Библиотечный каталог авторефератов Украины

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

інститут геофІзики ім. С.І.СубботІна

БАХМУТОВ Володимир  Георгійович

ПАЛЕОВІКОВІ ГЕОМАГНІТНІ ВАРІАЦІЇ ТА МАГНІТОХРОНОЛОГІЯ ПІЗНЬОЛЬОДОВИКІВ’Я - ГОЛОЦЕНУ

04.00.22 - Геофізика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора геологічних наук

Київ – 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділі геомагнетизму Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна Національної Академії наук України

Захист відбудеться “24” грудня 2001 року о “10” годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 26.200.01 Інституту геофізики ім.С.І. Субботіна НАН України за адресою: 03680  Київ - 142, проспект Палладіна, 32.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геофізики

ім.С.І. Субботіна НАН України

Автореферат розісланий “  16 ” листопада  2001 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор геологічних наук                                        М.І. Орлюк                        

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність досліджень.  На думку багатьох вчених настав момент, коли необхідно усвідомлювати, які результати можна приймати за достовірні, що підлягає перевірці або уточненню, і від яких уявлень, нехай навіть популярних, варто відмовитися. Тому не дивує зацікавленість новітньою геологічною історією нашої планети, яка достатньо вивчена за допомогою геолого-геофізичних методів і привертає в останній час підвищену увагу дослідників різних наукових напрямків. Отже, назріла необхідність підбирати ключі до розгадки природних процесів і механізмів, що спричиняють довгострокові зміни навколишнього середовища. Заключний етап плейстоцену, з яким пов'язане танення останнього льодовикового покриву, підняття рівня світового океану на десятки метрів, глобальне потепління клімату та інші події, що у масштабі геологічного часу можна характеризувати як катастрофічні, і голоцен, протягом якого формувалося сучасне природне середовище та розвивалася цивілізація, привертають до себе особливу увагу як події недавнього минулого, з яким пов'язане майбутнє.

Інакше кажучи, нині нагромаджений великий фактичний матеріал, іноді суперечливий, котрий найчастіше заводить дослідників у глухий кут при спробах розібратися не тільки у причинно-наслідкових зв'язках деяких процесів, але й з первинним матеріалом, отриманим різними авторами на одних і тих самих об'єктах. Зазначене у деякій мірі має відношення і до палеомагнітології – науки про геомагнітне поле минулих епох.

На сучасному етапі аналіз просторово-часової структури геомагнітного поля у минулому проводять за даними магнітних обсерваторій (останні 150–200 років), за археомагнітними (до 5000–6000 років тому) і палеомагнітними (часовий діапазон не обмежений) даними. Палеомагнітний метод є найбільш перспективним інструментом для вивчення еволюції процесів з періодами 102 – 104 років. До того ж донині лише по окремих регіонах отримані достовірні записи вікових геомагнітних варіацій, яких абсолютно недостатньо для експериментального обґрунтування теоретичних розробок про механізм генерації геомагнітного поля. Зазначене зумовлено низкою принципових проблем, що виникають під час реконструкції вікових варіацій за “записом” у гірській породі як на першому етапі, який пов'язаний з дослідженням природи намагніченості відкладів, так і на кінцевому етапі при прив'язці результатів до шкали часу.

Отже, актуальність дослідження варіацій геомагнітного поля палеомагнітним методом зумовлена як нагальною потребою розвитку наших уявлень про еволюцію внутрішніх геосфер і процесів у рідкому ядрі і на межі ядро – мантія, так і необхідністю підтвердження або заперечування гіпотез, що лежать в основі природних процесів і їхніх механізмів у межах недавньої еволюції Землі як планети.

З іншого боку, при цьому може бути розв’язана низка задач прикладного характеру, пов'язаних з практичним застосуванням палеомагнітних даних у магнітостратиграфії і магнітохронології.

Зв'язок роботи з науковими програмами і темами основних наукових робіт Інституту. Дисертаційна робота виконана в Інституті геофізики ім. С.І.Субботіна НАН України (директор – академік В.І.Старостенко) у відділі геомагнетизму в рамках тем "Динаміка геомагнітного поля і розробка регіональної магнітостратиграфічної шкали УРСР і МРСР часового інтервалу від 10 млн. років до сучасності"  (№ держ. реєстрації 01860083183) і “Дослідження структури і динаміки геомагнітного поля за останні 10000 років” (№ держ. реєстрації 0194U006720), а також у рамках теми “Палеовікові варіації геомагнітного поля високих широт, записані в пізньоплейстоценових – голоценових озерних відкладах північного заходу Росії, їх використання у магнітостратиграфії і зв'язок з довгостроковими кліматичними змінами” по гранту КЗС 100 Уряду України і Міжнародного Наукового Фонду.

Мета і задачі роботи. Головною метою роботи було відновлення запису варіацій геомагнітного поля палеомагнітним методом і одержання основних параметрів його вікових варіацій. Предметом досліджень були пізньольодовикові – голоценові осадові комплекси території Кольського півострова, Карелії і східної Балтики.

Для досягнення поставленої мети були сформульовані наступні основні наукові задачі:

1. Розробка методики виділення вікових варіацій, “записаних” у розрізах осадових товщ різного генезису, і критеріїв вірогідності отриманих результатів.
2. Визначення основних закономірностей зміни геомагнітного поля в пізньому плейстоцені – голоцені.
3. Розробка регіональної магнітохронологічної і магнітостратиграфічної шкали вікових варіацій геомагнітного поля як основи для розв’язання прикладних задач геології і геофізики.
4. Дослідження зв'язку геомагнітного поля з довгостроковими змінами навколишнього середовища.

Наукова новизна і практичне значення одержаних результатів. Автором уперше одержаний детальний запис варіацій компонент геомагнітного поля і наведена оцінка їхніх основних параметрів (амплітуда, морфологія, спектр) для території північної Європи за останні 13 тисяч  років.

Найважливішими новими науковими результатами є наступні:

• вперше сформульовані критерії вибору осадових порід для палеомагнітних досліджень як потенційних носіїв інформації про вікові геомагнітні варіації. Щодо неконсолідованих відкладів визначений оптимальний комплекс магнітно-мінералогічних методів, який дає відповідь про склад магнітної фракції і дозволяє простежити її зміни в залежності від умов седиментації. Одержано нові дані про магнітні властивості, магнітну мінералогію і природну залишкову намагніченість магнетит- магеміт- гематитвміщуючих озерних, озерно-льодовикових, озерно-морських і морських відкладів, які складають покрівлю сучасного осадового чохла на території північної Європи;
• процес формування природної залишкової намагніченості стрічкових глин уперше розглянуто у рамках седиментологічної моделі озерно-льодовикових відкладів як типових турбідитів – похідних суспензійних потоків. Доведено, що для дослідження вікових варіацій інформативними є стрічкові глини дистальної зони і, в деяких випадках, глини периферії проксимальної зони;
• уперше запис варіацій компонент геомагнітного поля – схилення і нахилення – отриманий на літологічно різнорідних осадах у серії безперервних розрізів, які хронологічно перекриваються. Незалежно від швидкості осадконакопичення, літології, особливостей залягання породи і техніки відбору колекцій зразків, об'єктом досліджень був єдиний геофізичний феномен – геомагнітні вікові варіації. Це дало можливість здійснювати жорсткий контроль вірогідності отриманих результатів. Зазначене підтверджується й у співставленні архео- і палеомагнітних даних, що вказує на реальний зв’язок цих двох методів при досягненні єдиної мети – дослідження древнього магнітного поля Землі;
• у роботі статистичні методи обробки рядів палеомагнітних даних отримали подальший розвиток. Удосконалено методику обробки палеомагнітних даних з метою виділення палеовікових варіацій. Основну увагу приділено приведенню матеріалу до часового ряду із залученням самих надійних і високоточних методів датування молодих осадових товщ;
• уперше отримані дані про вікові варіації, які детально відтворюють динаміку змін компонент вектора геомагнітного поля у північній Європі за останні 13 тис. років. На підставі цих результатів уперше побудована регіональна магнітохронологічна і магнітостратиграфічна схема вікових варіацій геомагнітного поля, яка дозволила розв’язати ряд важливих прикладних геологічних задач. Зокрема, комплекс пізньоплейстоценових озерно-льодовикових відкладів південно-східної частини Балтійського щита був пов'язаний з шведською варвохронологічною шкалою;
• уперше встановлено зв'язок між варіаціями геомагнітного поля і довгостроковими кліматичними змінами в Європі протягом пізнього плейстоцену – голоцену. До того ж визначальний вплив на характер атмосферної циркуляції в Європейському секторі  має місце знаходження геомагнітного полюса як центру аврорального овалу.

Достовірність отриманих результатів забезпечується великим обсягом фактичного матеріалу і єдиною методикою експериментальних досліджень. У процесі роботи вивчено 34 розрізи, результати отримані по вимірам більш 12000 зразків. Основні закономірності зміни геомагнітного поля одержані за результатами палеомагнітних досліджень глин і мулів різних генетичних типів. Доказом достовірності виділених варіацій є гарна збіжність одновікових результатів по різним об'єктам і відповідність палеомагнітних даних археомагнітним визначенням для наймолодшого відрізка часу.

Наукова і практична значимість роботи. Розроблені методи виділення й аналізу вікових варіацій можуть бути використані для палеомагнітного вивчення сучасних озерних і морських відкладів на будь-якій території у широкому діапазоні часу, що виходить за рамки дослідженого інтервалу. Отримані параметри вікових варіацій мають важливе значення для побудови моделей еволюції геомагнітного поля за останні 13 тис. років, що відображають динаміку процесів у земному ядрі  і на межі ядро – мантія.

Практичний і науковий інтерес являє регіональна магнітохронологічна і магнітостратиграфічна схема палеовікових геомагнітних варіацій, яка відкриває нову сторінку магнітостратиграфії як методу кореляції геологічних об'єктів. Розв’язання ряду конкретних задач, пов'язаних із розчленуванням і кореляцією молодих осадових комплексів, зокрема, при побудові карти четвертинних відкладів Фінляндії і північного заходу Російської федерації масштабу 1:1000000, свідчить про практичну значимість отриманих результатів. Іншим важливим моментом є встановлення зв'язку варіацій геомагнітного поля з довгостроковими кліматичними змінами в Європі. Наукове і практичне значення  цього результату важко переоцінити. По-перше, відкривається перспектива довгострокових (у масштабі сотень років) прогнозів змінювань клімату (і навколишнього середовища) у майбутньому. На думку автора результати даної роботи наближають нас до розгадки феномена “малих льодовикових епох” (або чергування періодів тривалих похолодань – потеплінь) як похідних природного процесу. По-друге, підтверджується механізм зв'язку геомагнітної активності з короткоперіодними (у тому числі катастрофічними) кліматичними змінами  в рамках гіпотези про визначальний вплив процесів в авроральному овалі на атмосферну циркуляцію в Європейському секторі північної півкулі.

