A fenéküledékek kronológiája (varvokronológiai módszer, de Geer-módszer, iszaprétegek kronológiája) [1] egy geológiai módszer a kor meghatározására, amely a tavak, tengerek vagy folyók fenéküledékes lerakódásainak rétegeinek megszámlálásán alapul [K 1] , ismert. mint sávos agyagok és hasonló üledékek. A módszer alkalmazásának feltétele az üledékes rétegek szezonális rétegződésének megléte, amikor az év során a fák növekedési gyűrűihez hasonló, általában mechanikai összetételében és színében eltérő rétegpár képződik. Az ilyen párok - az úgynevezett varves ( eng. varv ) - kiválasztása és számítása lehetővé teszi a csapadék felhalmozódásának időtartamának és relatív koruk meghatározását. A különböző szelvényekben kapott rétegvastagságok közötti összefüggés azonosítása lehetővé teszi a régión belüli réteges üledékek kora közötti megfelelés megállapítását. A réteges fenéküledékek abszolút korát, általában [K 2 ] , alternatív kormeghatározási módszerekkel határozzuk meg. A Warvochronology egy egyedülálló eszköz, amely lehetővé teszi a több tízezer évvel ezelőtti események korának megállapítását, egy éves felbontással.
A ciklikus rétegű lerakódások jól ismertek voltak Svédországban . svéd kifejezés . Az orosz sávos agyagnak megfelelő hvarfig lera már 1862 -ben jelenik meg először a geológiai térképeken . Később Gerhard da Geer munkájának köszönhetően ezt a svéd szót sok nyelven használták a réteges fenéküledékekre. A sávos agyagok rétegváltozásának szezonális jellegére vonatkozó hipotézist a fák növekedési gyűrűivel való nyilvánvaló analógia alapján Edward Hitchcock amerikai geológus és a svájci Albert Geim [2] terjesztette fel De Geer előtt . De Geer először azt feltételezte, hogy a sávos agyagok szezonális változásokat mutatnak az üledékképződésben, és minden rétegpár egy évnek felel meg 1882 -ben . 1884 - ben publikált egy tanulmányt, amelyben három, 16 éves réteget tartalmazó metszetre vonatkozó adatokat idéz, és bemutatja a különböző szakaszokban kapott rétegsorok összehasonlításának alapvető lehetőségét. Ugyanakkor az ilyen összehasonlítások alapján feltételezi egy folyamatos geokronológiai skála létrehozásának lehetőségét , de kezdeti értékelése e munka terjedelméről több geológusgeneráció munkáját is magában foglalta [3] . 1889 -ben Høgbom rámutatott a "téli" és a "nyári" réteg kalcium- és magnézium -karbonát-tartalmának különbségeire, amelyeket a Balti-tenger geokémiájának évszakos változásaihoz kapcsolt [4] .
