uzakuescУченые записки Казанского университета. Серия Естественные наукиUchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta Seriya Estestvennye Nauki2542-064X2500-218XKazan (Volga Region) Federal University10.26907/2542-064X.2023.4.620-632uzakuesc-43Research ArticleСтатьиПредварительные магнитно-минералогические исследования донных отложений озера Белое (Южная Сибирь, Россия)Preliminary Magnetic Mineralogical Studies of Lake Beloe Sediments (Southern Siberia, Russia)ЮсуповаА. Р.YusupovaA. R.

Юсупова Анастасия Рафаилевна, младший научный сотрудник НИЛ палеоклиматологии, палеоэкологии, палеомагнетизма Института геологии и нефтегазовых технологий

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

Kazan, 420008 Russia

i@ajusupova.ruНургалиеваН. Г.NurgalievaN. G.

Нургалиева Нурия Гавазовна, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры геологии нефти и газа Института геологии и нефтегазовых технологий

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

Kazan, 420008 Russia

nouria.nourgalieva@kpfu.ruКузинаД. М.KuzinaD. M.

Кузина Диляра Мтыгулловна, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник НИЛ палеоклиматологии, палеоэкологии, палеомагнетизма Института геологии и нефтегазовых технологий

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

Kazan, 420008 Russia

di.kuzina@gmail.comСотниковаВ. Ф.SotnikovaV. F.

Сотникова Василина Федоровна, инженер НИЛ «Гибридные оптические сенсоры» Института физики

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

Kazan, 420008 Russia

vasilina0917@gmail.comМуликоваД. И.MulikovaD. I.

Муликова Динара Илхомовна, лаборант-исследователь НИЛ палеоклиматологии, палеоэкологии, палеомагнетизма Института геологии и нефтегазовых технологий

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

Kazan, 420008 Russia

dindirin8642@gmail.comКазанский (Приволжский) федеральный университетРоссияKazan Federal UniversityRussian Federation2023100120241654620632Copyright © Юсупова А.Р., Нургалиева Н.Г., Кузина Д.М., Сотникова В.Ф., Муликова Д.И., 20242024Юсупова А.Р., Нургалиева Н.Г., Кузина Д.М., Сотникова В.Ф., Муликова Д.И.Yusupova A.R., Nurgalieva N.G., Kuzina D.M., Sotnikova V.F., Mulikova D.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://uzakuesc.elpub.ru/jour/article/view/43

В работе представлены результаты предварительных исследований донных отложений озера Белое (Южная Сибирь, Россия), направленных на получение вариаций магнитно-минералогических показателей и интерпретацию влияющих на них геологических факторов. Проведен комплекс петромагнитных исследований, включающий измерение магнитной восприимчивости (МВ) образцов трех керновых колонок, получение кривых нормального остаточного намагничивания при непрерывном росте внешнего магнитного поля до 1.5 Тл для одной колонки, дифференциальный термомагнитный анализ по индуцированной намагниченности и сканирующую электронную микроскопию (СЭМ) по выборочным образцам. По кривым нормального намагничивания проведено разделение магнитной составляющей на ферромагнитную, диа/парамагнитную и суперпарамагнитную компоненты и определен их вклад. Данные по МВ образцов всех колонок хорошо коррелируют между собой, что позволяет проводить их сопоставление. Магнитные минералы представлены магнетитом и пиритом, присутствие которых прослеживается почти по всему разрезу. На диаграмме Дэя–Данлопа изучаемые образцы представлены однодоменными (ОД) и псевдооднодоменными (ПОД) зернами. Вариативность магнитных компонент по разрезу говорит об изменяющихся условиях во время осадконакопления. Методом СЭМ обнаружены частицы, сходные по составу и морфологии с космогенными и вулканическими сферулами. На основе комплексного анализа данных выделена значимая граница плейстоцен–голоцен.