Особистий внесок автора. Автор сформулював мету і задачі, розв’язання яких наведено у даній роботі. Він здійснював наукове керівництво й безпосередньо приймав  участь у всіх етапах і напрямках досліджень, таких як: організація і проведення експедицій по відбору фактичного матеріалу, підготовка і вимірювання зразків на магнітометричній апаратурі як на Україні, так і за кордоном (Польща, Росія), розробка програмного забезпечення статистичних методів обробки й інтерпретація результатів. Всі основні наукові результати, викладені в роботі, отримані автором особисто. В опублікованих у співавторстві статтях автору належать: геологічне обґрунтування робіт, цілком або частково експериментальні дослідження, інтерпретація палеомагнітних результатів, обговорення результатів і висновки.

Апробація результатів дисертації Основні положення дисертації заслухано і обговорено на III і IV Всесоюзних з'їздах по геомагнетизму (Київ - Ялта, 1986; Суздаль, 1991), Міжнародному симпозіумі “Методи досліджень озерних відкладів у палеоекологічному і палеокліматичному аспектах” (Вільнюс, 1986), VII Всесоюзному симпозіумі по історії озер (Ленінград – Таллінн, 1986), Міжнародної екскурсії по дегляціації і крайовим утворенням пізнього дріасу в східній Феноскандії (м. Апатити, 1993), Міжнародних нарадах по проекту II –2 КАПГ (Прага, 1986, 1988), Всеросійській нараді “Найголовніші підсумки у вивченні Четвертинного періоду й основні напрямки досліджень у XXI столітті” (Санкт-Петербург, 1998), Міжнародному симпозіумі “Палеоклімати й еволюція палеогеографічних обстановок у геологічній історії Землі” (м. Петрозаводськ, 1998), Міжнародному симпозіумі Європейської Асоціації Геофізиків (EUG-VII) у Страсбурзі в 1993 р., Міжнародному симпозіумі Європейського Геофізичного Союзу EGS-XX у Гамбурзі в 1995 р. і EGS-XXII у Відні в 1997 р., XIV Міжнародному симпозіумі по вивченню Четвертинного періоду INQUA у 1995 р. у Берліні, Міжнародній конференції підкомісії INQUA по вивченню плейстоценових відкладів України (Київ, 2001), Всесоюзних і Всеросійських нарадах по магнетизму гірських порід і палеомагнетизму в м. Борок (остання була у 1999 р.), VII Всесоюзній  школі по морській геології (м. Геленджик, 1986), II Всесоюзній школі “Сучасні методи морських геологічних досліджень” (м. Світлогорськ, 1987), Міжнародному семінарі “Геологія Четвертинних відкладів і новітня тектоніка льодовикових областей Східної Європи” (м. Апатити, 1992), VIII Всесоюзній нараді по крайовим утворенням материкових зледенінь (м. Мінськ, 1990), Першій і Третій Міжнародних нарадах “Нові тенденції у геомагнетизмі” (Чехія, 1988, Словаччина, 1992); Міжнародній конференції  “Екологія людини XXI сторіччя” (м. Львів, 2001).

Публікації. Результати досліджень викладені в 50 публікаціях і трьох звітах, а основні положення дисертації опубліковані в 27 роботах. З опублікованих робіт 14 написано автором особисто (7 статей у журналах і 7 тез міжнародних з'їздів, симпозіумів і конференцій), 36 публікацій у співавторстві.

Структура дисертації. Дисертація викладена на 511 сторінках (291 сторінка основного тексту), і складається з вступу, шести розділів, висновків, переліку посилань з 569 найменувань, і шести додатків. Робота містить 95 рисунків (на 95 сторінках) і 33 таблиці (на 24 сторінках), шість додатків викладені на 38 сторінках включаючи 4 рисунки і 3 таблиці.

КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі подано загальну характеристику роботи: обґрунтовується актуальність і формулюються мета та задачі досліджень, подана наукова та практична значущість роботи, її зв’язок з науковими програмами Інституту, наведено ступінь особистого внеску автора та апробацію результатів досліджень.

1 . Магнітне поле Землі і його вікові варіації

В оглядовому розділі коротко розглянуті основні методи вивчення магнітного поля Землі (МПЗ) і сучасні уявлення про геомагнітні варіації, зумовлені процесами в земному ядрі і на межі ядро–мантія. Дані магнітних обсерваторій і історичні відомості про геомагнітне поле не виходять за рамки кількох сотень років. Єдиним джерелом інформації про зміни геомагнітного поля в минулому є архео- і палеомагнітні дані. При цьому перші мають вікові обмеження в декілька тисяч років, у той час, як палеомагнітні дані практично не обмежені в часі. Саме з останніми пов'язаний новий етап у вивченні просторово-часової структури древнього МПЗ, що почався з розробки і впровадження методів палеомагнітних досліджень донних відкладів сучасних озер. Незважаючи на втрату в точності у порівнянні з археомагнітними визначеннями (і тим більше з історичними даними), альтернативи донним відкладам довгоживучих озер, як об'єкту вивчення варіацій МПЗ за останні кілька десятків тисяч років, немає з наступних причин: 1) можна вибрати достатню кількість об'єктів у різних точках Землі, по яких можливо відновити безперервний “запис” древнього геомагнітного поля; 2) високі швидкості осадконакопичення дозволяють одержувати палеомагнітний “запис” високого розділення (перші десятки років); 3) можливість відбору необхідної кількості фактичного матеріалу (як з кернів донних осадків, так і з природних відслонень) з метою підвищення достовірності результатів і відбраковування завад, зумовлених різними причинами (механічними порушеннями, процесами седиментогенеза та ін.); 4) можливість досить точного визначення віку сучасними методами датування (радіовуглецевий, палінологічний, варвохронологічний). Зазначене також стосується донних відкладів окраїнних морів, відносний внесок яких у порівнянні з озерними відкладами є незначний. Надалі, щоб привернути увагу саме до результатів палеомагнітних досліджень, які дозволили виділити зміни геомагнітного поля з часом, у роботі вживається термін “палеовікові варіації” (palaeosecular variations).

У цілому як археомагнітний, так і палеомагнітний методи мають свої переваги і недоліки. До останніх у палеомагнітному методі належить вплив завад, що виникають у процесі формування в осадках природної залишкової намагніченості (ПЗН, NRM). Вік відкладів не обов'язково синхронний з часом утворення ПЗН, а амплітуда варіацій може бути істотно згладжена. Лише біля 15-20% палеомагнітних “записів” є інформативними для подальшого виділення вікової варіації. Тому на сьогоднішній день лише по окремих регіонах палеомагнітні результати можуть задовольняти сучасні вимоги до вихідного фактичного матеріалу (ряди даних по одновіковим розрізам збігаються, “записи” мають високу ступінь розділення, хронологічна прив'язка досить точна й інші). Надійні визначення палеовікових варіацій були виконані у Західній Європі, Північній Америці, Південній Америці, Австралії, Африці, Близькому Сході, Японії, Китаї, і у роботі подано стислий аналіз цих результатів. Відповідно до палео- і археомагнітних даних основними характерними рисами вікових варіацій за останні 10000 років є: а) як західний, так і східний дрейф (згідно з правилом Ранкорна) з переважанням першого; б) переважання ”збурених” періодів порівняно із ”спокійними”; в) наявність в однаковій мірі періодів, за яких вісь диполя максимально наближається до осі обертання Землі або відхиляється від неї (наприклад, як за останні 400 років); г) існування інтервалів як зниженої (більш стародавній) так і підвищеної (більш молодий) величини магнітного моменту Землі (у порівнянні із сучасним значенням).

Відповідно до різноманітного фактичного матеріалу по віковим варіаціям, у даному розділі розглянуто питання західного дрейфу геомагнітного поля. Очевидна неоднозначність наведеної оцінки як швидкості дрейфу недипольного поля і його вікових варіацій, так і напрямку дрейфу у різних частинах Землі. Аналіз дрейфу подано у вигляді моделей згідно:

а) інтерпретації коефіцієнтів сферичного гармонічного аналізу (СГА). Наведено приклад моделі С.І. Брагінського для речовини ядра, яка обертається відносно мантії, і МАК-хвиль різної частоти. Відзначено, що для дослідження глобальних характеристик геомагнітного поля (траєкторії дрейфу віртуальних геомагнітних полюсів, варіацій дипольного і недипольного моментів і т.д.) даних для останніх 10000 років недостатньо;

б) подання МПЗ сукупністю диполів (одного із самих наочних способів моделювання просторово-часової структури геомагнітного поля). Наведено приклади сукупності центрального (або ексцентричного) і радіальних диполів при варіюванні кількості, глибини залягання, інтенсивності і динаміки сукупності диполів;

в) залучення теорії динамо-хвиль (асиметричні хвилі в αω-динамо). Наведено приклади синтезованих кривих варіацій кутових компонент поля у випадку поширення динамо-хвиль з різними періодами по різних азимутальних кутах у порівнянні з реальним палеомагнітним “записом”.

До того ж аналіз навіть простих моделей вікових варіацій стосовно фактичного матеріалу найчастіше приводить до очевидних парадоксів. Наприклад, при зіставленні даних по Північній Америці і Західній Європі, варіації нахилення належить вважати зумовленими  дрейфуючими до заходу джерелами тоді, як варіації схилення інтерпретують відповідно до недрейфуючих осцилюючих джерел. Важливо вказати на неоднозначність інтерпретації напрямку дрейфу за палеомагнітними даними у різних регіонах. У результаті можна дійти висновку про те, що якщо протягом голоцену переважав західнонапрямлений дрейф, то для більш ранніх періодів були характерні тривалі інтервали, коли переважав східнонапрямлений дрейф.

Вікові варіації на часових інтервалах приблизно 102 років і 106 років навряд чи можна пов'язувати з однаковими процесами. Зазначене підтверджується спектральним аналізом архео- і палеомагнітних даних. Розглянуто три різних класи варіацій, відмінних за своїм походженням – з періодами n×102 … n×103 років (МАК-хвилі), близько 9000 років (власний період коливань гідромагнітного динамо) і порядку декількох років – декількох десятків років (“крутильні” коливання, що генеруються у приповерхневих шарах ядра поблизу межі ядро — мантія). Донині нагромаджений фактичний матеріал дозволяє навести наступні періоди, які вирізняють у результаті аналізу різних компонент поля різноманітними методами: 20, 30, 60, 120, 300-400, 600, 900, 1200, 1800-2000, ~2400, 2700-3000, ~3600±400 і близько 8000-9000 років. У роботі виконано аналіз кожного з визначених періодів і дана оцінка достовірності їх виділення.