1904 -ben de Geer egy sor sávos réteget fedezett fel, amelyek feltűnően hasonlítottak azokhoz, amelyeket húsz évvel korábban leírt, bár a vágások 3 kilométerre voltak egymástól. A de Geer által leírt szalagos agyagok egy periglaciális tározó körülményei között keletkeztek, amely az utolsó eljegesedés degradációja során létezett a Balti-tenger medencéjében és a szomszédos területeken [4] . Mérések sorozata után de Geer meggyőződött arról, hogy délről észak felé haladva, a gleccserfront feltételezett visszahúzódása nyomán, lépésről lépésre veszít rétegeket az egyébként azonos szakaszok alapjából, összesen 12 réteget. 4 kilométer. Ez lehetővé tette annak megállapítását, hogy a vizsgált területen a gleccserfront 12 év alatt 4 kilométert húzódott vissza. 1905- ben de Geer egy nagyszabású tanulmányt szervezett az uppsalai és a stockholmi egyetem hallgatóinak bevonásával, melynek során Stockholmtól Jämtlandig 500 kilométeres távolságban szalagos agyagrétegek szelvényét építették fel , amely 1073 évre terjedt ki. A sávos agyagok tanulmányozása lehetővé tette a deglaciáció mértékének pontos meghatározását egész Közép-Svédországban, de nem adott abszolút becslést az események korára vonatkozóan. A Stockholmi Csillagászati Obszervatórium területén lévő szelvény tövében lévő réteget "nulladik évnek" tekintették . De Geer 1909 -ben tett először kísérletet arra, hogy abszolút becslést adjon a jégkorközeli sávos agyagok koráról, az 1796 -ban lecsapolt Rogunda - tó üledékeinek tanulmányozása során . Az üledékek felhalmozódása a tóban a hegyi-glaciális táplálkozás következtében a lerakódott anyag összetételének éles évszakos ingadozása mellett következett be. Már 1911- re világossá vált, hogy a kezdeti információk tévedést tartalmaznak (a tóban a szalagrétegek felhalmozódása jóval a leszállás előtt véget ért), de ez a tanulmány bebizonyította az alapvető lehetőséget a jégközeli tározók szalagos agyagjai közötti folyamatos szekvencia létrehozására. és hasonló üledékek, amelyek felhalmozódása tavakban és folyókban, völgyekben a posztglaciális időszakban [3] . A svéd geokronológiai skála abszolút kronológiához való kötését 1913 -ban De Geer régi asszisztense, Ragnar Lieden végezte az Ongermanelven folyó völgyének jégkorszak utáni réteges lerakódásainak tanulmányozása közben [4] [5] [K 3] .
De Geer 1910-ben Stockholmban rendezett X. Nemzetközi Geológiai Kongresszuson készített jelentése után a világ különböző régióiban elkezdték vizsgálni a sávos agyagokat. Kiemelkedő eredményeket ért el Matti Sauramo , aki 1918-ban és 1923-ban a svédhez hasonló geokronológiai skálát épített Dél- Finnországra (a Finn-öböl partjától Jyväskylä - ig , beleértve mindhárom Salpausselkä -hátságot ) [8] . Emellett sávos agyagok kőzettani vizsgálatait is végezte, amelyek alapján következtetéseket vontak le a periglaciális tározó mélységére és sótartalmára vonatkozóan [9] .
Miután 1915 - ben tanulmányozta a Dalelven folyó völgyében található lerakódásokat , ahol több mint 85 kilométeres távolságban azonos rétegsorokat talált, de Geer sokkal kevésbé konzervatív módon hasonlítja össze az egymástól távol eső szakaszokat. Az éves rétegek paramétereit meghatározó éghajlati ingadozások globális jellege alapján azt javasolja, hogy az azonos sorozatok azonosítása lehetővé teszi a különböző kronológiai skálák egymás közötti szinkronizálását, függetlenül a köztük lévő távolságtól. Azóta a „ telekorrelációk ” (távoli korrelációk) felkutatását tűzte ki célul, amely lehetővé teszi a fenéküledékek sorozatai közötti összefüggések azonosításán alapuló egységes globális geokronológiai skála felépítését. 1920-tól kezdve számos expedíción vett részt a fenéküledékek tanulmányozására a világ különböző régióiban: de Geer, Linden és Ernst Antevs [K 4] Észak-Amerikában (1920), Eric Norin a Himalájában (1924-1925), Eric Nilson Dél-Afrikában (1926-1928) és Carl Caldenius Patagóniában (1925-1929) és Új - Zélandon (1932-1934) [3] . De Geer ezeknek a tanulmányoknak az eredményeit foglalta össze egy nagy zárómunkában, a Geochronologia Suecica, Principles (1940), amelyet nem sokkal halála előtt adott ki.
1938-ban Eric Fromm először mérte meg a különböző típusú kovamoszatok és a fa pollen tartalmát az egyes övrétegekben, ami lehetővé tette a Balti-tenger sótartalmának és a különböző fafajok elterjedésének abszolút időpontjainak meghatározását. , illetve [4] [11] .
