Nowaczyk, N., Rainsley, E., Ramsey, C. B., Sebastianelli, P., Souilmi, Y., Stevenson, J., Thomas, Z., Tobler, R., & Zech, R. (2021). A global environmental crisis 42,000 years ago. Science, 371, 811–818. https://doi.org/10.1126/science.abb8677.

Evans, M., & Heller, F. (2003). Environmental magnetism. Principles and Applications of Enviromagnetics. Academic Press.

Fang, X. M., Li., J .J., Van der Voo, R., MacNiocaill, C., Dai, R. X., Kemp, R. A., Derbyshire, E., Cao, J. X., Wang, J. M., & Wang, G. (1997). A record of the Blake event during the last interglacial paleosol in the western Loess Plateau of China. Earth and Planetary Science Letters, 146, 73–82. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(96)00222-1.

Gao, J., Korte, M., Panovska, S., Rong, Z., & Wei, Y. (2022). Effects of the Laschamps excursion on geomagnetic cutoff rigidities. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 23, e2021GC010261. https://doi.org/10.1029/2021GC010261.

Hawks, J. (2021). Comment on "A global environmental crisis 42,000 years ago". Science, 374(6570). https://doi.org/10.1126/science.abh1878eabh1878.

Hlavatskyi, D. V., Gerasimenko, N. P., Bakhmutov, V. G., Bonchkovskyi, O. S., Poliachenko, I. B., Shpyra, V. V., Mychak, S. V., Kravchuk, I. V., & Cherkes, S. I. (2021). Significance of the Ukrainian loess-palaeosol sequences for Pleistocene climate reconstructions: rock magnetic, palaeosol and pollen proxies. Geophysical Journal, 43(3), 3–26. https://doi.org/10.24028/gzh.v43i3.236378.

Hlavatskyi, D., & Bakhmutov, V. (2021). Early–Middle Pleistocene Magnetostratigraphic and Rock Magnetic Records of the Dolynske Section (Lower Danube, Ukraine) and Their Application to the Correlation of Loess–Palaeosol Sequences in Eastern and South-Eastern Europe. Quaternary, 4, 43. https://doi.org/10.3390/quat4040043.

Hlavatskyi, D., Stepanchuk, V., Kuzina, D., Poliachenko, I., Shpyra, V., Skarboviychuk, T., Yakukhno, V., & Bakhmutov, V. (2021). Rock magnetic and palaeomagnetic studies of loess-palaesol sections – Lower Palaeolithic sites within the Southern Bug Valley (Medzhybizh, Holovchyntsi). Geophysical Journal, 43(1), 3–37. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v43i1.2021.225539 [in Russian].

Hlavatskyi, D.V. (2019). Refined magnetostratigraphic position of the Shyrokyne unit in loess sequences from Central Ukraine. Journal of Geology, Geography and Geoecology, 28(2), 301–312. https://doi.org/10.15421/111930.

Hlavatskyi, D. V., & Bakhmutov, V. G. (2019). Magnetostratigraphy of the key loess-palaesol sequence at Roxolany (Western Black Sea region). In: D. Nurgaliev, V. Shcherbakov, A. Kosterov, S. Spassov (Eds). Recent Advances in Rock Magnetism, Environmental Magnetism and Paleomagnetism. (pp. 371–382). Springer Geophysics. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-90437-5_26.

Hlavatskyi, D. V., & Bakhmutov, V. G. (2020). Magnetostratigraphy and magnetic susceptibility of the best developed Pleistocene loess-palaeosol sequences of Ukraine: implications for correlation and proposed chronostratigraphic models. Geological Quarterly, 64(3), 723–753. https://gq.pgi.gov.pl/article/view/26160.

Jin, C., Liu, Q., Xu, D., Sun, J., Li, C., Zhang, Y., Han, P., & Liang, W. (2019). A new correlation between Chinese loess and deep-sea δ18O records since the middle Pleistocene. Earth and Planetary Science Letters, 506, 411–454. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.11.022.

Kilifarska, N. A., Bakhmutov, V. G., & Melnyk, G. V. (2020). The hidden link between Earth's magnetic field and climate. Elsevier.

Laj, C., Channell, J. E. T., & Kissel, C. (2021). Magnetostratigraphy: From a Million to a Thousand Years. In Ramstein, G., Landais, A., Bouttes, N., Sepulchre, P., Govin, A. (Eds.). Paleoclimatology. Frontiers in Earth Sciences. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-24982-3_7.

