بازسازی آب‌و‌هوای کواترنر پسین در بخشی از شمال ایران (لُس‌های نکا) با استفاده از داده‌های مغناطیسی و ژئوشیمیایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکترا، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

2 کارشناسی ارشد، پژوهشکده علوم‌زمین، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

3 کارشناسی ارشد، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

چکیده

گستره مورد مطالعه در استان مازندران، در مسیر جاده اصلی ساری-گرگان، در حدود 8 کیلومتری شهرستان نکا و 33 کیلومتری جنوب باختری شهرستان بهشهر قرار دارد. منطقه مورد مطالعه از نظر پهنه­های اصلی رسوبی-ساختاری ایرانجزو کناره جنوبی خزر به شمار می‌آید و از جنوب به شمال گسل البرز و از شمال به کناره دریای خزر محدود شده است.  بر پایه مطالعات و کاربرد روش­های نوین محیط مغناطیسی روی برش رسوبی تواالی­های­ لُس/خاک­ دیرینه نکا در پیرامون روستای کُلِت، آب‌و‌هوای 50 هزار سال گذشته شمال ایران در این منطقه بازسازی شد. بااستفاده ازروش‌های محیط ­مغناطیسی و کانی­شناسی مغناطیسی، داده­هایمحیط مغناطیسی به‌دست آمده و به‌عنوان ویژگی‌های تغییرات محیطی، در بازسازی آب‌و‌هوای دیرینهاستفاده شد. برای بررسی ارتباط میان تغییرات آب‌و‌هوا در منطقه با تغییرات توان مغناطیسی رسوبات، داده­های مغناطیسی و ژئوشیمیایی به‌دست آمده با یکدیگر مقایسه شد. با توجه به این نتایج، تغییرات آب‌و‌هوایی (تغییرات دما و رطوبت) با تغییرات مغناطیسی رسوبات و خاک­های دیرینه کاملاً مرتبط و قابل انطباق است. همچنین، نمودارهای مغناطیسی- ژئوشیمیایی به‌دست آمده از بررسی تغییرات نسبت­های عامل‌های آب‌و‌هوایی ژئوشیمیایی با تغییرات متغیرهای آب‌و‌هوایی مغناطیسی، در برش مورد مطالعه، همخوانی نزدیکی نشان می‌دهند. بر پایه مطالعه تغییرات قابلیت پذیرفتاری مغناطیسی نیز چنین نتیجه­گیری می­شود که بُرش رسوبی مورد مطالعه نشان‌دهنده تغییرات آب‌و‌هوایی (دما و رطوبت دیرینه) در طی حدود 48 هزار سال پیش تا 20 هزار سال پیش است. با استفاده از داده­های مغناطیسی، چرخه­های کوتاه مدت آب‌و‌هوایی معروف به استادیال‌ها‌و اینتراستادیال­ها در توالی­ لُس/خاک­ دیرینه مورد مطالعه مشخص شد. این جهش­های آب‌و‌هوایی در واحد خاک سطحی با 4 جهش کوتاه مدت سرمایشی یا استادیال، در واحد لُس بالایی با دست کم 6 جهش گرمایشی یا اینتراستادیال، در واحد لُس پایینی، یک دوره اینتراستادیال و در واحد خاک دیرینه پایینی نیز با یک دوره استادیال مشخص شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Reconstruction of Late Quaternary Climatical Conditions in Part of North Iran (Neka Loesses) Using Magnetic Parameters and Geochemistry

نویسندگان [English]

  • Habib Alimohammadian 1
  • F Mahdipour Haskouei 2
  • J Sabouri 3
1 Ph.D., Geological Survey of Iran, Tehran, Iran.
2 M. Sc., Research Institute for Earth Sciences, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran.
3 M.Sc., Geological Survey of Iran, Tehran, Iran.
چکیده [English]

The study area is situated at about 8 km away of Neka city, on the main road of Sari-Behshahr, in MazandaranProvince, north of Iran. It is bounded by Alborz fault in the south and Caspian Sea coast line in the north. We applied new environmental magnetism technique and methods including magnetic susceptibility, magnetic mineralogy, IRM and S-IRM to reconstruct the past 50 ka climate conditions and also investigate relationship between climate change and magnetic variations. We also compared the geochemistry and magnetic analysis of the loess/palaeosol deposits and the results were used to correlate these variations with climate change in the study area. The pattern of variation of geochemical data shows similarity with those of magnetic one. The increase/decrease in magnetic susceptibility is coinciding with palaeosol/loess sequences. Plotting magnetic susceptibility variation versus lithological column of Kolet section enabled us to recognize short period of climatically cycles known as stadials/interstadials in loess/palaeosol sequences. We recognized 4 stadials for upper palaeosol, single stadial for lower palaeosol, 6 interstadials for upper loess and one interstadial for lower loess deposites.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Environmental Magnetism
  • Loess/Palaeosol Sequences
  • Geochemistry
  • Magnetic Susceptibility
  • Paleoclimate
  • Neka
آقانباتی، ع.، 1379- پهنه­های رسوبی- ساختاری عمده ایران (کارت پستال)، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی ‏کشور. ‏
آقانباتی، ع.، 1385-  زمین­شناسیایران. سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی ‏کشور، ‎619 صفحه.
کبیرنیا، ا. ر.، اسدی، ا.، خان­نظر، ن. ه.، وکیلی، ف.، بهرمند، م.، معصومی، ر. و قمیشی، ا.، 1382- ‏‏ورقه 1:100،000 ساری، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
نبوی، م. ح.،  1355- دیباچه­ای بر زمین­شناسی ایران، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی ‏کشور،  109 صفحه.
 