A "telekorrelációk" fogalmát a tudományos közösség bírálta és nem fogadta el [12] [4] . Nem sokkal a Geochronologia Suecica, Principles megjelenése után Kaldenius munkájának köszönhetően nyilvánvalóvá vált a svéd geokronológiai lépték [13] felülvizsgálatának szükségessége . Ezek a körülmények részben hozzájárultak a varvokronológia módszereibe vetett bizalom általános csökkenéséhez a következő néhány évtizedben [12] . A radiokarbon kormeghatározás 1949 - es felfedezése alternatív eszközt kínált az abszolút dátumok meghatározásához. A fenéküledékek vizsgálata iránti érdeklődés visszaesett, és a kutatás fókusza a deglaciáció kronológiájának vizsgálatáról az egyes kontinentális tavak kronológiájára helyeződött át [4] .
Az 1970-es évek óta újjáéledt az érdeklődés a fenéküledékek kronológiája iránt. Ez a technikai eszközök és az elemzési eszközök fejlesztésének köszönhető. Ezen túlmenően a jelenlegi antropogén környezeti hatás felméréséhez a környezeti paraméterek múltbeli természetes változásaira vonatkozó adatokra volt szükség, amelyeket a műszeres megfigyelések rövid története nem tudott biztosítani. Az 1980-as évek óta, amikor nyilvánvalóvá vált, hogy az abszolút radiokarbon becsléseket kalibrálni kell, újra megnőtt az érdeklődés az üledék felhasználása iránt geokronológiai léptékek létrehozására (gyakran más módszerekkel kombinálva). Ezen túlmenően a késői glaciális üledékekben nincs elegendő anyag, vagy egyáltalán nem áll rendelkezésre a radiokarbon elemzéshez [2] . Az 1970-es és 1980-as években a svéd geokronológiai léptéket többször módosították, alternatív kormeghatározási módszerekkel, megbecsülték az abszolút kormeghatározás hibáját és a valószínű időintervallumokat, amelyekben a hiányzó rétegsorokat kell keresni [13] [14] .
1987-ben az Ongermanelven- torkolat magjainak köszönhetően olyan új eredmények születtek, amelyek lehetővé tették a periglaciális tározók üledékei és a modern réteges üledékek közötti közvetlen kapcsolat megállapítását, valamint az abszolút korra vonatkozó becslések pontosságának és megbízhatóságának javítását. a svéd geokronológiai lépték [5] .
A szezonális rétegződés kialakulása során uralkodó folyamattól függően a következő típusú fenéküledékeket különböztetjük meg:
A lerakódások szezonális rétegződését elsősorban a durvaszemcsés "nyári" és a finomszemcsés "téli" réteg mechanikai összetételének különbsége határozza meg; esetenként további tényezőként a "téli" rétegek szerves anyaggal való színezése hat. Általában sarkvidéki vagy alpesi területeken alakulnak ki, ahol a növényzet hiánya vagy hiánya hozzájárul az intenzív mechanikai időjáráshoz . Tavasszal és nyáron a gleccserek vagy a hótakaró intenzív olvadásának időszakában a durva szemcsés anyag világos színű réteg képződésével válik ki. Télen egyrészt csökken vagy leáll a durva szemcsés anyag utánpótlás, másrészt a fagyott tározóban a vízmozgás intenzitásának csökkenése miatt finomszemcsés anyag, ami korábban is jelen volt. szuszpenzió formájában kicsapódik . Az intraglaciális és periglaciális tározókra (tavakra vagy tengeri medencékre) jellemzőek [2] .
Egyes folyók torkolatrészeinek lerakódásai hasonló jellegűek. Gyakoriak például Észak-Svédországban, ahol a földkéreg gyors izosztatikus felemelkedése miatt a torkolatok lerakódásairól kiderült, hogy szárazföldön találhatók, a folyóvölgy további beilleszkedése során erodálódott, ami tanulmányozhatóak [5] .