This article overviews the results of a preliminary magnetic and mineralogical study of the bottom sediments of Lake Beloe (Southern Siberia, Russia). The magnetic and mineralogical properties of the sediments were examined. Their variations were correlated with geological factors. A comprehensive magnetic survey was performed: magnetic susceptibility of samples extracted from three sediment cores was measured; normal remanent magnetization in a continuously increasing external magnetic field of up to 1.5 T was calculated; differential thermomagnetic analysis was carried out based on induced magnetization and scanning electron microscopy (SEM) for certain samples. The magnetic component was divided into three subcomponents based on the normal magnetization curves: ferromagnetic, dia-/paramagnetic, and superparamagnetic. The contribution of each subcomponent to the total magnetization was determined. It was found that the magnetic susceptibility values correlate well across all the studied cores, thus making it possible to compare them. Magnetite and pyrite turned out to be the magnetic minerals distributed throughout almost the entire section. In the Day–Dunlop plot, the studied samples are represented by single-domain (SD) and pseudo–single-domain (PSD) grains. The magnetic components vary consistently along the section, suggesting that the depositional environment underwent substantial changes. Particles similar in composition and morphology to cosmogenic and volcanic spherules were discovered using the SEM method. Based on the obtained results, the boundary between the Pleistocene and Holocene deposits was defined.

