Journal of Volcanology and SeismologyJournal of Volcanology and SeismologyВулканология и сейсмология0203-03063034-5138The Russian Academy of Sciences69102110.31857/S0203030625040041qfghalArticlesСтатьиResearch ArticleTTEPHRA FROM LACUSTRINE SEDIMENTS OF THE MAGADAN REGIONТефра в осадках озер Магаданской областиMinyukP. S.МинюкП. С.minyuk@neisri.ruPozhidaevaD. K.ПожидаеваД. К.SotskayaO. T.СоцкаяО. Т.BurnatnyS. S.БурнатныйС. С.LozhkinA. V.ЛожкинА. В.AndersonP. M.АндерсонП. М.MalakhovaG. Yu.МалаховаГ. Ю.Shilo North-East Interdisciplinary Scientific Research Institute FEB RASСеверо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт им. Н.А. Шило ДВО РАНEarth & Space Sciences and Quaternary Research Center, University of WashingtonВашингтонский университет, факультет наук о Земле и Космосе, Центр четвертичных исследований150720254NO4 (2025)№4 (2025)608321092025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0203-0306/article/view/691021

Tephra of two generations is found in the sediments of numerous lakes located on the territory from the coast of the Sea of Okhotsk in the south to the basin of the Indigirka River in the north. Tephra of different ages are distinguished in its distribution area, rock magnetic, geochemical, mineralogical, and thermomagnetic characteristics, which makes it possible to diagnose it in sections. The accumulation of lower tephra is associated with the eruption that formed the Kuril Lake caldera in Kamchatka about 7 600 years ago. It is found in all lakes where sedimentation took place at that time. The nature of tephra occurrence was controlled by the distance from the source, morphological and hydrodynamic parameters of the lakes, and post sedimentation processes. Tephra has a rhyolitic composition with a silica content of 75.6–75.9%, weakly magnetic. Magnetic particles are predominantly pseudodomain. It is dominated by titanomagnetites with average titanium contents in the range of 3.6–6.5 wt. %. The distribution of upper tephra is limited to the area of the Northern Okhotsk region. It is highly magnetic, dominated by low-titanium titanomagnetites (Ti = 2.6 – 3.2 wt. %). The size of magnetic particles is pseudodomain-multi-domain (closer to multi-domain). The magnetic susceptibility of the tephra interlayers, which is an order of magnitude higher than the magnetic susceptibility of the lake sediments, is its main distinguishing feature. Tephra has a rhyodacite composition with a silica content of 70.2‒70.5%. It is about 3 000 years old. Tephra layers in lake sediments are important chronological and correlation markers of the Holocene.

Тефра двух генераций установлена в осадках многочисленных озер, расположенных на территории от побережья Охотского моря на юге до бассейна р. Индигирка на севере. Разновозрастная тефра отличается по площади распространения, петромагнитным, геохимическим, минералогическим, термомагнитным характеристикам, что позволяет диагностировать ее в разрезах. Накопление нижней тефры связано с извержением, образующим кальдеру Курильского озера на Камчатке около 7600 лет назад. Она обнаружена во всех озерах, где происходило осадконакопление в это время. Характер залегания тефры контролировался расстоянием от источника, морфологическими и гидродинамическими параметрами озер, постседиментационными процессами. Тефра имеет риолитовый состав с содержанием кремнезема 75.6−75.9%, слабомагнитная. Магнитные частицы преимущественно псевдооднодоменные. В ней преобладают титаномагнетиты со средними содержаниями титана в пределах ~3.6−6.5 мас. %. Распространение верхней тефры ограничено районом Северного Приохотья. Она сильномагнитная, в ней преобладают малотитанистые титаномагнетиты (Ti = 2.6−3.2 мас. %). Размер магнитных частиц псевдооднодоменный-многодоменный (ближе к многодоменному). Магнитная восприимчивость прослоев тефры, которая на порядок выше магнитной восприимчивости вмещающих осадков, является ее главным отличительным признаком. Тефра имеет риодацитовый состав с содержанием кремнезема 70.2−70.5%. Возраст ее составляет около 3000 лет. Прослои тефры в озерных осадках являются важными хронологическими и корреляционными маркерами голоцена.