References
An, Z. S., Kukla, G., Porter, S. C. &  Xiao, J. L., 1991- Magnetic susceptibility evidence ‎of monsoon variation on the Loess Plateau of Central China during the last 130,000 ‎years. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, II1227‎–‎30‎, Massachusetts.
An, Z. S., Wang, J. & Li, H., 1977- Paleomagnetic research of the Lochuan loess ‎section. Geochimica, 4, 239‎–‎249. ‎
Beswick, A. E., 1973- An experimental study of alkali mental disterbutions in feildspars and micas. Geochimica et Cosmochimica Acta, 37, 183–208.
Connolley, W., 2011- Was an imminent Ice Age predicted in the '70's?.The Christian Science Monitor, (194) 4270, 1121‎–‎32. ‎
Cronin, T. M., 1999- Principles of Climatology. Columbia University Press, 1‎–‎204 , New York.
Dekkers, M. J., 1997- Environmental magnetism: an introduction. Geology 76, 275‎–‎320, Mijnbouw.
Ding, Z. L., Sun, J. M., Yang, S. L. & Liu, T. S., 2001- Geochemistry of the Pliocene red clay formation in the Chinese Loess Plateau and implications for its origin, source provenance and paleoclimate change. Geochimica et Cosmochimica Acta, (65) 6, 901–913.
Djamali, M., Beaulieu, J. L., Shah-hosseini, M., Andrieu-Ponel,V., Ponel, P., Amini, A., Akhani, H., A. G. Leroy, S., Stevens, L.,  Lahijani, H. & Brewer, S., 2008- A late Pleistocene long pollen record from Lake Urmia, NW Iran. Quaternary Research, 69, 413–420.
Evans, M. E. & Heller, F., 2003-  ‏Environmental Magnetism Principles and ‎Applications of Enviromagnetics‏. Academic Press, London, 1‎–‎296.‎
Fine, P., Verosub, K. L. & Singer, M. J., 1995- Pedogenic and lithogenic contributions to the magnetic susceptibility record of the Chinese loess/paleosol sequence. Geophysical Journal, 122, 97–107.
Guo, Z. T., Sun, B., Zhang, Z. S., Peng, S. Z., Xiao, G. Q., Ge J. Y., Hao, Q. Z., Qiao, ‎Y. S., Liang, M. Y., Liu, J. F., Yin, Q. Z. & Wei, J. J., 2008-  A major reorganization of ‎Asian climate by the early Miocene. Climatology of Past, 4, 153‎–‎174‎.
Han, J. M., Jiang, W. Y., Liu, T. S., Lü, H. Y., Guo, Z. T. & Wu, N. Q., 1996- Carbonate ‎isotopic records of paleoclimate changes in Chinese loess.‎‏ ‏‎ Science China, (39)5, 458‎–‎467.  ‎
Heller, F. & Evans, M. E., 1995- ‎‏Loess magnetism‏. Reviwe Geophysical, 33, 211–240.
Heller, F. & Liu, T. S., 1982- Magnetostratigraphical dating of loess deposits in China. Nature ‎‎300, 431-433.‎
Holser, W. T., 1979- Mineralogy of Evaporites. In: Burns, R.G. (Eds.), Marine ‎Minerals. Mineralogical Society of America Short Course Notes, 6, 124‎–‎150.‎
Kehl, M., Sarvati, R., Ahmadi, H., Frechen, M. & Skowronek, A., 2005- Loess ‎‎paleosol‎–‎sequences along a climatic gradient in Northern Iran. Eiszeitalter und ‎Gegenwart 55, 149‎–‎173.‎
Kukla, G., Heller, F., Liu, X. M., Xu, T. C., Liu, T. S.  & An,Z. S.,1988- Pleistocene climates in China dated by magnetic susceptibility. Geology, 16, 811–814.
Liu, C.‎ Q., Masuda, A., Okada, A., Yabuki, S., Zhang, J. & Fan, Z. L., 1993- A Geochemical Study of Loess and desert sand in northern China. Chemical Geology, 106, 359‎–‎374.
Liu, T. S., Rolph, J., Bloemendal, J., Shaw, J. &  Liu, T. S., 1985- Loess and Environment. China Ocean Press, 1‎–‎215, Beijing.
Liu, X. M., Hesse, P. & Rolph, T., 1999- Origin of maghemite in Chinese loess deposits: aeolian or pedogenic. Physical Earth Planetary Interiors, 112, 191– 201.