Різні варіанти інтерпретації вікової геомагнітної варіації добре узгоджуються з фактичним матеріалом, проте принципово відрізняються один від одного за фізичними механізмами. До загальноприйнятої можна віднести наступну точку зору:

• головна частина геомагнітного поля зумовлена механізмом гідромагнітного динамо у Земному ядрі. До того ж істотним елементом земного динамо є великомасштабні системи вихрових електричних струмів поблизу поверхні зовнішнього ядра і на межі ядро–мантія. Останні відносно повільно (у масштабах сотень — тисяч років) видозмінюються за інтенсивністю і місцем розташування;
• магнітні поля, зумовлені вище зазначеними струмами, відповідальні за найбільші відхилення від дипольної моделі поля, яке спостерігають на земній поверхні. Внесок варіацій недипольного поля (за останні 10 тис. років) складає до 20%. Поле на поверхні ядра є істотно недипольним;
• вся система генерації вікових варіацій нелінійна і у ній, крім основних коливань, можуть реалізуватися коливання різної тривалості й амплітуди;
• конкретний механізм генерації системи вихрових струмів на поверхні ядра незрозумілий. Розв’язання питання про виникнення такого механізму є головним  у майбутніх дослідженнях із теорії вікових варіацій. До того ж найбільш перспективним із точки зору одержання базової інформації є палеомагнітний метод.

Таким чином, дослідження палеовікових геомагнітних варіацій являє собою окрему проблему, першочерговими задачами якої є вибір найбільш придатних для цих цілей осадових комплексів та опрацювання сучасних уявлень про просторово-часову структуру геомагнітного поля. Ряди палеомагнітних записів тривалістю десятки - сотні тисяч років відкривають принципово нові можливості у дослідженні спектру варіацій. Крім того, палеомагнітні записи з високим  розділенням дозволяють вивчати коливання класу “крутильних” (десятки — перші сотні років), які недостатньо охоплені обсерваторcькими і археомагнітними даними відповідно в області низьких і високих частот.

2. Магнетизм неконсолідованих осадків і осадових порід

У палеомагнетизмі передусім вивчають процес формування намагніченості, оскільки без відповідей на питання: а) чи присутні в породі первинна і вторинні компоненти; б) чи можливо і як усунути вторинну компоненту (компоненти) для одержання інформації про первинну природну залишкову намагніченість (ПЗН0) — неможливо дати оцінку фізичним і хімічним процесам набуття породою ПЗН і, відповідно, бути впевненим у точності і вірогідності палеомагнітної інформації, пов'язаної із ПЗН0.

Дослідження процесів, у результаті яких відбувається формування ПЗН, тісно пов'язане з вивченням магнітних властивостей відкладів (основні характеристики магнітних мінералів осадових порід наведено у Додатку А). Для дослідження ПЗН розроблено низку методів, за результатами яких можна зробити висновки про: зв’язок магнітних мінералів з тими чи іншими видами намагніченості; ступінь стабільності компонентів намагніченості; можливість виділення первинної компоненти і величину вірогідності її визначення. Хоча, здавалося б, для молодих відкладів поставлені задачі менш складно розв'язати, ніж для давніх порід, важливість вирішення цих питань і велика кількість нюансів дають усі підстави для їхнього всебічного висвітлення у даному розділі. Тут коротко розглянуті основні аспекти формування в неконсолідованих осадках орієнтаційної (DRM), посторієнтаційної (PDRM), хімічної (CRM) і в'язкої (VRM) намагніченостей. Показано, що лабораторні експерименти по формуванню DRM-PDRM можна розглядати лише як додаткову інформацію до результатів, отриманих на природних об'єктах.

У роботі магнітні властивості озерних осадків насамперед аналізуються з точки зору їхньої палеомагнітної інформативності, а самі відклади класифікують за умовами живлення біомаси у водоймищах, а точніше за належністю озера до оліготрофно - мезотрофно – евтрофного типу. Магнітні характеристики донних утворень дуже відрізняються в залежності від того, до якого з типів озер належить водоймище. Значні зміни магнітних параметрів порід, навіть у межах одного розрізу, можуть бути зумовлені різними причинами, а саме: зміною складу магнітної фракції, розміру зерен і їхньої концентрації та ін. Таким чином, основним питанням є встановлення природи намагніченості і всебічна характеристика мінералів заліза, які зумовлюють її формування. Показано, що для дослідження палеовікових варіацій передусім придатні відклади озер оліготрофного типу (мули з низьким вмістом органіки, стрічкові і гомогенні глини, алеврити) і в меншій мірі мезатрофного типу, хоча саме останні переважно використовують для абсолютних і відносних методів датування.

Особливу увагу у роботі надано магнітно-мінералогічним методам, які є найважливішою і невід'ємною частиною палеомагнітних досліджень, так як дозволяють виявити мінерали заліза – носії ПЗН, оцінити розміри їхніх зерен, структуру і т.д., і зрештою визначити їхній генезис. Різноманітні методи вивчення магнітної фракції, використані у роботі, можна розділити на дві групи: нагрівні і безнагрівні. Застосувати нагрівны методи щодо неконсолідованих відкладів більш складно, оскільки незворотні процеси дегідратації відбуваються навіть в умовах збереження (висихання) осаду. Тому віддають перевагу безнагрівним методам, хоча часто вони менш інформативні і не є альтернативою температурним. З урахуванням досвіду багаторічних досліджень озерних і морських відкладів, можливостей стандартної лабораторної магнітометричної апаратури, інформативності того чи іншого методу і витрат часу на експериментальні роботи, автор рекомендує наступний магнітно-мінералогічний комплекс досліджень щодо неконсолідованих осадків та більш широкого діапазону порід (наводить опис конкретних прикладів для кожного з методів на оригінальному фактичному матеріалі):

• аналіз компонентів ПЗН. Уже на початковому етапі порівняння результатів Н- і Т-розмагнічування коерцитивні спектри і блокувальні температури компонентів ПЗН можуть використовуватися як попередні діагностичні ознаки деяких магнітних мінералів (наприклад, присутність магнетиту і гематиту і відсутність грейгиту і гетиту);
• термомагнітний аналіз по намагніченості насичення Js і залишкової намагніченості насичення Jrs. Термомагнітний аналіз по намагніченості насичення є індикатором магнітних мінералів, у той час як другий ще й структурно залежний. Одним з окремих випадків підвищення роздільної здатності методу є вимірювання першої похідної намагніченості за температурою (диференціальний термомагнітний аналіз ДТМА). Дещо інша методика лежить в основі термомагнітного методу аналізу параметрів насичення Jrs і Hcr. Варіації цих параметрів дозволяють міркувати про те, які зміни магнітної фракції відбулися в зразку у певному температурному діапазоні, а звідси — який первісний склад магнітної фракції. Як правило, ці результати інтерпретують разом з даними термомагнітного аналізу Js(T) і Jrs(T);
• ізотермічна залишкова намагніченість (IRM або Jr) і криві терморозмагнічування IRM. Форма кривих IRM при зростаючому намагнічуючому полі є мірою коерцитивного спектру магнітних мінералів, які присутні у зразках. Терморозмагнічування IRM, наведеної у різних полях по різним осям зразка, дає уявлення про розподіл блокуючих температур і дозволяє робити висновки про присутність у породі “м'якої” чи “жорсткої” магнітної фракції;
• аналіз петлі гістерезису (одержаної на сучасних високочутливих градієнтних вібромагнітометрах). Він дозволяє не тільки визначати ряд параметрів (Js, Jrs, Hc, Hcr) для слабомагнітних порід, але й доменну структуру магнітної фракції для порід, що містять титаномагнетит (за параметрами Jrs/Js і Hcr/Hc). Останнє надзвичайно важливо при дослідженні озерних відкладів, носіями ПЗН в яких найчастіше є магнетит;
• модифікований тест Лоурі-Фуллера. Він є доповнювальним до аналізу петлі гістерезису і дозволяє визначити, які із зерен — переважно однодоменні (SD) або багатодоменні (MD) — є носіями ПЗН. Модифікація класичного тесту Лоурі-Фуллера для осадових порід (порівняння стабільності Н-розмагнічування IRM, ARM і NRM) дозволяє зручно визначити відносну концентрацію SD і MD зерен у магнетитвміщуючих осадках.

У результаті комплексного застосування зазначених методів встановлено, що у досліджених товщах озерних, озерно-льодовикових, озерно-морських відкладів мінерали заліза — носії намагніченості — представлені (у порядку спадання) магнетитом, гематитом, магемітом, титаномагнетитом і титаномагемітом. До того ж проаналізована надто строката картина зміни магнітних параметрів уздовж розрізів і як результат виявлена природа намагніченості щодо різних магнітних мінералів. Наприклад, в озерно-льодовикових відкладах крім орієнтаційної намагніченості DRM (або РDRМ), встановлена наявність хімічної намагніченості СRМ. При цьому: а) в одних випадках на ділянках з DRM (РDRМ) і CRM остання формується як до, так і після осадження і поряд з DRM (РDRМ) фіксує напрям магнітного поля, що відповідає часу формування осаду; б) в інших випадках CRM формується відразу після осаджування і пов'язана з гематитом (пігментом), і до інтерпретації таких результатів потрібно ставитись обережно. Однак ідентифікація хімічної намагніченості ще не свідчить про те, що палеомагнітна інформація може бути перекручена. Крім того встановлено, що навіть у межах одного водоймища можливі значні змінення складу магнітної фракції в залежності від умов седиментації. У палеомагнітно інформативних об'єктах переважає орієнтаційна (посторієнтаційна) намагніченість, пов'язана, насамперед, із псевдооднодоменними зернами магнетиту або однодоменними зернами гематиту. Можна зробити висновок про відсутність у досліджуваних товщах гетиту і грейгіту. При ідентифікації багатокомпонентного складу магнітної фракції і його зміні в залежності від умов седиментації критерієм вірогідності виділення палеовікових варіацій є узгодження результатів по різним об'єктам, які розрізняють за літологією. Це основний і найсильніший критерій доказу геофізичної природи вікових варіацій геомагнітного поля.

У заключній частині цього розділу проаналізовано магнітні параметри, чутливі не лише до концентрації магнітних мінералів, але також до розміру зерен, їх доменної структури і мінералогії. Крім магнітної сприйнятливості розглянуто наступні параметри: ідеальна залишкова намагніченість Iri (ARM), параметр χARM, ізотермічна залишкова намагніченість насичення Irs (SIRM), відношення SIRM/χ, ARM/χ і χARM/χ,  S-фактор (S-0.1=(IRM-0.1/SIRM)) і “жорстка” IRM (HIRM0.3= (SIRM+IRM-0.3)/2). Не можна віддати перевагу будь-якому із перелічених параметрів (Додаток Б). Кожний з них потрібно розглядати у сукупності з іншими магнітними характеристиками, але підсумкові результати не повинні приводити до суперечливих висновків. Ураховуючи трудомісткість одержання всіх цих параметрів, виникає потреба обмежити їх оптимальну кількість, а у разі необхідності збільшити обсяг експериментальних робіт. На прикладі одного розрізу у роботі продемонстрована комплексна інтерпретація всіх перерахованих вище параметрів і продемонстрована можливість вивчення варіацій напруженості геомагнітного поля при палеомагнітних дослідженнях озерних відкладів (фактор Q, NRM/ARM і NRN/SIRM).

