​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.

Исследование ученых Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН показало, что для ледниковых отложений этот метод, как правило, не работает из-за того, что минерал-хронометр недостаточно времени проводит на солнце и сохраняет информацию о более древних событиях. Статья об этом опубликована в журнале Geochronometria.

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".

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.

"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.

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".

Похожие новости

  • 12/03/2018

    Снег помог ученым оценить качество воздуха в Новосибирске

    ​Специалисты Института геологии и минералогии СО РАН и Института ядерной физики имени Будкера СО РАН проанализировали элементный состав твердых осадков снежного покрова в парковых зонах Новосибирска и его окрестностях.
    528
  • 25/10/2016

    Журнал «Геология и геофизика» выбрал новую статью месяца

    ​Журнал «Геология и геофизика» выбрал новую статью месяца. Ей стала работа «Геологическое строение, рельеф и неотектоника Чулышманского нагорья (Горный Алтай)». Материал опубликован в разделе «Тектоника и геодинамика».
    1428
  • 14/03/2016

    Карьера начинается с Арктики

    ​Магистрант геолого-геофизического факультета НГУ Андрей Картозия уверен, что прошедший Молодежный форум «Арктика. Сделано в России» станет трамплином для его профессиональной карьеры. Андрей работает инженером в лаборатории геоинформационных технологий и дистанционного зондирования Института геологии и минералогии В.
    2414
  • 05/05/2017

    В новосибирском Академгородке появится экспериментальный вулкан

    ​10 мая Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера и Институт геологии и минералогии им. В.В. Соболева проведут совместный открытый эксперимент, который продемонстрирует процессы, проходящие внутри Земли во время вулканической активности.
    1030
  • 22/09/2016

    Минерал-индикатор поможет находить алмазные месторождения

    Российские ученые установили, что высокое содержание хрома в рутиле (минерале-спутнике алмаза) позволяет рассматривать рутил как новый высокоэффективный минерал при поиске алмазных месторождений. Исследования поддержаны Российским научным фондом.
    2105
  • 26/10/2016

    Николай Похиленко: Арктика как стратегический резерв

    Могли ли мы в эпоху телеграфа, «Книги – почтой» и целлулоидной пленки представить себе Интернет? Воображение способно нарисовать не всякую технологию будущего. Но сырье для них уже сегодня необходимо искать в арктическом поясе России, уверен директор Института геологии и минералогии СО РАН им.
    1227
  • 15/12/2017

    Сможет ли Россия воспользоваться ситуацией на мировом рынке алмазов?

    Глобальный спрос на алмазное сырье будет расти до 4% в год, а предложение - максимумна 1%. Эксперты спорят, сможет ли Россия воспользоваться ситуацией или ее доля на мировом рынке алмазов упадет в связи с катастрофой на кимберлитовой трубке "Мир" в Якутии и остановкой добычи на других месторождениях.
    512
  • 30/10/2017

    Стратегию развития минерально-сырьевой базы РФ представят правительству до конца 2017 года

    ​Разработчики Стратегии развития минерально-сырьевой базы России до 2030 завершают последние согласования и рассчитывают представить ее правительству РФ до конца 2018 года. Об этом сообщил в пресс-центре ТАСС в Новосибирске научный руководитель Института геологии и минералогии СО РАН Николай Похиленко.
    612
  • 12/07/2017

    Сибирские ученые начали поиск новых месторождений алмазов в Архангельской области

    ​Ученые Института геологии и минералогии (ИГМ) Сибирского отделения (СО РАН) при поддержке Российского научного фонда (РНФ) начали масштабное исследование минералов для поиска новых алмазных месторождений в Архангельской области.
    1112
  • 29/11/2016

    СО РАН: курс на четверть века

    ​Холдинг "Росгеология" обратился в институты Сибирского и Дальневосточного отделений РАН за содействием в создании Стратегии развития минерально-сырьевой базы РФ до 2030 года. Как рассказал директор Института геологии и минералогии им.
    1188