условия осадконакоплениякосмогенные частицыплейстоценголоценовые осадкиsedimentation conditionscosmogenic particlesPleistocene-Holocene sedimentsРабота выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-47-08001, https://rscf.ru/project/22-47-08001/.This study was supported by the Russian Science Foundation (project no. 224708001, https://rscf.ru/project/22-47-08001/).ReferencesКосарева Л.Р., Щербаков В.П., Нургалиев Д.К., Нургалиева Н.Г., Сычева Н.К., Антоненко В.В., Кузина Д.М., Евтюгин В.Г. Периодизация климатических циклов в голоцене по синхронным вариациям магнитных и геохимических параметров осадков озера Большое Яровое (юго-запад Сибири) // Геология и геофизика. 2020. T. 61, № 7. C. 889–907. https://doi.org/10.15372/GiG2019148.Kosareva L.R., Shcherbakov V.P., Nurgaliev D.K., Nurgalieva N.G., Sycheva N.K., Antonenko V.V., Kuzina D.M., Evtyugin V.G. Periodization of Holocene climatic cycles based on synchronous variations in the magnetic and geochemical parameters of the sediments of Lake Bol’shoe Yarovoe (southwestern Siberia). Geol. Geofiz., 2020, vol. 61, no. 7, pp. 889–907. https://doi.org/10.15372/GiG2019148. (In Russian)Evans M.E., Heller F. Environmental Magnetism. Principles and Applications of Enviromagnetics. San Diego: Acad. Press, 2003. 299 p.Evans M.E., Heller F. Environmental Magnetism. Principles and Applications of Enviromagnetics. San Diego, Acad. Press, 2003. 299 p.Liu Q., Roberts A.P., Larrasoaña J.C., Banerjee S.K., Guyodo Y., Tauxe L., Oldfield F. Environmental magnetism: Principles and applications // Rev. Geophys. 2012. V. 50, No 4. Art. RG4002. https://doi.org/10.1029/2012RG000393.Liu Q., Roberts A.P., Larrasoaña J.C., Banerjee S.K., Guyodo Y., Tauxe L., Oldfield F. Environmental magnetism: Principles and applications. Rev. Geophys., 2012, vol. 50, no. 4, art. RG4002. https://doi.org/10.1029/2012RG000393.Berner R.A. A new geochemical classification of sedimentary environments // J. Sediment. Res. 1981. V. 51, No 2. P. 359–365. https://doi.org/10.1306/212F7C7F-2B24-11D7-8648000102C1865D.Berner R.A. A new geochemical classification of sedimentary environments. J. Sediment. Res., 1981, vol. 51, no. 2, pp. 359–365. https://doi.org/10.1306/212F7C7F-2B24-11D7-8648000102C1865D.Dong Y., Wu N., Li F., Huang L., Wen W. Time-transgressive nature of the magnetic susceptibility record across the Chinese Loess Plateau at the Pleistocene/Holocene transition // PLoS One. 2015. V. 10, No 7. Art. e0133541. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133541.Dong Y., Wu N., Li F., Huang L., Wen W. Time-transgressive nature of the magnetic susceptibility record across the Chinese Loess Plateau at the Pleistocene/Holocene transition. PLoS One, 2015, vol. 10, no. 7, art. e0133541. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133541.Curtis C. Mineralogical consequences of organic matter degradation in sediments: Inorganic/organic diagenesis // Marine Clastic Sedimentology / Ed. by J.K. Leggett, G.G. Zuffa. Dordrecht: Springer, 1987. P. 108–123. https://doi.org/10.1007/978-94-009-3241-8_6.Curtis C. Mineralogical consequences of organic matter degradation in sediments: Inorganic/organic diagenesis. In: Leggett J.K., Zuffa G.G. (Eds.) Marine Clastic Sedimentology. Dordrecht, Springer, 1987. pp. 108–123. https://doi.org/10.1007/978-94-009-3241-8_6.Минюк П.С., Пожидаева Д.К., Соцкая О.Т., Акинин В.В., Морозова М.А. Магнитоминералогические аномалии на границе плейстоцена и голоцена в озерных осадках Северо-Востока России // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 510, № 2. С. 194–200. https://doi.org/10.31857/S2686739723600182.Minyuk P.S., Pozhidaeva D.S., Sotskaya O.T., Akinin V.V., Morozova M.A. Magnetic–mineralogical anomalies at the Pleistocene–Holocene boundary in lacustrine sediments of Northeastern Russia. Dokl. Earth Sci., 2023, vol. 510, no. 2, pp. 453–458. https://doi.org/10.1134/S1028334X23600342.Юсупова А.Р., Нургалиева Н.Г., Кузина Д.М., Косарева Л.Р., Юнусова Д.А. Особенности вещественного состава донных отложений озера Сабакты (Южный Урал) // Успехи современного естествознания. 