Holocenetephrageochemistryrock magnetismnortheast of Russiaголоцентефрагеохимияпетромагнетизмсеверо-восток РоссииАндерсон П.М., Белая Б.В., Глушкова О.Ю., Ложкин А.В. Новые данные об эволюции растительного покрова Северного Приохотья в позднем плейстоцене и голоцене // Поздний плейстоцен и голоцен Берингии. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 1997. С. 33–54.Андерсон П.М., Ложкин А.В., Белая Б.В., Стеценко Т.В. Новые данные о развитии растительности северного Приохотья во второй половине голоцена // Берингия в четвертичный период. Магадан: СВКНИИ ДВА РАН, 2000. С. 88–98.Буров Б.В., Нургалиев Д.К., Ясонов П.Г. Палеомагнитный анализ / Ред. В.П. Боронин. Казань: Изд-во Казан. унив-та, 1986. 167 с.Глушкова О.Ю., Ложкин А.В., Смирнов В.Н., Важенина Л.Н. Вулканический пепел в голоценовых осадках Северного Приохотья и бассейна верхней Колымы // Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2014. № 3. С. 3–13.Горбаренко С.А., Деркачев А.Н., Астахов А.С., Р. Саутон Дж., Шаповалов-Чупрыпин В.В., Нюрнбер Д. Литостратиграфия и тефрохронология верхнечетвертичных осадков Охотского моря // Тихоокеанская геология. 2000. Т. 19. № 2. С. 58–72.Деркачев А.Н., Николаева Н.А., Портнягин М.В. Минеральный состав прослоев тефры четвертичных отложений Охотского моря: ассоциации тяжелых минералов и их геохимия // Геохимия. 2016. № 2. С. 182–211. https://doi.org/10.7868/S001675251512002XДирксен В.Г., Дирксен О.В. Реконструкция восстановления растительности после катастрофического извержения Курильского озера-Ильинская 7700 14С лет назад на Южной Камчатке // Вестник КРАУНЦ. Серия наук о Земле. 2004. № 3. С. 57–85.Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Базанова Л.И., Пономарева В.В., Сулержицкий Л.Д. Особый тип катастрофических эксплозивных извержений – голоценовые субкальдерные извержения Хангар, Ходуткинский “маар”, Бараний амфитеатр (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 1996. № 2. С. 3–24.Мелекесцев И.В., Глушкова О.Ю., Кирьянов В.Ю., Ложкин А.В., Сулержицкий Л.Д. Происхождение и возраст Магаданских вулканических пеплов // Докл. АН СССР. 1991. Т. 317. № 5. С. 1188–1192.Минюк П.С. Значение гранулометрического состава и физико-химических характеристик для интерпретации седиментогенеза озера Гранд // Геология и геофизика. 2022. Т. 63. № 9. С. 1253–1268. https://doi.org/10.15372/GiG2021156Минюк П.С., Борходоев В.Я., Бурнатный С.С. Геохимические исследования озерного седиментогенеза на Дальнем Востоке // Вестник Северо-Восточного научного центра ДВО РАН. 2020. № 1. С. 57–73. https://doi.org/10.34078/1814-0998-2020-1-57-73Минюк П.С., Пожидаева Д.К. Озера Тальской группы (Магаданская область) – перспективный объект для палеоклиматических реконструкций конца позднего плейстоцена и голоцена // Вестник Северо-Восточного научного центра ДВО РАН. 2023а. № 3. С. 18–35. https://doi.org/10.34078/1814-0998-2023-3-18-35Минюк П.С., Пожидаева Д.К., Соцкая О.Т., Акинин В.В., Морозова М.А. Магнито-минералогические аномалии на границе плейстоцена и голоцена в озерных осадках Северо-Востока России // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле. 2023б. Т. 510. № 2. С. 194–200. https://doi.org/10.31857/S2686739723600182Минюк П.С., Пожидаева Д.К., Соцкая О.Т., Бурнатный С.С. Геохимические особенности делювиально-озерного седиментогенеза в бассейне озера Чистое, северное Приохотье // Геохимия. 2024. Т. 69(1). С. 91–112. https://doi.org/10.31857/S0016752524010078Минюк П.С., Пожидаева Д.К., Соцкая О.Т., Бурнатный С.С. Петромагнитные данные изменения природной среды голоцена в бассейне озера Чистое (Северное Приохотье) // Вестник Северо-Восточного научного центра ДВО РАН. 2023в. № 2. С. 21–41. https://doi.org/10.34078/1814-0998-2023-2-21-41Минюк П.С., Соцкая О.Т., Цыганкова В.И., Акинин В.В., Бурнатный С.С. Голоценовые пеплы в озерных осадках Приохотья: отличительные признаки // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле. 2022. Т. 505. № 1. С. 62–68. https://doi.org/10.31857/S2686739722070131Петрографический кодекс России. Магматические, метаморфические, метасоматические, импактные образования. Издание второе, переработанное и дополненное / Ред. О.