Magnetic properties of lake Kandrykul sediments (Republic of Bashkortostan, Russian Federation)

Abstract

Актуальность. Известно, что осадочные отложения в современных озерах с высокой скоростью седиментации содержат детальные палеоклиматические, палеобиологические, палеоэкологические и магнитные записи. Изучение этих данных позволяет создавать палеореконструкции и прогнозировать поведение климата в будущем. Цель: выявление экологических и климатических событий и тенденций в позднечетвертичное время на основе магнитных свойств горных пород. Некоторые климатозависимые параметры не используются должным образом, в данной работе показано, что магнитные параметры являются чувствительным индикатором изменения климата. Объект: озерные отложения из керна озера Кандрыкуль, Республика Башкортостан. Методы. Проведен комплекс петромагнитных исследований, включающий: измерение магнитной восприимчивости 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 по выборочным образцам. По кривым нормального намагничивания было проведено разделение магнитной составляющей на диа-/парамагнитную, ферромагнитную и суперпарамагнитную компоненты. Результаты. Сейсмоакустические исследования показали, что дно озера ровное, без резких перепадов. Максимальная глубина озера составляет около 16 м, мощность осадочных отложений достигает 7,5 м. Магнитная восприимчивость измерялась по трем кернам, результаты показали хорошие вариации этого параметра по всем кернам. Это позволяет коррелировать керны между собой. Термомагнитный анализ позволил определить состав магнитных минералов. По данным коэрцитивной спектрометрии построена диаграмам Дэя-Данлопа, которая показывает наличие в осадках однодоменных, псевдооднодоменных и многодоменных зерен. Определена роль диа-/пара-, ферро- и суперпарамагнитных компонентов в общей магнитной восприимчивости. Вариации магнитной восприимчивости, пара- и ферромагнитной составляющих рассмотрены в контексте голоценовых климатических изменений. Выводы. Изменения магнитных свойств могут быть использованы для описания изменений климата (экологических и седиментационных условий). На основе вариаций магнитной восприимчивости и ее составляющих выделено шесть зон с различными условиями осадконакопления. Кроме того, по изменениям параметров гистерезиса выделены зоны с однодоменными частицами, которые, вероятнее всего, связаны с наличием в осадке остатков магнитотактических бактерий. Совместный анализ парамагнитной, ферромагнитной восприимчивости и параметров гистерезиса позволил получить информацию о влиянии влажности на биопродуктивность озера

Relevance. It is known that sedimentary deposits in modern lakes with high sedimentation rates contain detailed paleoclimatic, paleobiological, paleoecological and magnetic records. The study of these parameters allow creation of paleoreconstructions and prediction of future climate behavior. Aim. To identify ecological and climatic events and trends during the Late Quaternary, based on magnetic properties of rocks. Some climate-dependent parameters are not properly used, we are showing that magnetic parameters are sensitive indicators of climate change. Object. Sediments of the Lake Kandrykul (Republic of Bashkortostan). Materials and methods. A set of petromagnetic studies was carried out, including measurements of magnetic susceptibility, normal remanent magnetization in external magnetic field of up to 1.5 T, as well as differential thermomagnetic analysis on induced magnetization and scanning electron microscopy on selected samples. Normal magnetization curves were used to set apart dia-/paramagnetic, ferromagnetic and superparamagnetic components. Results. Seismoacoustic studies showed that the lake bed is smooth, without sharp changes. The maximum water depth is about 16 m, the thickness of sediments reaches 7.5 m. Magnetic susceptibility was measured for three core columns, and the results show good correlation of this parameter between all the cores. Thermomagnetic analysis was used to determine magnetic minerals composition. The Day-Dunlop plot showed the presence of single, pseudo-single and multidomain grains. The authors determined the contribution of dia/para-, ferro-, and superparamagnetic components to the overall magnetic susceptibility. The paper considers the variations in magnetic susceptibility, para-, ferromagnetic components in the context of the Holocene climate changes. Conclusions. Variations in magnetic properties reflect climate changes (i.e. deposition environment). Six zones with different depositional conditions were distinguished based on magnetic susceptibility and its component changes. Additionally, zones with single-domain particles were highlighted based on hysteresis parameters variations. These zones most likely are associated with the remains of magnetotactic bacteria. Joint analysis of paramagnetic, ferromagnetic susceptibility and hysteresis parameters produced information on the effect of total humidity on the bioproductivity of the lake