2023. № 7. С. 72–81. https://doi.org/10.17513/use.38074.Yusupova A.R., Nurgalieva N.G., Kuzina D.M., Kosareva L.R., Yunusova D.A. Compositional characteristics of Lake Sabakty sediments (Southern Urals). Usp. Sovrem. Estestvozn., 2023, no. 7, pp. 72–81. https://doi.org/10.17513/use.38074. (In Russian)Hu S., Goddu S.R., Herb C., Appel E., Gleixner G., Wang S., Yang X., Zhu X. Climate variability and its magnetic response recorded in a lacustrine sequence in Heqing basin at the SE Tibetan Plateau since 900 ka // Geophys. J. Int. 2015. V. 201, No 1. P. 444–458. https://doi.org/10.1093/gji/ggv033.Hu S., Goddu S.R., Herb C., Appel E., Gleixner G., Wang S., Yang X., Zhu X. Climate variability and its magnetic response recorded in a lacustrine sequence in Heqing basin at the SE Tibetan Plateau since 900 ka. Geophys. J. Int., 2015, vol. 201, no. 1, pp. 444–458. https://doi.org/10.1093/gji/ggv033.Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Минеральные индикаторы литогенеза. Сыктывкар: Геопринт, 2008. 564 с.Yudovich Ya.E., Ketris M.P. Mineral’nye indikatory litogeneza [Mineral Indicators of Lithogenesis]. Syktyvkar, Geoprint, 2008. 564 p. (In Russian)Kuzina D.M., Yusupova A.R., Markov G.P., Nurgaliev D.K., Lemazina Yu.A., Vorob’ev V.V., Kadyrov R.I. Micrometeorites from Lake Turgoyak, South Ural, Russia // Meteorit. Planet. Sci. 2018. V. 53, No S1. Art. 6306. P. A156. https://doi.org/10.1111/maps.13146.Kuzina D.M., Yusupova A.R., Markov G.P., Nurgaliev D.K., Lemazina Yu.A., Vorob’ev V.V., Kadyrov R.I. Micrometeorites from Lake Turgoyak, South Ural, Russia. Meteorit. Planet. Sci., 2018, vol. 53, no. S1, art. 6306, p. A156. https://doi.org/10.1111/maps.13146Буров Б.В., Ясонов П.Г. Введение в дифференциальный термомагнитный анализ горных пород. Казань: Издательство Казанского университета, 1979. 159 c.Burov B.V., Yasonov P.G. Vvedenie v differentsial’nyi termomagnitnyi analiz gornykh porod [Introduction to Differential Thermomagnetic Analysis of Rocks]. Kazan, Izd. Kazan. Univ., 1979. 159 p. (In Russian)Дарьин А.В., Калугин И.А. Реконструкция климата Горного Алтая по данным литолого-геохимических исследований донных осадков озера Телецкое // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2012. № 6. С. 63–70. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2012-6-63-70.Dar’in A.V., Kalugin I.A. Climate reconstruction of the Altai Mountains inferred from the lithological and geochemical studies of Lake Teletskoye sediments. Izv. Ross. Akad. Nauk. Ser. Geogr., 2012, no. 6, pp. 63–70. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2012-6-63-70. (In Russian)Панин Е.Л., Панина Е.А., Шаров А.С. Некоторые аспекты развития санаторно-курортной и туристической деятельности в Алтайском крае // Экономика. Сервис. Туризм. Культура (ЭСТК-2003): сборник статей V Международной научно-практической конференции (Барнаул, 27-28 мая 2003 г.). Барнаул: Издательство Алтайского государственного технического университета, 2003. С. 47–50.Panin E.L., Panina E.A., Sharov A.S. Some aspects of the development of health resorts and tourism in the Altai region. Ekonomika. Servis. Turizm. Kul’tura (ESTK-2003): sbornik statei V Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii (Barnaul, 27–28 maya 2003 g.) [Economy. Service. Tourism. Culture (ESTC-2003): Proc. V Int. Sci.-Pract. Conf. (Barnaul, May 27–28, 2003)]. Barnaul, Izd. Altai. Gos. Tekh. Univ., 2003, pp. 47–50. (In Russian)Борисов А.С. Система технологического обеспечения палеомагнитных исследований отложений современных озер: автореф. дис. ... докт. геол.-минерал. наук. Казань, 2004. 46 с.Borisov A.S. Technological support system for paleomagnetic studies of bottom sediments in modern lakes. Extended Abstract of Doct. Geol.-Mineral. Sci. Diss. Kazan, 2004. 46 p. (In Russian)Буров Б.В., Нургалиев Д.К., Ясонов П.Г. Палеомагнитный анализ. Казань: Издательство Казанского университета, 1986. 167 с.Burov B.V., Nurgaliev D.K., Yasonov P.G. Paleomagnitnyi analiz [Paleomagnetic Analysis]. Kazan, Izd. Kazan. Univ., 1986. 167 p. (In Russian)Нургалиев Д.К., Ясонов П.Г. Коэрцитивный спектрометр. Патент РФ на полезную модель. № 81805. 