Maher, B. A. & Thompson, R., 1999- ‏Quaternary Environments, Climates and ‎Magnetism‏. CambridgeUniversity Press, 321–331.
Maher, B. A., 1998- Magnetic properties of modern soils and Quaternary loessic ‎paleosols‏:Paleoclimatic implications. Palaeogeography Palaeoclimatology Palae­oecology 137, 25‎–‎55.
Maher, B. A., 2011- The magnetic properties of Quaternary aeolian dusts and ‎sediments, and their palaeoclimatic significance. Aeolian Research 3, 87‎–‎145.
Moore, C. B. & Mason, B., 1982- Principles of Geochemistry. Wiley, 216‎–‎344, New York.
Muhs, D. R. & Bettis, E. A., 2000- ‏Geochemical Variations in Peoria Loess of ‎‎Western Iowa Indicate Paleowinds of Midcontinental North America during Last ‎‎Glaciation‏. Quaternary Research 53, 49‎–‎61‎.
Puchelt, H., 1972- Barium. In: K.H., Wedepohl (Eds), Handbook of Geochimistry. Springer, 56B1‎–‎56O1, Berlin.
Reichart, G. J., Dulk, M., den Visser, H. J., Weijden, C. H. & vander Zachariasse, W. J., 1997- A 225 kyr record of dust supply, paleoproductivity & the oxygen minimum zone from the Muttay Ridge (northern Arabian Sea). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 134, 149–169.
Roy, P. D., Caballero, M., Lozano, R., Ortega, B., Lozano, S., Pi, T., Israde, I. & ‎Morton, ‎O., 2010- Geochemical record of late Quaternary paleoclimate from ‎lacustrine ‎sediments of paleo‎–‎lake San Felipe, western Sonora desert, Mexico. Journal of South ‎American Earth Sciences, 29, ‎‎586‎–‎596‎.
Roy, P. D., Sinha, R. & Smykatz‎–‎Kloss, W., 2000- Mineralogy and ‎geochemistry ‎of the evaporitic crust from the hypersaline Sambhar Lake playa, Thar ‎Desert. Chemie ‎der Erde, 61, 241‎–‎253.
Schwertmann, U. & Taylor, R. M., 1977- Iron oxides. In: Dixon, J.B., Weed, S.B. (Eds.), Minerals in Soil Environments. Soil Science Society American, WI, 145‎–‎180.
Schwertmann, U., 1971- Transformation of hematite to goethite in soils. Nature, 232, 624– 625.
Smykatz‎–‎Kloss, W. & Roy, P. D., 2010- Evaporite mineralogy and major element ‎‎geochemistry as tools for palaeoclimatic investigations in arid regions. Boletín de la ‎Sociedad GeolóGica ‎Mexicana, (62)3, 380‎–‎390.
Song, Y., Shi,‎‏ ‏Z., Dong,‎‏ ‏H., Nie,‎‏ ‏J., Qian,‎‏ ‏L., Chang, H. & Qiang, X., 2008- Loess ‎Magnetic Susceptibility in Central Asia and its Paleoclimatic Significance. IEEE ‎International Geoscience & Remote Sensing Symposium, II 1227-1230, Massachusetts.
Spassov, S., 2002- Loess Magnetism, Environment and Climate Change on the ‎Chinese Loess Plateau‏. Doctoral Thesis, ETH Zürich, 1‎–‎151.
Tite, M. S. &  Linington, R. E., 1975- Effect of climate on the magnetic susceptibility of soils. Nature, 265, 565–566.
Tzedakis, P. C., 1994- Vegetation change through glacial–interglacial cycles:along pollen sequence perspective. Philosophical Transactions of Royal Society of London, B345, 403–432.
Verosub, K. L., Fine, P., Singer, M. J. & TenPas, J., 1993- Pedogenesis and palaeoclimate: interpretation of magnetic susceptibility of Chinese loess/palaeosol sequences. Geology, 21, 1011 –1014.
Wenigwieser, S., 1992- Mineralogische Untersuchungen an den Evaporiten und ‎Tonen des Wadi El‎–‎Natrun (NW‎–‎Ägypten). Doctoral Thesis, University of Karlsruhe, 1‎–‎151.
Whitfeild, M. & Turner, D. R., 1979- Water‎–‎rock partition coefficients and the composition of seawater and river water. Nature, 278, 132‎–‎137.