3. Деякі питання методики вивчення й теорії формування природної залишкової намагніченості  молодих осадових комплексів

В основі всіх палеомагнітних побудов лежить методика виділення первинної намагніченості Jn0 і доказ її геофізичної природи. Найвагомішим аргументом на користь останнього можна вважати подібність результатів, отриманих по декільком одновіковим розрізам (кернам). Проте, навіть у межах одного водоймища, можуть виникати труднощі при кореляції магнітних параметрів у близько розташованих розрізах. Особливим кроком у нашому розумінні процесів формування намагніченості в осадках є аналіз палеомагнітних результатів у рамках запропонованої у роботі седиментологічної моделі озерно-льодовикових відкладів як похідних суспензійних потоків.

З метою виділення напрямків компонент ПЗН застосовувалися стандартні Н- і Т-методи чищення. При обробці колекції передусім проводилося багатоступеневе розмагнічування ведучої колекції зразків (10-20% від загальної кількості рівнів), за результатами якого вибиралася та чи інша методика магнітного чищення. Показано, що застосування одно- двоступеневого розмагнічування для масового чищення зразків у більшості випадків є методично обґрунтованим і достатнім. В інших випадках тільки індивідуальний підхід і залучення методів компонентного аналізу (детально викладених в Додатку Г) дозволяє визначити напрям первинної компоненти намагніченості з похибками, меншими за очікувані амплітуди вікових варіацій.

Раніше при розгляді природи намагніченості озерних відкладів генетичним питанням формування різного типу осадів практично не приділялося уваги. Дослідники, які пов'язували спотворення запису магнітного поля у відкладах прильодовикових водоймищ з різними причинами, незалежними від геомагнітних варіацій, ніяких конкретних рекомендацій щодо вибору об'єктів та інтерпретації результатів палеомагнітних досліджень не запропонували. Проведення детальних комплексних досліджень двох палеоводоймищ (Усть-Пялкського на території Кольського півострова і Шуйського на території Карелії) дозволило виявити основні закономірності будови і умови формування стрічкових глин і проінтерпретувати палеомагнітні характеристики в рамках седиментологічної моделі.

Стрічкові глини детально вивчені в проксимальній і дистальній зонах палеоводоймищ, а у межах проксимальної зони розглянуті зміни структурно-текстурних характеристик відкладів як у дистальному напрямку, так і по латералі. Встановлено, що ритмічна будова стрічок проксимальної зони подібна ритмам типових турбідитів. Елементи ритму A, B, C і D формуються суспензійним потоком по мірі зменшення його швидкості, а глинистий прошарок E відкладається частково влітку безпосередньо з потоку і частково взимку із суспензії. Повні ритми, що складаються з п'яти елементів (ABCDE), зустрічаються рідко внаслідок еродування наступними суспензійними потоками підстилаючих відкладів. Звідси – неможливість підрахунку кількості сезонних стрічок і визначення швидкості осадконакопичення у товщі глин проксимальної зони. Відклади дистальної зони, подані переважно елементами ритму DE, накопичуються за один календарний рік, що підтверджують як результати палеомагнітних досліджень, так і розрахунки періодів варіацій товщини стрічок, які кратні 11-річному циклу  сонячної активності.

Результати детальних палеомагнітних досліджень показали, що інформативними для виділення вікових варіацій є насамперед глини дистальної зони (складені елементами ритму DE) і в деяких випадках глини периферії проксимальної зони. Важливою складовою досліджень палеовікових варіацій є оцінка рівня вірогідності отриманих результатів, а саме відповідь на запитання: в якій мірі отримані варіації кутових компонент – схилення і нахилення – відображають варіації геомагнітного поля. Аналіз їх “запису” у дистальних стрічкових глинах Шуйського і Усть-Пялкського прильодовикових водоймищ протягом відповідно 540 і 606 років дозволив напевне стверджувати про виділення РSV, зумовлених саме геофізичними причинами. Показано, що концепцію формування орієнтаційної намагніченості в осадових породах необхідно переглянути з точки зору інформативності DRM для визначення напрямку древнього геомагнітного поля. Результати показали, що палеомагнітна інформативність дистальних стрічкових глин зумовлена PDRM, на фоні якої DRM потрібно розглядати як перешкоду, що приводить до спотворення палеомагнітного “запису” в осаді. До того ж додаткову інформацію отримано в результаті дослідження магнітної структури відкладів у залежності від гідродинамічної обстановки. Вивчення параметрів еліпсоїда анізотропії магнітної сприйнятливості (АМС) дозволило відновити послідовність нагромадження осадової товщі в залежності від напрямку надходження теригенного матеріалу з різних флювіогляціальних дельт. Поряд з “похибкою нахилення” і “похибкою нашарування” придонні течії можуть істотно спотворити “запис” в осаді напрямку магнітного поля. У зв'язку з цим дослідження АМС треба рекомендувати як невід'ємну частину палеомагнітних досліджень неконсолідованих відкладів. До того ж, цей метод дозволяє розділити недеформовані (первинні магнітні структури) і піддані механічним деформаціям (вторинні магнітні структури) відклади, що є надзвичайно важливим у запобіганні помилок при інтерпретації палеомагнітних результатів аж до виділення помилкових “екскурсів”. На прикладі досліджень Шуйського прильодовикового водоймища продемонстровано, як за параметрами еліпсоїду АМС визначають напрямок руху потоків з різних флювіогляціальних дельт, що надає додаткову інформацію про історію розвитку палеоводоймища.

4. Особливості статистичної обробки і проблеми вікової прив'язки часових рядів палеомагнітних даних

Методика дослідження палеовікових варіацій має свої особливості у порівнянні з класичним палеомагнітним методом. Істотно відрізняється як процедура відбору колекції зразків, так і обробка фактичного матеріалу. При виконанні даної роботи зразки відбирали як у відслоненнях у берегових обривах, кар'єрах і т.п., так і з кернів донних відкладів озер (рис.1) за методикою, яка забезпечує максимально точну орієнтацію кожного зразка, неперервний відбір по всій товщі осаду і, по можливості, статистично достатню кількість зразків з кожного рівня відбору (останнє відноситься тільки до природних відслонень).

Вибір методу обробки палеомагнітних даних цілком залежить від вихідного фактичного матеріалу, але у будь-якому випадку необхідно: 1) подати середні величини скалярних і векторних параметрів як функцію глибини; 2) привести масштаб глибин одного керна  (або відслонення) до масштабу глибин іншого керна (або відслонення). У зв'язку із зазначеним статистичну обробку для кожного розрізу виконано індивідуально. Спочатку розраховувалися середні значення скалярних і векторних параметрів на одному рівні, а потім до ряду застосовувалася процедура згладжування. Показано, що для вихідного матеріалу оптимальним було трьох- (рідше одне- або п'яти-) рівневе осереднення; при цьому вікно осереднення у кожнім випадку підбиралося індивідуально в залежності від вихідного ряду. Дещо інший підхід був застосований для обробки результатів по відкладам з сезонною шаруватістю. При цьому оптимальним є подання вихідного матеріалу відразу не в масштабі глибин, а в масштабі часу. До того ж оптимальне вікно осереднення, яке було забезпечене статистично достатньою кількістю зразків і включало мінімальне число стрічок-років, було визначено в 30 років.

Як прийнято на практиці при палеомагнітних дослідженнях, якщо результат не підтверджений на декількох (не менше двох) розрізах, його не можна вважати достовірним. При цьому виникає необхідність приведення масштабу глибин одного розрізу (керну) до масштабу глибин іншого розрізу (керну). У роботі зіставлення “палеомагнітних записів” для різних розрізів проводилось наступними способами: а) візуальним виділенням загальних закономірностей (наприклад, піків); б) методами аналізу часових рядів (зокрема крос-кореляція) з побудовою простої моделі “вирівнювання” масштабів глибин; в) методом змінних різниць, відомим як  SS-метод (від Sequence Slotting procedure). Автор наголошує на важливості останнього з них, проте до цих пір його мало використовували на практиці при кореляції палеомагнітних записів. Алгоритм, закладений в основу SS-методу (Clark, 1985; Thompson and Clark, 1989), дозволяє враховувати множинну додаткову інформацію, як, наприклад, наявність єдиних марок-горизонтів, вікові відповідності (рівні одного розрізу молодші (більш давні) рівнів другого розрізу) та іншу. Для оцінки ступеня зв’язку між двома послідовностями скалярних або векторних параметрів розраховувався параметр , де Ad і Bd  – довжина шляху відповідно послідовностей  Am і Bn , Cd – послідовність, що визначає відповідність між Am і Bn при мінімальній довжині Cd. Параметр Δ змінюється від 0 (ідентичні послідовності) до 1 (відсутність зв'язку між послідовностями). На практиці оптимальний розв’язок із залученням SS-методу отримували тільки у сукупності з візуальною оцінкою й індивідуальним підходом при виборі оптимальних параметрів з урахуванням усієї додаткової геологічної інформації відносно вікової відповідності розрізів. Щодо осереднення результатів по декільком розрізам (шурфам) у межах одного об'єкту (озера, палеоводоймища, тощо), то його виконували тільки за умови, коли повнота розрізів і якість “запису” варіацій були порівняно однаковими. На практиці ця умова не завжди виконується. У такому випадку вибирають найбільш інформативний (по літології, магнітних характеристиках, вікових оцінках і т.д.) розріз, що вважається основним і з яким співставляються інші “записи”.

До процедури обробки рядів палеомагнітних даних прийнято включати спектральний аналіз із залученням алгоритмів ШПФ (швидке перетворення Фур'є)  і ММЕ (метод максимальної ентропії). Основні проблеми при цьому виникають із-за обмежень у довжині ряду вихідних даних і неоднозначності в оцінках швидкості осадконакопичення (як показує практика, основним джерелом похибки при проведенні спектрального аналізу є якість хронологічної прив'язки). У роботі оцінка гармонік виконана за ММЕ, оскільки цей метод дає найкращі результати по виявленню прихованих періодичностей і поділу близьких за частотою піків у спектрах на реалізаціях обмеженої довжини (короткий опис ММЕ подано у Додатку Д). На практиці при застосуванні ММЕ основні проблеми пов'язані з появою нестійкості у спектрах і з вибором оптимальної довжини фільтру (N/2<М<N/5). Для кожного з аналізованих рядів було використано декілька фільтрів з оптимального інтервалу, що дало додаткову інформацію про ту чи іншу виділену гармоніку. Оскільки ряди палеомагнітних параметрів характеризуються деякими особливостями і, насамперед, змінним масштабом часу (різними швидкостями осадконакопичення у межах одного розрізу), у даній роботі спектральний аналіз виконано тільки для даних, приведених до єдиного часового ряду (розміщення даних через рівні проміжки часу). Такими були тільки матеріали по осадках із сезонною шаруватістю.

