Первые результаты петромагнитных измерений на стоянке Кульбулак

Ключевое значение в изучении каменного века западной части Центральной Азии имеет широко известная стоянка Кульбулак в Узбекистане. В период 1963–1985 гг. раскопки памятника проводились под руководством д-ра ист. наук М.Р. Касымова. Отложения стоянки, по мнению исследователя, отражали все этапы освоения древним человеком западных отрогов Тянь-Шаня в эпоху палеолита. 102

На всей этой территории только материалы нижних слоев стоянки Кульбулак были датированы нижнепалеолитическим временем и определены как относящиеся к ашельской традиции камнео-бработки [Касымов, 1990; Колобова, Кривошапкин, 2016; Kolobova et al., 2018]. По данным М.Р. Касымова, ашельскими были определены культурные слои 24–46, находящиеся на глубине от 14 до 19 м от дневной поверхности. Они отделены от всех вышележащих раннемустьерских слоев стерильной прослойкой мощностью 0,8 м. Индустрия вышележащих слоев была определена как имеющая зубчато-выемчато-скребущий и тейякский облик [Касымов, 1990]. Кроме типологической атрибуции материалов нижних слоев Кульбулака, в 1981 г. Х. Тойчиевым было проведено палеомагнитное исследование отложений стоянки. Результаты исследования позволили зафиксировать переходный режим магнитного поля, что дало основания датировать слой 31 временем 700 тыс. л.н. [Касымов, Годин, 1984; Колобова, Кривошапкин, 2016]. Значительно позднее, для уточнения датировок памятника, К.А. Колобовой и А.И. Кривошапкиным был изучен неопубликованный «Отчет о результатах полевых исследований Ахангоранского палеолитического отряда в 1981 г.» [Колобова, Кривошапкин, 2016]. Результаты знакомства с отчетом опубликованы и свидетельствуют о фиксации смены полярности отложений, но не на самом памятнике Кульбулак, а на другом разрезе, находившемся в 6 км от него, с дальнейшей экстраполяцией выводов и на отложения стоянки. Важно подчеркнуть, что экстраполяция результатов палеомагнитного датирования из близлежащего разреза со схожей мощностью отложений на разрез Кульбулака в 1980-х гг. не воспринималась в качестве некорректной процедуры, о чем свидетельствует прямое указание на данный факт в полевом отчете 1981 г. Однако в настоящее время сделанное Х. Тойчиевым палеомагнитное определение возраста для стоянки Кульбулак не может приниматься в расчет, поэтому в 2017 г. было проведено новое петромагнитное исследование разреза – д-ром геол.-мин. наук А.Ю. Казанским (кафедра региональной геологии и истории Земли Московского государственного университета).

С разреза стоянки Кульбулак, из вертикальных стенок раскопов, был произведен отбор 70 образцов, которые помещались в стандартные пластиковые контейнеры с внутренним объемом 5,0, 5,5, 7,0 и 8,0 см3. Ориентировка образцов осуществлялась по магнитному меридиану и солнечному азимуту с помощью геологического компаса Brunton 5008 (США). Шаг отбора в общем случае составлял 10 см, для нижней части разреза шаг отбора определялся пригодностью пород для отбора.

Далее в лаборатории Палеомагнитного центра ИНГГ СО РАН (Новосибирск) все образцы были измерены на трехчастотном мультифункциональ-ном каппа-мосте MFK-1А производства AGICO (Чехия). Измерялась величина объемной магнитной восприимчивости образца (K), все измеренные значения нормировались на объем образца (внутренний объем пластикового контейнера). Вели- чина магнитной восприимчивости в общем случае характеризует содержание ферромагнитных (sensu lato) частиц в осадках [Evans, Heller, 2003].

Измерения K выполнены на трех различных частотах (976 Гц; 3 904 Гц; 15 616 Гц, в дальнейшем Kf1 , Kf2 , Kf3 ). Такая методика необходима для диагно стики ультратонких (для магнетита менее 0.03 мкм [Dunlop, 1973; Dunlop, Özdemir, 1997]) суперпарамагнтных частиц (СП), которые возникают в результате процессов почвообразования и [Dearing et al., 1996], т.е. могут способствовать определению в разрезах горизонтов погребенных почв [Evans, Heller, 2003]. Присутствие СП частиц определялось как по абсолютным значениям вклада СП зерен в общую восприимчивость (по разнице измерений магнитной восприимчивости на разных частотах), так и по их относительному вкладу (величине частотно-зависимой магнитной восприимчивости FD фактору, определяемому по формуле FD=(Kf1-Kf2)/Kf1*100 % , где Kf1 и Kf2 – величины восприимчивости, измеренные на разных частотах).

Стратиграфический разрез стоянки Кульбулак по данным работ последних лет, состоит из 24 слоев различного генезиса [Kolobova et al., 2018]. Исследования установили последовательную смену двух основных режимов осадконакопления: резко интенсивного аллювиального и более спокойного эолово-пролювиального. В ходе петромагнитного исследования образцы были получены из слоев с 11 по 24 за исключением подразделений 17.2 и 17.3, из которых отбор в пластиковые контейнеры оказался невозможен.