Olyan üledékek, amelyekben a szezonális rétegződést a domináns szerves üledéktípusok változása határozza meg, tükrözve a tározó biotópjának életciklusát . Tavasszal - nyár elején aktívan szaporodnak a kovamoszatok , majd a nyári időszak végén a zöld- és kékalgák , esetenként az éves szekvencia zárja le a kovamoszat tavaszitól eltérő fajösszetételű újravirágzását. Az őszi-téli időszakban a bomló algák által képzett, sötét színű organogén törmelék , valamint a mállási termékek által képzett mineralogén törmelék rakódik le, amelyek áramlását a téli maximum csapadék aktiválja . A tavaszi-nyári időszakban a kovamoszat és egyes esetekben a kalcit lerakódása miatt világos színű rétegek képződnek . A kovamoszatokat oldhatatlan szilícium -dioxid bevonattal őrzik meg . A kalcium-karbonát a karbonátos kőzetek kémiai mállásának termékeivel oldott formában kerül a tározóba . A kalcit kiválása részben a nyári párolgás során bekövetkező koncentrációnövekedés, de főként a tározó pH -értékének emelkedése miatt következik be az oldott szén-dioxid eltávolítása során , a fitoplankton aktív szaporodása következtében . Nedves éghajlatú régiókban elterjedt , ahol kémiai mállás uralkodik [2] .
Olyan lerakódások, amelyekben a szezonális rétegződést az oldott ásványok ( kalcit , aragonit , gipsz , halit ) kiválása határozza meg, a víztestek sótartalmának és savasságának növekedésével a „nyári” időszak intenzív párolgása (könnyű réteg) és a beáramlás következtében. ásványi és organogén törmelék keveréke abban az időszakban, amikor nagy mennyiségű víz folyik a kevésbé száraz "téli" időszakban (sötét réteg). Száraz és félszáraz éghajlatú régiókban elterjedt [2] .
Annak ellenére, hogy a szezonális rétegződésű lerakódások kialakulásának feltételei széles körben elterjedtek, a kutatásra alkalmas szekvenciák viszonylag ritkák, mivel számos tényező akadályozza a kialakult réteges lerakódások megőrzését:
A szezonális rétegzettségű fenéküledékek megőrzését kedvez a tó kis felülete nagy mélységgel párosulva, valamint a fenékrétegekben a szerves anyagok lebomlásából adódó anoxikus körülmények, amelyek nem teszik lehetővé a fejlődést. bentoszról [2] .
A szezonális rétegződésű üledékképződés feltételei a korábbi geológiai korszakokban merültek fel. Például Brazíliában a permi jégkorszaknak megfelelő jégkorszakhoz közeli réteges lerakódások jellegzetes, jól megőrzött sorozatait, Ausztráliában pedig prekambriumi üledékeket , amelyek korát 650 millió évre becsülik [4] .
Kortól függően a réteges fenéküledékek a következőkre oszthatók:
A csapadék természete nem mindig teszi lehetővé a rétegek számának megbízható becslését:
Azokban az esetekben, amikor a rétegek nem kellően kontrasztos színűek vagy túl vékonyak, mikroszedimentológiai és mikropaleontológiai kutatási módszereket alkalmaznak számuk pontos meghatározására [2] .
A szezonális rétegzettségű fenéküledékek természetüknél fogva természetes kronológiai léptéket alkotnak, egyéves felbontással. De ez a skála relatív, a betétek abszolút korának meghatározása gyakran problémás. Kivételt képeznek azok a betétek, amelyek felhalmozása egy pontosan meghatározott időpontban leállt, vagy a mai napig tart.
A réteges üledékek abszolút kora közvetlenül meghatározható: megfelelő szerves anyag jelenlétében - radiokarbon módszerrel , a jégközeli tározók szervesanyagban szegény üledékeinél optikai kormeghatározási módszereket alkalmaznak [14] .