Для відновлення часового масштабу і приведення результатів до шкали часу були використані найбільш сучасні і високоточні методи датування: літологічний (варвометричний), ізотопно-геохімічний (радіовуглецевий) і палеофлористичний (палінологічний). Як далі показано у розділі 5, вік пізньольодовикових стрічкових глин був порівняний зі Шведською варвохронологічною шкалою, яка прив'язана до календарного віку і на сьогоднішній день є найбільш точною геохронологічною шкалою для пізнього плейстоцену – голоцену.

Результати радіовуглецевого (14С) методу у роботі розглянуті після приведення радіовуглецевого віку до каліброваного віку. Різниця між віком досліджуваного зразка, отриманого 14С методом (тобто фізичним віком), і його дійсним (календарним) віком – споконвічна проблема абсолютної хронології. Розбіжність між радіовуглецевими і календарними оцінками може досягати від декількох сотень до 1000 років на межі пізньольодовиків’я – голоцену. Саме тому у роботі особлива увага приділена тлумаченню терміна “вік осадків” і далі завжди застерігається, що слід розуміти під оцінкою віку: календарний вік, хронологічний вік стрічок-років ВР у відповідності зі Шведською варвохронологією (тут і далі нуль BP відповідає 1950 р., відлік ведеться вглиб століть); радіовуглецевий вік або калібрований радіовуглецевий вік ВР (необхідно також вказувати, у відповідності з яким калібруванням). У цій роботі калібрування радіовуглецевих даних, отриманих на різноманітному як морському (раковини молюсків) так і озерному (органогенні мули, торф’яники і т.п.) органогенному матеріалі, виконувалося по програмі CALIB 3.0.3 (Stuiver and Reimer, 1993).

Результати палінологічного методу виявились інформативними тільки для окремих збагачених органікою розрізів і розглянуті у роботі швидше як допоміжні (для стратиграфічного розчленовування). Основна увага приділена залученню палінологічних матеріалів для палеокліматичних реконструкцій пізньольодовиків’я – голоцену в межах території центральної, північно-східної і східної Європи на рівні кількісних оцінок. Результати інформаційно-статистичного методу (Климанов, 1974, 1976) і побудовані на їх підставі графіки змінення палеотемператур були покладені в основу оцінки палеокліматичної ситуації при аналізі зв'язку палеокліматичних змін з віковими варіаціями геомагнітного поля, що подано у шостому розділі.

5. Палеомагнітні дослідження пізньоплейстоценових - голоценових осадових товщ

У цьому розділі наведено основні результати палеомагнітних досліджень палеовікових геомагнітних варіацій по двох послідовних часових інтервалах новітньої геологічної історії нашої планети – завершальному етапу плейстоцену (епоха пізньольодовиків’я) і голоцену. Для цих інтервалів істотне значення має підхід до оцінки віку відкладів. Якщо при дослідженні пізньольодовикових стрічкових глин основним методом встановлення віку є варвометричний, то при переході до дослідження голоценових озерних і морських відкладів, збагачених в неоднаковій мірі органічним матеріалом, провідне місце надається результатам 14С методу датування.

Вибір об'єктів для палеомагнітних досліджень насамперед здійснювали, виходячи з новітньої геологічної історії розвитку регіону, що суттєво відрізнялася для різних ділянок Скандинавського льодовикового щита під час дегляціації в залежності від показників теплообміну між атмосферою і льодовиком. Усього вивчено 34 об'єкти, представлених осадовими товщами як у природних відслоненнях, так і в кернах донних відкладів (див. рис. 1). Об'єкти (на більшості з яких вивчено два і більше розрізів) характеризувалися різною геолого-геохронологічною вивченістю і палеомагнітною інформативністю, перекривали один одного за віком і охоплювали останні 13 тис. років. Такий підхід дозволив здійснювати чіткий контроль “запису” у різних відкладах одного й того ж самого геофізичного феномену – зміни геомагнітного поля з часом. У результаті обробки великої кількості різноманітного фактичного матеріалу, в загальному поданого за результатами вимірювань більш ніж 12 тис. зразків, за даними магнітно-мінералогічних досліджень (розділ 2) з урахуванням методичних рекомендацій (розділ 3) і результатів статистичної обробки вихідного матеріалу (розділ 4) була вибрана серія найбільш інформативних об'єктів. Вони представлені озерними, озерно-льодовиковими, озерно-морськими і морськими відкладами і розташовані на відстані десятків і сотень кілометрів один від одного. Як зазначалося вище, вибраний шлях до виділення однакових закономірностей зміни геомагнітного поля на різних об'єктах є самим надійним доказом геофізичної природи варіацій і основним критерієм достовірності базової інформації.

В результаті досліджень п'яти об'єктів, які подані пізньольодовиковими дистальними стрічковими глинами на півдні Карелії, побудована зведена хроно- і магнітостратиграфічна схема варіацій компонент геомагнітного поля (схилення і нахилення) з дискретністю у 30 років. Поряд з високою інформативністю зазначених відкладів для вивчення вікових варіацій, при складанні цієї схеми виникла проблема приведення палеомагнітних визначень до шкали часу (геохронологічної або радіовуглецевої). Попередньо вік цих відкладів було встановлено непрямими методами по їхньому положенню відносно добре датованих стадіальних кінцевих морен. Використання палеомагнітних даних по південній Швеції (територіально віддаленої більш ніж на 1000 км на південний захід), які мають як радіовуглецеві, так і варвометричні визначення віку, дозволило отримати надійні оцінки віку піків схилення і нахилення. При доброму узгодженні карельських і шведських результатів, на серії розрізів була обрана ключова точка (єдина зміна схилення з західного на східне протягом всього пізньольодовиків’я), вік якої відповідав 14С віку 10450 (+200-100) років ВР або хронологічному віку (у відповідності зі Шведською варвохронологією) 11020 (+50-40) стрічко-років. Виходячи з цього, відповідно до підрахунку кількості сезонних стрічок, для кожного з виділених піків варіацій схилення (5 піків) і нахилення (7 піків) був визначений вік і подано оцінку амплітуди. За геохронологічним віком наведена схема охоплює інтервал від 13000 до 10500 років.

Для виділення варіацій геомагнітного поля на межі пізньольодовиків’я – голоцену були використані результати по комплексу пізньо- післяльодовикових відкладів Ладозького озера, виявлених як у берегових відслоненнях північного Приладожжя, так і у кернах донних відкладів, які були відібрані трубками в межах акваторії сучасної Ладоги. За результатами палеомагнітних досліджень 6 розрізів, складених гомогенними глинами і мулами, побудовані зведені криві варіацій схилення і нахилення. Поряд з високою палеомагнітною інформативністю через відсутність датувань їхню вікову прив'язку вдалося виконати тільки по одному ключовому прошарку – переходу стрічкових глин у гомогенні глини на межі пізнього дріасу – пребореалу. У цьому випадку вік піків варіацій схилення і нахилення встановлено методом порівняння отриманих результатів з даними по серії розрізів озерних, озерно-морських і морських відкладів Кольського півострова.

Палеомагнітні результати по голоценових озерних відкладах Кольського півострова, забезпечені серією радіовуглецевих датувань, після визначення швидкості осадконакопичення і приведення даних до єдиного часового масштабу показали добре узгодження з західноєвропейськими (Британськими) еталонними кривими (Turner and Thompson, 1981, 1982) за  останні 7500–7000 років. Проте криві схилення і нахилення для раннього голоцену, що добре узгоджувалися з результатами як по північному Приладожжю, так і по центральній і східній Фінляндії (Saarinen, 1994), істотно відрізнялися від західноєвропейських кривих. Доказом відмінності палеовікових варіацій у західній Європі і Феноскандії у ранньому голоцені також є результати, отримані по озерно-морських і морських відкладах північного заходу Кольського півострова. Зведені криві варіацій по трьох розрізах, які забезпечені серією радіовуглецевих датувань і охоплюють інтервал часу від 9500 до 8500 14С років ВР, добре узгоджуються з результатами по північному Приладожжю й озерах Кольського півострова. При цьому узгодження піків варіацій і їхніх вікових оцінок досягнуто тільки після калібрування радіовуглецевих датувань по програмі CALIB 3.0.3. Таким чином, криві геомагнітних варіацій для раннього голоцену (виділено 5 піків для схилення і 5 піків для нахилення) хронологічно обґрунтовані в інтервалі від 10500 до 7500 кал. 14С років ВР і прийняті за основу регіональної магнітохронологічної схеми для раннього голоцену.

Для аналізу варіацій у середньому голоцені найбільш показові результати отримані по озерних глинах і алевритах, виявлених у берегових розрізах р. Нева (Ленінградська область). Оцінка тривалості нагромадження цієї товщі виконана як за даними споропилкового аналізу, так і по радіовуглецевим визначенням. Остання складає близько 2000 років, охоплюючи верхи бореалу, весь атлантик і низи суббореалу. Виявлені основні закономірності зміни геомагнітного поля добре узгоджуються з даними для середнього голоцену по північному Приладожжю і Кольському півострову, а також із західноєвропейськими кривими. Варто зазначити, що “запис” варіацій у середньому – пізньому голоцені може бути зіставлений з результатами археомагнітних визначень.

Дослідження пізньоголоценових озерних мулів у Естонії і співставлення результатів як з палеомагнітними даними по сусідній території Фінляндії (Saarinen, 1994, 1998), так і з археомагнітними визначеннями на Україні (Загний и Русаков, 1982), Болгарії (Kovacheva, 1980, 1997) та Англії (Tarling, 1989), дозволило однозначно виділити синхронні піки варіацій і привести їх у відповідність з часовою шкалою. Отримане узгодження архео- і палеомагнітних даних наочно демонструє високу інформативність палеомагнітного методу, який за точністю визначення кутових компонент не поступається археомагнітному. До того ж результати палеомагнітних досліджень дозволяють вивчати весь спектр геомагнітних вікових варіацій від декількох десятків до декількох тисяч і більше років. Окремо варто підкреслити добре узгодження навіть короткоперіодних, тривалістю 40-60 років, флуктуацій схилення при порівнянні результатів з матеріалами по Фінляндії. Вони можуть бути запропоновані як регіональні палеомагнітні маркери при дослідженнях пізньоголоценових відкладів. Аналіз результатів по Естонії разом з матеріалами по озерним відкладам з сезонною шаруватістю по Фінляндії дозволив виконати геохронологічну оцінку віку 6 піків схилення і 3 піків нахилення за останні 3200 років і скорелювати їх  з археомагнітними кривими для Європейського континенту.