Łanczont, M., Madeyska, T., Bogucki, A., Sytnyk, O., Kusiak, J., Frankowski, Z. Komar, M., Nawrocki, J., & Żogała, B. (2014). Stratigraphic position and natural environment of the oldest Middle Palaeolithic in central Podolia, Ukraine: New data from the Velykyi Glybochok site. Quaternary International, 326–327, 191–212. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2013.08.045.

Łanczont, M., Madeyska, T., Sytnyk, O., Bogucki, A., Komar, M., Nawrocki, J., Hołub, B., & Mroczek, P. (2015). Natural environment of MIS 5 and soil catena sequence along a loess slope in the Seret River valley: Evidence from the Pronyatyn Palaeolithic site (Ukraine). Quaternary International, 365, 74–97. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2014.05.035.

Liu, Q., Hu, P., Jiang, Z., Ge, K., & Roberts, A. (2015). Magnetostratigraphy of Chinese loess–paleosol sequences. Earth-Science Reviews, 150, 139–167. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2015.07.009.

Nawrocki, J., Bogucki, A., Łanczont, M., Werner, T., Standzikowski, K., & Pańczyk, M. (2018). The Hilina Pali palaeomagnetic excursion and possible self-reversal in the loess from western Ukraine. Boreas, 47, 954–966. https://doi.org/10.1111/bor.12305. ISSN 0300-9483

Nawrocki, J., Boguckyj, A., & Łanczont, M. (2007). Palaeomagnetic studies of the loess-palaeosol sequence from the Kolodiiv section (East Carpathian Fore land, Ukraine). Geological Quarterly, 51(2), 161–166.

Orgeira, M. J., Sinito, A. M., & Compagnucci, R. H. (2016). The Influence of the Geomagnetic Field in Climate Changes. In: Gasparini, G., Rabassa, J., Deschamps, C., Tonni, E. (eds). Marine Isotope Stage 3 in Southern South America, 60 KA B.P.-30 KA B.P. Springer Earth System Sciences. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-40000-6_4.

Shcherbakova V. V, Bakhmutov V. G., Thallner D., Shcherbakov V. P., Zhidkov G. V., & Biggin A. J. (2020) Ultra-low palaeointensities from East European Craton, Ukraine support a globally anomalous palaeomagnetic field in the Ediacaran. Geophysical Journal International. 220(3), 1928–1946. https://doi.org/10.1093/gji/ggz566.

Snowball, I. (2018). Is the Hilina Pali ‘palaeomagnetic excursion' becoming another example of the reinforcement syndrome? A comment inspired by Nawrocki et al. (2018). Boreas, 47, 967–968. https://doi.org/10.1111/bor.12329.

Sümegi, P., Gulyás, S., Molnár, D., Sümegi, B.P., Almond, P.C., Vandenberghe, J., Zhou, L., Pál-Molnár, E., Törőcsik, T., Hao, Q., Smalley, I., Molnár, M., & Marsi, I. (2018). New chronology of the best developed loess/paleosol sequence of Hungary capturing the past 1.1 ma: Implications for correlation and proposed pan-Eurasian stratigraphic schemes. Quaternary Science Reviews, 191, 144–166. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2018.04.012.

Sun, Y. B., Qiang, X. K., Liu, Q. S., Bloemendal, J., & Wang, X. L. (2013). Timing and lock-in effect of the Laschamp geomagnetic excursion in Chinese Loess. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 14, 4952–4961. https://doi.org/10.1002/2013GC004828.

Suter, I., Zech, R., Anet, J. G., & Peter, T. (2014). Impact of geomagnetic excursions on atmospheric chemistry and dynamics. Climate of the Past, 10, 1183–1194. https://doi.org/10.5194/cp-10-1183-2014.

Zhu, R. X., Zhang, R., Deng, C. L., Pan, Y. X., Liu, Q. S., & Sun, Y. B. (2007). Are Chinese loess deposits essentially continuous? Geophysical Research Letters, 34(17). https://doi.org/10.1029/2007GL030591.

Zhu, R. X., Zhou, L. P., Laj, C., Mazaud, A., & Ding, Z. L. (1994). The Blake geomagnetic polarity episode recorded in Chinese loess. Geophysical Research Letters, 21(8), 697–700. https://doi.org/10.1029/94GL00532.