Измерения показали, что величина магнитной восприимчивости, измеренная на низкой частоте, варьирует от 14*10^–5 до 80*10^–5 СИ (см. рисунок , б ). При этом, по значениям Kf1 разрез четко делится на две части: нижнюю, со средним значением Kf1 =30*10^–5 СИ (исключение представляет образец из слоя 21) и верхнюю, со средним значением Kf1 = 57*10^–5 СИ. Граница между этими фрагментами разреза достаточно резкая и проходит по подошве слоя 15 (глубина 1 700 см от верха разреза). В целом, величина Kf1 в слоях 12–15 остается постоянной (что свидетельствует о достаточно близких условиях их формирования), а в слое 11 несколько возрастает.

По результатам измерений на второй частоте можно утверждать, что количество СП частиц в разрезе постепенно возрастает снизу вверх. Если до глубины 1 800 см значение Kf1-Kf2 не превышает 1*10^–5 СИ, то с глубины 1 700 см оно становится больше 1*10^–5 СИ, а с глубины 1 260 см (верхняя часть слоя 11 и слой 12) превышает 1,8*10^–5 СИ. Исключение составляют горизонты на глубине 1 650–1 660 см

Стратиграфический разрез ( а ) и магнитные характеристики ( б ) стоянки Кульбулак. Kf1 – величина магнитной восприимчивости, измеренная на частоте 976 Гц; Kf1-Kf2 – разница между значениями магнитной восприимчивости, измеренными на частотах 976 Гц и 3 904 Гц; FD(f1-f2) – FD фактор между частотами 976 Гц и 3 904 Гц; Kf2-Kf3 – разница между значениями магнитной восприимчивости, измеренными на частотах 3 904 Гц и 15 616 Гц; FD(f1-f3) – FD фактор между частотами 976 Гц и 15 616 Гц.

(слой 14) и 1 430-1 440 см (средняя часть слоя 12), где количество СП частиц существенно снижаются. Вероятно, эти интервалы обусловлены более интенсивной водной переработкой отложений, и СП частицы из них вымыты. Значения FD(f1-f2) во всей нижней половине разреза (ниже 1 420 см) не превышают 2 %, выше по разрезу значения FD(f1-f2) увеличиваются, достигая 2,5–3,5 %. Это свидетельствует о низкой концентрации крупных (близких по размеру к ~0,03 мкм – границе между СП и однодоменными состояниями СИ [Dunlop, 1973]) зерен во всех типах отложений, хотя в верхней части разреза их несколько больше, чем в нижней.

После измерений на третьей частоте картина несколько изменяется: значения Kf2-Kf3 практически нулевые во всем разрезе, кроме интервалов 1 170–1 310 см (слой 11 и верхние горизонты слоя 12), 1 460–1 470 см (середина слоя 12) 104

и 1 670–1 700 см (слой 15), однако значения FD(f1–f3) достигают 4-6 % только выше уровня 1 320 см. Единичные резкие отклонения до 3 % в самой нижней части разреза (ниже 1 800 см), вероятно, связаны с низкими значениями Kf3, и, как следствие, большой ошибкой измерений. Во всем остальном разрезе значения FD(f1–f3) не превышают 3,5 %, что может быть принято за фоновый уровень для данного объекта.

Таким образом, присутствие мелких СП частиц фиксируется только на нескольких стратиграфических уровнях. Интервалы 1460–1470 см и 1670–1700 см, по-видимому, являются рудиментами эмбриональных ископаемых почв, основная часть которых впоследствии была размыта (как, например, в слое 15). На это косвенно указывает снижение количества СП частиц в перекрывающих эти интервалы отложениях (см. рисунок). Зона по- вышенной концентрации СП частиц в верхних горизонтах слоя 12 и слое 11, по-видимому, является слаборазвитой погребенной почвой. В пользу этого предположения свидетельствует и весь комплекс петромагнитных данных: кроме уже упомянутого повышенного содержания СП частиц (как крупных, так и мелких) – это однородность магнитных свойств верхних горизонтов слоя 12 и слоя 11 и их очевидное отличие от нижележащих горизонтов слоя 12 (четкая граница на глубине 1 300 см; см. рисунок), а также самые высокие значения Kf1 во всем разрезе.

Проведение в 2017 г. петромагнитного исследования разреза Кульбулака является частью научной программы по мультидисциплинарному изучению стоянки. Помимо получения представительных четко стратифицированных археологических коллекций, была получена новая серия OSL-дат. Верхние отложения, включающие литологические слои со 2 по 10, датированы в промежутке от 39 ± 4 тыс. до 82 ± 9 тыс. л.н. [Vandenberghe et al., 2014]. Дальнейшее OSL и палеомагнитное датирование, а также литогеохимические, гранулометрические и микроморфологические анализы отложений, слагающих разрез Кульбулака, позволят существенно продвинуться в реконструкции процессов формирования культуросодержащей толщи на стоянке и оценке возраста ее материальных комплексов.