У кінці розділу на прикладі фактичного матеріалу розглянуте питання оцінки палеонапруженості по озерним відкладам. Перерахуємо критерії, яким повинні задовольняти осадові товщі для визначення відносної палеонапруженості: а) незначні зміни концентрації магнітного мінералу в породі; б) варіації магнітних параметрів у розрізі повинні відрізнятися не більше ніж на порядок; в) в якості магнітного носія перевага PSD магнетиту з розміром зерен 1,0 – 15,0 мкм. Відповідно до цих критеріїв придатним був визнаний тільки один розріз озерних відкладів в Естонії. Нормування Jn0 на χ, ARM і SIRM дозволило одержати результати по варіаціях палеонапруженості, об'єктивність виділення яких підтверджується співставленням з археомагнітними визначеннями. Криві варіацій параметрів NRM/ARM і NRM/SIRM у цілому повторюють хід археомагнітних кривих за останні 1200-1300 років. Отримані результати дуже оптимістичні і переконливо демонструють можливість і перспективи оцінки варіацій модуля геомагнітного поля по озерним відкладам незалежно від вікових обмежень.

6. Динаміка геомагнітного поля в пізньольодовиків’ї – голоцені, її зв'язок зі змінами палеоклімату і роль у магнітохронології

У заключному розділі на підставі оригінального фактичного матеріалу й узагальнення палео- і археомагнітних проаналізовано динаміку геомагнітного поля за останні 13 тис. років. Крім того, новий матеріал розглянуто у палеокліматичному аспекті, а саме в рамках концепції зв'язку кліматичних флуктуацій з геомагнітними віковими варіаціями. Це новий перспективний напрямок, пов'язаний зрештою із вивченням тривалих змін навколишнього середовища, тут сфокусований на феномені варіацій Земного магнітного поля як можливої причини тривалих кліматичних змін.

6.1. Зміна магнітного моменту Землі. Аналіз довгих рядів археомагнітних визначень поряд з матеріалами по варіаціям концентрації космогенного ізотопу 14С (Т0.5 ~ 5730 років) дозволяє отримати несуперечливу картину зміни магнітного моменту Землі (М) за останні кілька тисяч років. Для більш ранньої епохи даних зовсім недостатньо, а для окремих визначень властивий надзвичайно великий розбіг значень. Новий фактичний матеріал, отриманий за результатами методу переосадження, підтверджує зниження значення М в інтервалі 12–11 тис. років тому (0,4 – 0,5 від сучасного значення М). З урахуванням специфіки отримання середніх значень за 100-річні інтервали за даними археомагнітного і 14С методів варто визнати, що багато нюансів варіацій М просто не можуть бути враховані. Наприклад, виділені по палеомагнітним даним піки близько 1200, 4200 і 8500 років ВР (Ohno and Hamano, 1993) не виявлені на підсумкових археомагнітних кривих, але частково узгоджуються з даними 14С методу (Векслер, 1988; Петрова и др., 1992). Остаточний висновок про величину і зміну М у пізньому плейстоцені – ранньому голоцені можна буде зробити тільки при одержанні надійних даних по палеонапруженості на озерних відкладах з різних регіонів.

6.2. Спектр вікових варіацій. У спектрі вікових варіацій, який був розрахований тільки для осадків з сезонною шаруватістю, були виділені наступні гармоніки: 1) для стрічкових глин в інтервалі 12700-10700 років тому – для схилення 720 і 1800 років і для нахилення 330, 750 і 2200 років; 2) для пізньоголоценових мулів із сезонною шаруватістю (останні 3200 років) – для схилення 480, 900 і 1500 років і для нахилення 270, 900 і 1550 років. Тобто спектр вікових варіацій за останні 3200 років істотно відрізняється від визначень для пізньольодовиків’я. Зазначене свідчить про відмінність у режимі генерації геомагнітного поля в епоху пізньольодовиків’я й у пізньому голоцені. Це також не суперечить висновку про відмінність динаміки геомагнітних варіацій у пізньольодовиків’ї - ранньому голоцені на території західної і північної Європи, на що було вказано у розділі 5.

На окремих розрізах пізньольодовикових стрічкових глин у спектрі “крутильних” коливань крім періодів, близьких до 60 і 120 років, виділене коливання з періодом близько 90 років, що перевищує по амплітуді 60- і 120-річні коливання. Цей результат також свідчить про відмінність процесів у приповерхневих шарах ядра 12–10 тис. років тому в порівнянні з недавнім історичним минулим. Це коливання простежується протягом близько 2000 років і може бути зумовлено пониженим значенням М в епоху пізньольодовиків’я (0,4–0,5 від сучасного значення).

6.3. Дрейф віртуальних геомагнітних полюсів. Розрахунок координат віртуальних геомагнітних полюсів (ВГП) для середньостолітніх інтервалів дозволив побудувати зведену криву дрейфу ВГП. Основними характерними особливостями цієї кривої є: 1) зсув ВГП від географічного і магнітного полюсів на широту 60° — 80° і довготу 180° — 270° в епоху пізньольодовиків’я (дрейф переважно по годинниковій стрілці); 2) зміна напрямку дрейфу ВГП на початку раннього голоцену (дрейфу проти годинникової стрілки від 9500 до 6900 років тому). Близько 9700 – 9500 14С р.т. траєкторія дрейфу ВГП перетинала територію Кольського півострова. За весь попередній і наступний досліджений часовий інтервал ВГП ніколи не розміщувався так близько до Європейського континенту; 3) у середньому голоцені, до 5,7 тис. р.т.,  переважає напрямок дрейфу ВГП проти годинникової стрілки; 4) у пізньому голоцені дрейф ВГП відбувається як за- так і проти годинникової стрілки. Тут як напрямок, так і траєкторія дрейфу ВГП добре узгоджується з археомагнітними даними для території України.

Аналіз ВГП по одинідцяти і п‘яти регіонах земної кулі відповідно за останні 4000 і 10000 років (Ohno and Hamano, 1992) показує, що робити будь-яки висновки про траєкторію і напрямок дрейфу ВГП по зведеним світовим даним треба дуже обережно. Належить враховувати великі похибки визначення середніх значень, зумовлені як нерівнозначністю фактичного матеріалу і нерівномірністю його розподілу по земній кулі, так і впливом недипольних складових. На підставі цих матеріалів зроблено висновок про те, що розраховані траєкторії дрейфу ВГП для північної і центральної Європи в цілому відображають загальну картину дрейфу геомагнітного поля з часом. Одержані результати взяті за основу при опрацьовуванні питання про зв'язок вікових варіацій геомагнітного поля з кліматичними змінами.

6.4 Зв'язок варіацій геомагнітного поля зі зміною клімату центральної і північної Європи. Розгляд механізму сонячно-земних зв'язків у світлі довгострокових кліматичних змін показує, що якщо варіації останніх з періодами десятки тисяч років (близько 21, 41 і 100 тис. років) знаходять своє пояснення в рамках теорії Міланковича, то причини щодо короткочасних змін клімату тривалістю сотні – перші тисячі років не вкладаються в рамки астрономічної теорії. Проведено аналіз одного з можливих механізмів розвитку метеорологічних процесів у зв'язку зі зміною сонячної активності (на прикладах короткоперіодних змін погоди у масштабі від кількох днів до кількох тижнів). Показано, що при ефективно спрямованому потоці енергії магнітосфера має ресурси, які можуть вплинути на атмосферну циркуляцію. Зміна загальної циркуляції атмосфери залежить не тільки від інтенсивності і динаміки центрів дії атмосфери (ЦДА), але і прямо пов'язана з процесами в авроральному овалі у періоди зростання інтенсивності корпускулярного випромінювання і пов'язаної з ним геомагнітної активності. Зв'язок між останньою і повітряними течіями у північній півкулі також виявлений при аналізі синоптичної ситуації для різних рівнів геомагнітної активності (проаналізовані поля приземного тиску і його геопотенціалу на рівні 500 мб за кожний місяць у період 1964-1999 рр.). Таким чином показано, що процеси в авроральному овалі, зумовлені геомагнітною активністю, впливають на атмосферну циркуляцію у тропосфері.

Гіпотетичний механізм такого процесу описаний у роботах В.Бухи (Bucha, 1977, 1979, 1983, 1988, 1998). Він зводиться до того, що авроральний електроджет – джерело омічного нагрівання – є результатом дисипації енергії вздовж аврорального овалу, що призводить до зростання температури у стратосфері і тропосфері аж до рівня моря (спостерігається в основному в зимовий період). Згідно гіпотези, що розташування геомагнітного полюса (як центру аврорального овалу) разом з корпускулярним сонячним випромінюванням (яке зумовлює геомагнітну активність) істотно впливає на зміну атмосферної циркуляції в Європі, можна припустити, що зміна місця розташування геомагнітного полюса в масштабі сотень – перших тисяч років також повинна бути відображена у змінах кліматичної ситуації в такому ж часовому масштабі. Аналіз даних про зміну ландшафтно-кліматичних умов у пізньольодовиків’ї  і у голоцені на території північної і центральної – східної Європи (Изменение климата…под ред. А.А.Величко), 1999), а також зведених кривих варіацій середньорічних температур по різним регіонам (Білорусь, Карелія, Російська рівнина, північно-східна Європа), дає наочне зображення основних кліматичних подій у масштабі багаторічних (сотні років) змін.

На підставі вищенаведеного фактичного матеріалу, який: 

• одержаний для високоширотної зони, де, по-перше, найбільше контрастно виражені тривалі зміни природного середовища і клімату і, по-друге, мінімальний вплив недипольних складових геомагнітного поля;
• достовірний, оскільки одне і те ж саме явище – зміна геомагнітного поля з часом – досліджене як по палеомагнітним даним, отриманим  по літогенетично різним типам відкладів, так і по археомагнітним даним (для останніх кількох тисяч років);
• багатоінформативний, має добру прив'язку до шкали часу, а крок дискретизації даних не перевищує перших десятків років;
• знімає проблему кореляції палеокліматичних і палеомагнітних даних, оскільки отриманий на тих самих об'єктах,

був виконаний аналіз траєкторії дрейфу ВГП щодо природних умов для пізньольодовиків’я – голоцену. Встановлено, що чергування стадіальних (холодних) і інтерстадіальних (теплих) періодів пов'язано з місцем розташування ВГП; з наближенням полюса до території північної Європи відбувається потепління водночас при віддаленні – похолодання. Тобто місце розташування геомагнітного полюса як центру аврорального овалу впливає на характер атмосферної циркуляції і, отже, на динаміку кліматичних змін. І якщо причиною тривалих кліматичних змін у масштабі десятків – сотень тисяч років прийнято вважати астрономічні фактори – зміну параметрів орбіти Землі, то у коливаннях клімату в масштабі кількох сотень – перших тисяч років явно простежується зв'язок із віковими варіаціями Земного магнітного поля. Немає причин стверджувати, що коливання клімату зумовлені тільки віковими геомагнітними варіаціями – найімовірніше ті й інші є наслідком впливу якогось третього (позаземного) фактору. Проте, виявлена закономірність підтверджена досить достовірним фактичним матеріалом і, на думку автора, може бути прийнята як робоча гіпотеза з наступним її розвитком і всебічним аналізом як в області дослідження сонячно-земних зв'язків, так і у рамках нагромадження нового фактичного матеріалу по палеокліматичним реконструкціям і віковим варіаціям магнітного поля Землі.