2009. Бюл. ФИПС № 9.Nurgaliev D.K., Yasonov P.G. Coercivity spectrometer. Utility Model Patent no. 81805. FIPS Byull., no. 9, 2009. (In Russian)Yasonov P.G., Nurgaliev D.K., Burov B.V., Heller F. Amodernized coercivity spectrometer // Geol. Carpathica. 1998. V. 49, No 3. P. 224–225.Jasonov P.G., Nurgaliev D.K., Burov B.V., Heller F. A modernized coercivity spectrometer. Geol. Carpathica, 1998. vol. 49, no. 3, pp. 224–225.Kosareva L.R., Nourgaliev D.K., Kuzina D.M., Spassov S., Fattakhov A.V. Ferromagnetic, dia-/paramagnetic and superparamagnetic components of Aral Sea sediments: Significance for paleoenvironmental reconstruction // ARPN J. Earth Sci. 2015. V. 4, No 1. Р. 1–6.Kosareva L.R., Nourgaliev D.K., Kuzina D.M., Spassov S., Fattakhov A.V. Ferromagnetic, dia/paramagnetic and superparamagnetic components of Aral Sea sediments: Significance for paleoenvironmental reconstruction. ARPN J. Earth Sci., 2015, vol. 4, no. 1, pp. 1–6.Day R., Fuller M., Schmidt V.A. Hysteresis properties of titanomagnetites: Grain-size and compositional dependence // Phys. Earth Planet. Inter. 1977. V. 13, No 4. P. 260–267. https://doi.org/10.1016/0031-9201(77)90108-X.Day R., Fuller M., Schmidt V.A. Hysteresis properties of titanomagnetites: Grain-size and compositional dependence. Phys. Earth Planet. Inter., 1977, vol. 13, no. 4, pp. 260–267. https://doi.org/10.1016/0031-9201(77)90108-X.Dunlop D.J. Theory and application of the Day plot (Mrs/Ms versus Hcr/Hc) 1. Theoretical curves and tests using titanomagnetite data // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2002. V. 107, No B3. P. EPM 4-1–EPM 4-22. https://doi.org/10.1029/2001JB000486Dunlop D.J. Theory and application of the Day plot (Mrs/Ms versus Hcr/Hc) 1. Theoretical curves and tests using titanomagnetite data. J. Geophys. Res.: Solid Earth, 2002, vol. 107, no. B3, pp. EPM 4-1–EPM 4-22. https://doi.org/10.1029/2001JB000486..Литвинова Т.П., Тимофеева И.К., Кудрявцев И.В. Отчет по объекту «Создание опережающих геофизических основ Госгеолкарты-1000/3». Книга 17 (М-44). СПб.: ВСЕГЕИ; РГФ, 2012.Litvinova T.P., Timofeeva I.K., Kudryavtsev I.V. Report on the object “Advanced Geophysical Tools for State GeolMap-1000/3”. Book 17 (M-44). St. Petersburg, VSEGEI, RGF, 2012. (In Russian)Глухов М.С. Магнитные микросферулы: морфология, состав, принципы классификации: дис. ... канд. геол.-минерал. наук. Казань, 2022. 202 с.Glukhov M.S. Magnetic microspherules: Morphology, composition, and principles of classification. Cand. Geol.-Mineral. Sci. Diss. Kazan, 2022. 202 p. (In Russian)Кузина Д.М. Космическое вещество в осадках и осадочных породах: методы диагностики и применение для решения геологических задач: дис. ... канд. геол.-минерал. наук. Казань, 2019. 183 с.Kuzina D.M. Cosmic matter in sediments and sedimentary rocks: Diagnostic methods and their use for solving geological problems. Cand. Geol.-Mineral. Sci. Diss. Kazan, 2019. 183 p. (In Russian)Субетто Д.А., Леонтьев П.А., Серых Л.С., Андроников А.В., Назарова Л.Б., Кублицкий Ю.А. Резкие/катастрофические природно-климатические изменения и явления на рубеже позднего неоплейстоцена и голоцена на Северо-Западе России // Общество. Среда. Развитие. 2016. № 2. С. 87–96.Subetto D.A., Leont’ev P.A., Serykh L.S., Andronikov A.V., Nazarova L.B., Kublitskii U.A. Ab-rupt/catastrophic natural and climatic changes and phenomena at the boundary of the Late Neopleistocene and Holocene in Northwest Russia. O-vo. Sreda. Razvit., 2016, no. 2, pp. 87–96. (In Russian)Jelinowska A., Tucholka P., Wieckowski K. Magnetic properties of sediments in a Polish lake: Evidence of a relation between the rock-magnetic record and environmental changes in Late Pleistocene and Holocene sediments // Geophys. J. Int. 1997. V. 129, No 3. P. 727–736. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1997.tb04508.x.Jelinowska A., Tucholka P., Wieckowski K. Magnetic properties of sediments in a Polish lake: Evidence of a relation between the rock-magnetic record and environmental changes in Late Pleistocene and Holocene sediments. Geophys. J. Int., 1997, vol. 129, no. 3, pp. 727–736. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1997.tb04508.x.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.