De sokkal gyakrabban, különösen a klasszikus sávos agyagok esetében, az abszolút kor meghatározásának problémája a vizsgált sorozat meghatározott rétegeinek összehasonlítására korlátozódik más szekvenciák rétegeivel, amelyekre az abszolút kort megállapították. Történelmileg az ilyen összehasonlításokat a vizsgált szekvenciák szezonális rétegeinek relatív vastagsága közötti összefüggés megállapítása alapján végezték. Az egymástól távoli szakaszok összehasonlításakor ez a módszer nem tekinthető elég megbízhatónak, és alternatív módszerekkel egészül ki, amelyek a vizsgált szekvenciákban lévő irányító események nyomainak keresésére korlátozódnak. Ilyen események lehetnek a duzzasztott gleccserhez közeli tavak katasztrofális leereszkedése, amelyet egy rendellenes vastagságú és kőzettani összetételű „repülő” réteg képződése kísér. Ilyen esemény például a balti glaciális tó leereszkedése, amely lehetővé tette a svéd geokronológiai lépték és a Finnország késői gleccsersávos agyagjaira épített hasonló skála közötti megfelelést . Irányadó események lehetnek a földrengések, amelyek a földrengés előtt felhalmozódott rétegek zavarai vagy vulkánkitörések miatt pontosan datálhatók, amelyek a tefrában egyes évszakos rétegek feldúsulását okozzák . A legfontosabb eredményeket, amelyek lehetővé tették a svéd kronológiai skála életkorának abszolút becslésének felülvizsgálatát, az Onega -tó medencéjének sávos agyagainak magnetosztratigráfiai módszereinek alkalmazásával kaptuk [14] [15] .
A fenéküledékek kronológiájára vonatkozó adatok igazolásának lehetősége a felsorolt független módszerekkel jelentősen növelte a kapott becslések megbízhatóságát, és hozzájárult az ilyen jellegű vizsgálatok további népszerűsítéséhez az elmúlt évtizedekben [2] .
A réteges fenéküledékek felhasználhatók az olyan események korának meghatározására, mint a földrengések, vulkánkitörések és cunamik , valamint a jégtakaró degradációjának dinamikája. Például megállapították, hogy Svédország területén 10430 őszén [K 5] évvel ezelőtt egy nagy földrengés történt. A sávos agyagokban 320 × 100 km-es területen lévő nyomainak csillapításával becsült nagyságrendje több mint 8 pont volt a Richter-skála szerint . A varvokronológia módszerei lehetővé teszik az Óz és a terminális morénagerincek kialakulásának idejét és időtartamát , valamint a területek izosztatikus felemelkedésének ütemét rövid időn keresztül. Különösen Svédország középső részén, körülbelül 10 ezer évvel ezelőtt egyedi becslések szerint 40 cm/év volt [4] .
Emellett a réteges fenéküledékek természetes diszkrét léptékként lehetővé teszik a természeti viszonyok változásának számszerűsítését a felhalmozódásuk időszakában: a rétegek kőzettani összetétele és vastagsága lehetővé teszi az éghajlatváltozás, a pollenszemcsék és a talált kovavázak megítélését. fenéküledékekben - a növénytakaró, illetve a sótartalom-tározó változásairól [2] . A földrengések okozta zavarok gyakorisága alapján megbecsülhető a szeizmikus aktivitás változása az üledékes rétegek felhalmozódásának időszakában [4] , hasonlóan becsülhető a vulkanizmus megnyilvánulási gyakorisága.
A törökországi Van - tó alsó rétegei elérik a 14 570 évet [16] . Az Eifel régióra a fenéküledékek alapján az elmúlt 23 000 év kronológiáját állapították meg ( Meerferld Maar , de: Meerfelder Maar , Holzmaar , de: Holzmaar ) [17] , a japán tavakra - 45 000, illetve a Nagy Monticchio-tó on de: Monte Vulture Dél-Olaszországban - 76 000 éve.