6.5. Магнітохронологія (магнітостратиграфія) пізньольодовиків’я - голоцену і  проблема екскурсів. Застосування палеомагнітного методу для розчленування і стратифікації молодих осадових товщ досі не одержало широкого поширення. Це пов'язано з новизною методу і, як наслідок, надто обмеженій кількості регіональних еталонних “записів” вікових варіацій. Синтез наведених у розділі 5 матеріалів по палеовіковим геомагнітним варіаціям для різних часових фрагментів і їх подання відносно основних стратиграфічних підрозділів пізньольодовиків’я – голоцену (детально розглянутих у Додатку Е) дають всі підстави для побудови зведеної регіональної схеми. Для пізньольодовиків’я і раннього – середнього голоцену в її основу покладено результати по північно-західній Росії, а для пізнього голоцену – фрагмент даних по Естонії і Фінляндії. Екстремальні значення піків варіацій систематизовані у вигляді таблиці, а також кривих варіацій схилення і нахилення. Останні подані у порівнянні з західноєвропейською кривою і матеріалами по сусідній території Фінляндії (рис. 2). Очевидно, що екстремальні значення піків з обґрунтованими віковими прив'язками є свого роду магнітними реперами нижчого рангу, що можуть бути використані при палеомагнітних дослідженнях молодих осадових комплексів як опорні точки. Криві варіацій, подані на рис. 2, є регіональним макетом зведеної магнітохронологічної схеми пізньольодовиків’я – голоцену для території північної Європи (зокрема для північно-західної частини Росії, Феноскандії і прилеглих регіонів). Якщо розглядати їх відносно основних стратиграфічних підрозділів пізньольодовиків’я – голоцену, що відображені у лівій частині рис. 2, то очевидно варто говорити про магнітостратиграфічну схему за аналогією із шкалами геомагнітної полярності, які широко використовуються у магнітостратиграфії. Але у даному випадку одиницею (елементом) схеми є піки варіацій. Тобто магнітостратиграфічна схема є стратиграфічним аналогом магнітохронологічної схеми і, відповідно, магнітохронологічна схема являє собою часовий аналог магнітостратиграфічної  схеми.

У зв'язку з вищевикладеним виникає питання про наймолодші екскурси (Етрусія – близько 2700-2800 р.т., Соловки  – близько 6000 р.т., Готенбург – близько 11–13 тис. р.т.). Публікації про них як про магнітостратиграфічні репери (мінімум регіонального масштабу) періодично з'являються у літературі. Подані у роботі матеріали ставлять під сумнів об'єктивність їхнього існування. Додаткові результати дослідження 9 кернів пізньольодовикових донних відкладів Балтики не вказують на присутність рівнів з оберненою полярністю. Поряд з пізньольодовиковим фрагментом магнітохронологічної схеми матеріали по Балтиці не дають ніяких підстав стверджувати про екскурс Готенбург (принаймні для цього регіону). Для голоценового фрагменту схеми на жодному

Таблиця

Оцінка віку піків палеовікових геомагнітних варіацій

у пізньольодовиків’ї – голоцені

рівні не було виявлено зразків з аномальною або оберненою полярністю (дискретність вихідного матеріалу не більше 30–40 років). Цього цілком достатньо для перегляду концепції екскурсів геомагнітного поля за останні 13000 років принаймні для широтного поясу 60° пн. ш. у Європейському регіоні.

6.6. Прикладний аспект магнітохронологічних досліджень у розв’язанні геологічних задач. Найбільш привабливим використанням палеовікових геомагнітних варіацій у геології, зокрема, стратиграфії, є кореляція і стратифікація “німих” за вмістом органіки осадових товщ на основі магнітостратиграфічної (магнітохронологічної) шкали. Як неодноразово було продемонстровано у роботі, криві схилення і нахилення успішно залучалися для уточнення вікового співвідношення осадових товщ. Зокрема, була розв’язана одна з найважливіших проблем кореляції пізньоплейстоценових стрічкових глин південно-східної частини Балтійського щита із шведською варвохронологічною шкалою. При наявності додаткової геохронологічної інформації за допомогою палеомагнітних даних уточнювався вік відкладів, а також провадилась кореляція окремих рівнів по характерним пікам і особливостям кривих варіацій. Якщо ж навіть приблизний вік осадових товщ був невідомий, то єдиним шансом залишалась прив'язка палеомагнітних кривих до магнітостратиграфічної (магнітохронологічної) схеми. Так крайові льодовикові утворення гряди Кейва II на південному сході Кольського півострова були порівняні із невською стадією останнього зледеніння, а геохронологічний вік підошви і покрівлі стрічкових глин Усть-Пялкського прильодовикового водоймища був визначений відповідно в 12400 і 11800 років.

Особливо важливо вказати на фундаментальну роль палеовікових геомагнітних варіацій в дослідженні внутрішньої будови Землі. Вивчення механізму процесів у ядрі, вивчення еволюції ядра і межі ядро–мантія, розвиток моделей геодинамо у своїй основі завжди спираються на експериментальні дані, у тому числі палеомагнітні. Останні найчастіше дають дослідникам лише інформацію для міркувань і навіть не завжди можуть бути проінтерпретовані. Відмінність західноєвропейських і північноєвропейських даних для раннього голоцену (раніше 8,0 – 7,7 тис. р.т.) можна інтерпретувати як регіональне порушення процесу генерації геомагнітного поля у зв'язку з гляціоізостатичним підняттям регіону після льодовикового розвантаження. У пізньольодовиків’ї – ранньому голоцені інтенсивними гляціоізостатичними підняттями (процес менш інтенсивно продовжується і по сьогоднішній день) були охоплені великі блоки літосфери (наприклад, Феноскандія), що у результаті деформації геоїда могло призвести до утворення вихрової структури речовини зовнішнього ядра і, як наслідок, відбитися на характері зміни геомагнітного поля. На користь цього свідчить поява у спектрі “крутильних” коливань 90-літньої гармоніки (у пізньольодовиків’ї), а також відповідність регіональним циклам підвищеної сейсмічної активності (9800–9500, 7200–6800, 4500–4100 і 3200–2100 р.т. (Lukashov, 1995)) різких флуктуацій схилення (9700–9500, 7500–7000 і 2500–2100 р.т.).

ВИСНОВКИ

Основні результати роботи наведено у висновках, які подані наприкінці кожного розділу. На основі цих висновків сформулюємо головні наукові результати, що були отримані у процесі виконання даної роботи.

1. Розроблено методику палеомагнітних досліджень молодих осадових комплексів, що дозволяє одержувати інформацію про варіації древнього геомагнітного поля. В її основі лежить цілеспрямований індивідуальний підхід до вибору об'єкту досліджень, використання сучасного комплексу магнітно-мінералогічних методів, метою яких є визначення мінералів заліза – носіїв ПЗН, суворі критерії доказу природи ПЗН і вірогідності отриманої інформації, сучасні методи статистичної обробки фактичного матеріалу і, нарешті, надійна прив'язка результатів до хронологічної шкали.

2. Найважливішим питанням при вивченні палеовікових геомагнітних варіацій є вибір об'єкту – потенційного носія палеомагнітної інформації. Такими є донні відклади оліготрофних і, частково, мезотрофних озер, зокрема стрічкові і гомогенні глини, алеврити, мули з низьким вмістом органогенного матеріалу. Інформативними для виділення геомагнітних варіацій є пізньоплейстоценові – голоценові озерні, озерно-льодовикові, озерно-морські і морські осадові товщі, які мають надійні прив'язки до шкали часу.

3. Для дослідження неконсолідованих осадків запропонований оптимальний комплекс магнітно-мінералогічних методів, що дозволяє визначити склад магнітної фракції, її розмір і концентрацію. Він включає комбінацію нагрівних і безнагрівних методів, зокрема, термомагнітний аналіз, послідовний термомагнітний аналіз параметрів насичення, диференціальний термомагнітний аналіз по індуктивній (або залишковій) намагніченості, аналіз кривих ізотермічної залишкової намагніченості і розмагнічування ізотермічної залишкової намагніченості, повний аналіз параметрів петлі гістерезису і тест Лоурі-Фуллера. Тільки спільний аналіз результатів цих методів дає відповідь про склад магнітної фракції. Остання в досліджуваних осадках наведена (у порядку спадання) магнетитом, гематитом, маггемітом, титаномагнетитом, титаномаггемітом. Ряд додаткових магнітних параметрів, чуттєвих до концентрації і розміру зерен, відображає зміну умов седиментації у водоймищі. Це відкриває перспективи для дослідження варіацій відносної палеонапруженості в однорідних за складом розрізах при введенні нормувальних коефіцієнтів.

4. Ідентифікація хімічної намагніченості ще не свідчить про те, що інформація про вікові варіації може бути спотворена. В палеомагнітно інформативних об'єктах переважає орієнтаційна (посторієнтаційна) намагніченість, пов'язана, насамперед, з псевдооднодоменними зернами магнетиту або однодоменними зернами гематиту. При ідентифікації багатокомпонентного складу магнітної фракції і його зміни в залежності від умов седиментації критерієм вірогідності виділення палеовікових геомагнітних варіацій є узгодження результатів по різним об'єктам, що розрізняються по літології і генезису. Це основний і найпотужніший критерій доказу геофізичної природи виділених варіацій.

5. Уперше процес утворення в осадках ПЗН розглянуто в рамках седиментологічної моделі формування стрічкових глин як похідних суспензійних потоків, що дозволило пояснити розбіг магнітних характеристик цих відкладів та різний рівень їхньої палеомагнітної інформативності. Доведено, що інформативними для дослідження палеовікових геомагнітних варіацій є, у першу чергу, стрічкові глини дистальної зони.

6. Дослідження магнітної структури зразків повинні бути невід'ємною складовою палеомагнітних досліджень неконсолідованих осадків. Аналіз параметрів анізотропії магнітної сприйнятливості поряд з дослідженням процесу формування намагніченості в осадках дозволяє враховувати завади, зумовлені виключно процесом седиментації, тобто виділити геомагнітні вікові варіації у “чистому” вигляді. Концепція формування орієнтаційної намагніченості в осадових породах повинна бути переглянута з точки зору інформативності DRM стосовно PDRM для визначення напрямку древнього геомагнітного поля.

7. Вибір методики обробки вихідних результатів палеомагнітних визначень для вивчення вікових варіацій у кожному випадку належить розглядати індивідуально. Оптимальним є приведення даних до часового ряду. Обов'язковою умовою є підтвердження вірогідності “запису” палеовікових геомагнітних варіацій по декількох одновіковим розрізам. При цьому для кореляції рекомендується використовувати метод змінних різниць (SS- метод).

8. Уперше запис варіацій схилення і нахилення отриманий при вивченні різнорідних відкладів у серії неперервних хронологічно пов'язаних розрізів. Незалежно від генезису, літології, швидкості осадконакопичення, по сукупності фактичного матеріалу відновлена єдина картина запису зміни древнього геомагнітного поля з часом.

9. Отримано нові дані про динаміку геомагнітного поля за останні 13 тис. років. За характером варіацій схилення і нахилення, а також за результатами спектрального аналізу встановлено, що в пізньольодовиків’ї – ранньому голоцені варіації геомагнітного поля в західній і північній Європі істотно відрізнялися. Водночас у середньому – пізньому голоцені варіації були підпорядковані загальним закономірностям принаймні на 40–60° пн.ш. Уперше зроблено висновок про відмінність у режимі генерації геомагнітного поля в епоху пізньольодовиків’я і у пізньому голоцені.

10. Співставлення архео- і палеомагнітних даних вказує на високу інформативність останніх, які за точністю визначення кутових компонент не поступаються результатам археомагнітного методу. Зв'язок архео- і палеомагнітних даних дає надійний фактичний матеріал у вигляді тривалих рядів, що є потенційними джерелами інформації про структуру і динаміку геомагнітного поля за тисячі і десятки тисяч років. Аналіз останніх дозволяє вивчати весь спектр геомагнітних вікових варіацій від декількох десятків до декількох тисяч і більше років.

11. Розраховано траєкторію дрейфу ВГП по об'єктам з високих широт (60-70° пн. ш.) і визначено, що 9700-9500 років тому геомагнітний полюс перетинав територію Кольського півострова. За останні 13 тис. років не підтверджений жоден із трьох екскурсів геомагнітного поля (Етрусія, Соловки і Готенбург) принаймні у районі високих широт. Це ставить під сумнів об'єктивність їхнього виділення як геофізичного феномена або свідчить на користь їхнього регіонального характеру в середніх та низьких широтах.

12. Виділені піки варіацій схилення і нахилення, прив'язані до хронологічної шкали, узгоджуються з результатами по сусідніх територіях і можуть бути прийняті як регіональні репери при палеомагнітних дослідженнях молодих осадових товщ. Побудована зведена регіональна магнітохронологічна і магнітостратиграфічна схема палеовікових варіацій, яка являє собою новий інструмент для розчленування, стратифікації і кореляції осадових товщ на півночі Європейського континенту за останні 13 тис. років.

13. За результатами палеомагнітних визначень уперше було вирішено проблему кореляції комплексу пізньольодовикових відкладень північної Європи, а саме встановлений вік стрічкових глин східної Феноскандії відносно шведської варвохронологічної шкали.

14. Доведено, що за останні 13 тис. років періоди потеплінь і похолодань у північній, центральній та східній частинах Європейського континенту були пов'язані з місцем розташуванням геомагнітного полюсу (як центру аврорального овалу). Звідси зроблено висновок, що коливання клімату пов'язані з віковими варіаціями геомагнітного поля в рамках механізму, який зумовлює суттєвий вплив на атмосферну циркуляцію геомагнітної активності і пов'язаних з нею процесів у авроральному овалі. Так пояснюється чергування періодів глобальних потеплінь і так званих “малих льодовикових епох” у масштабі сотень – перших тисяч років. Цей висновок має безпосереднє відношення до проблем зміни навколишнього середовища і прогнозам його змін (у зв'язку з геофізичними і кліматичними факторами) у майбутньому.

Отримані відомості про палеовікові геомагнітні варіації можуть бути використані для вирішення таких прикладних і фундаментальних проблем:

• використання магнітохронологічної (магнітостратиграфічної) схеми вікових варіацій для розчленування і кореляції молодих осадових комплексів (у першу чергу відкладів сучасних довгоживучих озер і окраїнних морів);

• дослідження динаміки процесів у Земному ядрі, які приводять до генерації геомагнітного поля;

• дослідження причинно-наслідкових зв'язків і механізмів як тривалих (у масштабах сотень – тисяч років), так і короткочасних (у масштабах доби) кліматичних флуктуацій, зумовлених геофізичними чинниками.

СПИСОК

основних праць, опублікованих по темі дисертації

1. Магнитохронологическая шкала эпохи позднеледниковья (13-10 тыс. лет назад) для юго-восточной Фенноскандии и прилегающих регионов // Геофизический журнал. — 2001. — Т.23, №1. — С. 22—28.
2. Связь вариаций геомагнитного поля с палеоклиматическими изменениями в центральной и северной Европе за последние 12500 лет // Геофизический журнал. — 1999. — Т.21, №4. — С. 40—58.
3. Магнитохронологическая шкала палеовековых вариаций и перспективы палеомагнитного датирования молодых осадочных комплексов // Геологический журнал. — 2000. — №4. — С. 57—63.
4. Геомагнитные вековые вариации и проблемы магнитохронологии раннего голоцена (по результатам исследований озерных отложений Северо- Восточной Европы) // Геофизический журнал. — 1998. —Т.20, №4. — С. 22 — 31.
5. Связь палеоклиматических изменений с вековыми вариациями геомагнитного поля // Докл. НАН Украины. — 2001. — №2. — С.116—122.
6. Вековые вариации геомагнитного поля, зафиксированные в раннеголоценовых отложениях Ладожского озера // Геофизический журнал. —1996. — Т.18, №4. — С. 24—35.
7. Некоторые объективные причины искажения записи геомагнитного поля в озерно-ледниковых отложениях // Геофизический журнал. — 1987. — Т.9, №1. — С. 20—27.
8. Вековые вариации геомагнитного поля: исследование ленточных глин Карелии // Геофизический журнал. — 1989. — Т.11, №. 6. — С. 47—61. (Загний Г.Ф.).
9. Stratification and correlation of varved clays in terms of the palaeostructures of the Earth’s magnetic field // Methods for the investigation of lake deposits: palaeoecological and palaeoclimatological aspect. – Vilnius: Vilnius University. — 1987. — P. 47—61. (Ekman I., Zagniy G.).
10. Stratigraphic subdivision and correlation of varved clays in Lake Ladoga area based on geological, palynological and palaeomagnetic studies // Palaeohydrology of the temperate zone, I. Rivers and Lakes, IGCP Project 158. — Tallinn: Valgus. — 1987. — P. 191—203. (Ekman I. Zagnyi G.).
11. Палеомагнетизм и варвометрия ленточных глин Эстонии и Ленинградской области // Новые данные по геохронологии Четвертичного периода. — М.: Наука. — 1987. — C. 225—229. (Загний Г.Ф., Карукяпп Р.Я.).
12. Условия формирования и возраст краевых образований последнего ледникового покрова на юго-востоке Кольского полуострова // Геоморфология. — 1991. — №2. — С.52—58. (Евзеров В.Я., Загний Г.Ф, Колька В.В., Горбунов Е.О.).
13. Литология и палеомагнетизм позднеледниковых отложений Усть-Пялкского приледникового водоема // Геофизический журнал. — 1992. — Т.14, №6. — С. 62—74. (Евзеров В. Я., Колька В.В.).
14. Geomagnetic secular variations of high-latitude glaciomarine sediments: data from the Kola Peninsula, northwestern Russia // Phys. Earth and Planet Inter. — 1994. — V.85, №1-2. — P. 143—153. (Yevzerov V., Kolka V.).
15. Вековые вариации геомагнитного поля, записанные в ленточных глинах разрезов Усть-Пялка // Физика Земли. — 1995, №4. — С. 58—66. (Петрова Г.Н., Диденко Е.Ю.).
16. Upper Valdai-Veiksel (Valday-Weichselian) chrono- and magnetostratigraphy in south-east Fennoscandia. Examples from Russian Karelia // Contribution to the origin of Quaternary deposits and their resources in Finland and the Northwestern part of the Russian Federation  (Edited by Kujansuu R. & Saarnisto M.). — Espoo: Geological Survey of Finland, Special Paper 24. — 1997. — Р. 74—85. (Ekman I.M., Zagniy G.F.).
17. Влияние возмущенности геомагнитного поля на процессы атмосферной циркуляции в Северном полушарии // Тр. УКРНИГМИ, вып. 248. — 2000. — С.36—47. (Мартазинова В.Ф., Чулков И.С.).
18. Колебания геомагнитного поля класса крутильных 12—9 тысяч лет тому назад // Докл. РАН. — 1997. — Т.353, №4. — С.539—541. (Петрова Г.Н., Бураков К.С., Диденко Е.Ю.).
19. Запись вековых вариаций геомагнитного поля в ленточных глинах разреза Киндасово (Карелия)  // Физика Земли. — 1998. — №1. — С. 71—79. (Петрова Г.Н., Бураков К.С., Диденко Е.Ю.).
20. Вековые вариации класса крутильных колебаний 16—13 тыс. лет тому назад (ленточные глины Карелии) // Физики Земли. —  1998. — №5. — С. 84—91. (Петрова Г.Н., Бураков К.С, Шаронова З.В.).
21. История развития залива Лехмалахти в позднепослеледниковье // Донные отложения Ладожского озера и его эволюция в позднем плейстоцене - голоцене.— Сб. Науч. Трудов. — СПб: изд-во РГО,  —1993. — С. 43—48. (Давыдова Н.Н., Делюсина И.В., Рыбалко А.Е., Субетто Д.А.).
22. Магнитостратиграфические исследования осадков шельфа Баренцева моря // Геофизический  журнал. — 1993. — Т.15, №1. — С. 55—62. (Третяк А.Н., Вигилянская Л.И., Гриценко И.И., Ковалюх Н.Н.).
23. Магнитные и палеомагнитные характеристики ленточных глин разреза Хелюля // Физика Земли. — 1993. —№12. — Р. 46—53. (Петрова Г.Н., Диденко Е.Ю., Бураков К.С., Лыков А.В.).
24. Палеомагнитные исследования и возможности стратиграфического расчленения,  корреляций и абсолютного датирования ленточных глин (на примере Карелии) // Природа и хозяйство Севера.—1986. — №14. — С. 14—20. (Загний Г.Ф., Экман И.М.).
25. Палеомагнитная стратификация осадочных толщ позднего плейстоцена юго-восточной части Балтийского щита // Новые данные по геохронологии Четвертичного периода. — М.: Наука. —1987. — C. 218—224. (Экман И.М., Загний Г.Ф.).
26. Secular  variation  of  the geomagnetic field: data from the varved clays of Soviet Karelia // Phys. Earth and Planet Inter. — 1990. — V.63. — P.121—134. (Zagniy G.).
27. Paleomagnetism and lithology of Late Weichselian deposits in Ust-Pjalka's periglacial lake, southeast of the Kola Peninsula // Geologica Carpatica. — 1993. —