А. Богатиков, О.В. Петров. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2008. 200 с.Позднечетвертичные растительность и климаты Сибири и Российского Дальнего Востока (палинологическая и радиоуглеродная базы данных) / Ред. П.М. Андерсон, А.В. Ложкин. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2002. 369 с.Сахно В.Г., Базанова Л.И., Глушкова О.Ю., Мелекесцев И.В., Пономарева В.В., Сурнин А.А., Олаф Ю. Происхождение плейстоцен-голоценовых пеплов Северо-Востока России по данным макро- и редкоземельных элементов // Доклады Академии наук. 2006. Т. 411. № 4. С. 499–504.Черепанова М.В., Минюк П.С., Пожидаева Д.К., Бурнатный С.С. Реакция диатомовых водорослей озера Грязевое (Магаданская область) на изменения окружающей среды Северного Приохотья в позднем плейстоцене‒голоцене // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2022. № 3. Вып. 55. С. 70–86. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2022-3-55-70-86Anderson P.M., Lozhkin A.V., Brubaker L.B. Implications of a 24,000-yr palynological record for a Younger Dryas cooling and for boreal forest development in northeastern Siberia // Quaternary Res. 2002. V. 57. P. 325–333. https://doi.org/10.1006/qres.2002.2321Braitseva O.A., Ponomareva V.V., Sulerzhitsky L.D., Melekestsev I.V., Bailey J. Holocene Key-Marker Tephra Layers in Kamchatka, Russia // Quaternary Res. 1997. V. 47. P. 125–139. https://doi.org/10.1006/qres.1996.1876Day R., Fuller M., Schmidt V.A. Hysteresis properties of titanomagnetites: grain size and compositional dependence // Physics of the Earth and Planet. Interiors. 1977. V. 13. P. 260–267. https://doi.org/10.1016/0031-9201(77)90108-Xde Fontaine C.S., Kaufman D.S., Anderson R.S., Werner A., Waythomas C.F., Brown T.A. Late Quaternary distal tephra-fall deposits in lacustrine sediments, Kenai Peninsula, Alaska // Quaternary Res. 2007. V. 68. P. 64–78. https://doi.org/10.1016/j.yqres.2007.03.006Derkachev A.N., Nikolaeva N.A., Gorbarenko S.A., Portnyagin M.V., Ponomareva V.V., Nürnberg D., Sakamoto T., Iijima K., Liu Y., Shi X., Lv H., Wang K. Tephra layers of in the quaternary deposits of the Sea of Okhotsk: Distribution, composition, age and volcanic sources // Quaternary International. 2016. V. 425. P. 248–272. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2016.07.004Dunlop D., özdemir O. Rock Magnetism: Fundamentals and Frontiers. Cambridge: Cambridge University Press, 1997. 573 p.Dunlop D.J. Theory and application of the Day plot (Mrs/Ms versus Hcr/Hc). 1. Theoretical curves and tests using titanomagnetite data // J. of Geophys. Res. 2002a. V. 107. P. 56–60. https://doi.org/10.1029/2001JB000486Dunlop D.J. Theory and application of the Day plot (Mrs/Ms versus Hcr/Hc). 2. Application to data for rocks, sediments, and soils // J. of Geophys. Res. 2002b. V. 107(B3). EPM 5-1 – EPM 5-15. https://doi.org/10.1029/2001jb000487Fabian K., Shcherbakov V.P., McEnroe S.A. Measuring the Curie temperature // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2013. V. 14. P. 947–961. https://doi.org/10.1029/2012GC004440Fedo C.M., Nesbitt H.W., Young G.M. Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols, with implications for paleoweathering conditions and provenance // Geology. 1995. V. 23. P. 921–924. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1995)023<0921: UTEOPM>2.3.CO;2Gudmundsdóttir E.R., Eiróksson J., Larsen G. Identification and definition of primary and reworked tephra in Late Glacial and Holocene marine shelf sediments off North Iceland // J. of Quaternary Science. 2011. V. 26(6). P. 589–602. https://doi.org/10.1002/jqs.1474Hopkins J.L., Mille M.-A., Timm C., Wilson C.J.N., Leonard G.S., Palin J.M., Neil H. Tools and techniques for developing tephra stratigraphies in lake cores: A case study from the basaltic Auckland Volcanic Field, New Zealand // Quaternary Science Rev. 2015. V. 123. P. 58–75. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2015.06.014Jordanova D., Laag C., Jordanova N., Lagroix F., Georgieva B., Ishlyamski D., Guyodo Y. A detailed magnetic record of Pleistocene climate and distal ash dispersal during the last 800 kyrs – The Suhia Kladenetz quarry loess-paleosol sequence near Pleven (Bulgaria) // Global and Planetary Change. 2022. V. 214. P. 103840. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2022.103840Lattard D., Engelmann R., Kontny A., Sauerzapf U. Curie temperatures of synthetic titanomagnetites in the Fe–Ti–O system. Reassessment of some methodological and crystal chemical effects // J. of Geophys. Res. 2006. V. 111. B12S28. https://doi.org/10.1029/2006JB004591Le Bas M.J., Le Maitre R.W., Streckeisen A., Zanettin B. A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram // J. of Petrology. 1986. V. 27(3). P. 745–750. https://doi.org/10.1093/petrology/27.3.745Le Maitre R.W., Streckeisen A., Zanettin B., Le Bas M.J., Bonin B., Bateman P., Bellieni G., Dudek A., Efremova S., Keller J., Lamyere J., Sabine P.A., Schmid R., Sørensen H., Woolley A.R. Igneous rocks. A Classification and Glossary of Terms // Recommendation of the International Union of Geological Science Subcommission on the systematics of Igneous rocks. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 2002. 236 p.Lowe D.J. Stratigraphy, age, composition, and correlation of late Quaternary tephras interbedded with organic sediments in Waikato lakes, North Island, New Zealand // New Zealand J. of Geology and Geophysics. 1988. V. 31. P. 125–165. https://doi.org/10.1080/00288306.1988.10417765Lowe D.J. Tephrochronology and its application: a review // Quaternary Geochronology. 2011. V. 6. P. 107–153. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2010.08.003Lozhkin A.V., Anderson P.M., Tsygankova V.I. Palynological records from glacial lakes, northern Priokhotye (western Beringia) // Quaternary International. 2024. V. 681. P. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2023.12.011Lozhkin A.V., Brown T.A., Anderson P.M., Glushko- va O.Yu., Melekestsev I.V. The Importance of Radiocarbon Dates and Tephra for Developing Chronologies of Holocene Environmental Changes from Lake Sediments, North Far East // Тихоокеанская геология. 2016. Т. 35(4). С. 14–27.Lozhkin A.V., Korzun Yu.A., Minyuk P.S., Anderson P.M., Burnatny S.S., Glushkova O.Yu. Palynological characteristics and volcanic ash from sediments of Chistoye lake, northern Priokhotye // Вестник Северо-Восточного научного центра ДВО РАН. 2022. № 4. С. 24–34. https://doi.org/10.34078/1814-0998-2022-4-24-34Makaroğlu Ö., Çağatay M.N., Nowaczyk N.R., Pesonen L.J., Orbay N. Discrimination of Holocene tephra units in Lake Van using mineral magnetic analysis // Quaternary International. 2018. V. 486. P. 44–56. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.03.012McNamara K., Rust A.C., Cashman K.V., Castruccio A., Abarzúa A.M. Comparison of lake and land tephra records from the 2015 eruption of Calbuco volcano, Chile // Bull. of Volcanology. 2019. V. 81:10. https://doi.org/10.1007/s00445-019-1270-4Minyuk P., Subbotnikova T. Rock magnetic properties of Grand Lake sediments as evidence of environmental changes during the last 60 000 years in North-East Russia // Boreas. 2021. V. 50. P. 1027–1042. https://doi.org/10.1111/bor.12546Minyuk P.S., Pozhidaeva D.K. Modern sedimentation in lakes Chukcha and Bezymyanka, Okhotsk coast // Limnology and Freshwater Biology. 2024. V. 4. P. 538–543. https://doi.org/10.31951/2658-3518-2024-A-4-538Minyuk P.S., Pozhidaeva D.K., Morozova M.A., Burnatny S.S. Environmental changes at the Pleistocene-Holocene boundary in glacial lakes of the North-East of Russia: results and prospects of multidisciplinary studies // Limnology and Freshwater Biology. 2024. V. 4. P. 463–468. https://doi.org/10.31951/2658-3518-2024-A-4-463Monteath A.J., Hughes P.D.M., Wastegård S. Evidence for distal transport of reworked Andean tephra: Extending the cryptotephra framework from the Austral volcanic zone // Quaternary Geochronology. 2019. V. 51. P. 64–71. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2019.01.003Naumov A.N., Burnatny S.S., Minyuk P.S., Zubov A.G. Rock Magnetic Properties of Pleistocene Tephras from the Polovinka Section of the Central Kamchatka Depression // Recent Advances in Rock Magnetism, Environmental Magnetism and Paleomagnetism. International Conference on Geomagnetism, Paleomagnetism and Rock Magnetism (Kazan, Russia). Cham, Switzerland: Springer, 2018. P. 273–295.Nesbitt H.W., Young G.M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites // Nature. 1982. V. 299. P. 715–717. https://doi.org/10.1038/299715a0Nesbitt H.W., Young G.M. Prediction of some weathering trends of plutonic and volcanic rocks based on thermodynamic and kinetic considerations // Geochim. Cosmochim. Acta. 1984. V. 48. P. 1523–1534. https://doi.org/10.1016/0016-7037(84)90408-3Nesbitt H.W., Young G.M., McLennan S.M., Keays R.R. Effects of chemical weathering and sorting on the petrogenesis of siliciclastic sediments, with implications for provenance studies // The Journal of Geology. 1996. V. 104. P. 525–542. https://doi.org/10.1086/629850Peters C., Dekkers M.J. Selected room temperature magnetic parameters as a function of mineralogy, concentration and grain size // Physics and Chemistry of the Earth. 2003. V. 28. P. 659–667. https://doi.org/10.1016/S1474-7065(03)00120-7Petrovský E., Kapička A. On determination of the Curie point from thermomagnetic curves // J. of Geophys. Res. 2006. V. 111. B12S27. https://doi.org/10.1029/2006JB004507Plunkett G., Coulter S.E., Ponomareva V.V., Blaauw M., Klimaschewski A., Hammarlund D. Distal tephrochronology in volcanic regions: Challenges and insights from Kamchatkan lake sediments // Global and Planet. Change. 2015. V. 134. P. 26–40. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2015.04.006Ponomareva V., Portnyagin M., Pendea I.F., Zelenin E., Bourgeois J., Pinegina T., Kozhurin A. A full holocene tephrochronology for the Kamchatsky Peninsula region: Applications from Kamchatka to North America // Quaternary Science Rev. 2017. V. 168. P. 101–122. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2017.04.031Ponomareva V.V., Kyle P.R., Melekestsev I.V., Rinkleff P.G., Dirksen O.V., Sulerzhitsky L.D., Zaretskaia N.E., Rourke R. The 7600 (14C) Year BP Kurile Lake caldera-forming eruption, Kamchatka, Russia: stratigraphy and field relationships // J. of Volcanology and Geothermal Res. 2004. V. 136. P. 199–222. http://dx.doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2004.05.013Reyes A.V., Jensen B.J.L., Zazula G.D., Ager T.A., Kuzmina S., La Farge C., Froese D.G. A late–Middle Pleistocene (Marine Isotope Stage 6) vegetated surface buried by Old Crow tephra at the Palisades, interior Alaska // Quaternary Science Rev. 2010. V. 29. P. 801–811. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2009.12.003Robertson D.J. Discrimination of Tephra Using Rockmagnetic Characteristics // J. of Geomagnetism and Geoelectricity. 1993. V. 45(2). P. 167–178. https://doi.org/10.5636/jgg.45.167Sauerbrey M.A., Juschus O., Gebhardt A.C., Wennrich V., Nowaczyk N.R. Mass movement deposits in the 3.6 Ma sediment record of Lake El’gygytgyn // Climate of the Past. 2013. V. 9. P. 1949–1967. https://doi.org/10.5194/cp-9-1949-2013Walker M., Head M.J., Berkelhammer M., Björck S., Cheng H., Cwynar L., Fisher D., Gkinis V., Long A., Lowe J., Newnham R., Rasmussen S.O., Weiss H. Formal Ratification of the Subdivision of the Holocene Series/Epoch (Quaternary System/Period): Two New Global Boundary Stratotype Sections and Points (GSSPs) and Three New Stages/subseries // Episodes. 2018. V. 41. № 4. P. 231–223. https://doi.org/10.18814/epiiugs/2018/018016Wright H.E., Mann Jr. D.H., Glaser P.H. Piston corers for pea and lake sediments // Ecology. 1984. V. 65. P. 657–659. https://doi.org/10.2307/1941430Zander P.D., Kaufman D.S., McKay N.P., Kuehn S.C., Henderson A.C.G. Using correlated tephras to refine radiocarbon-based age models, upper and lower Whitshed Lakes, south-central Alaska // Quaternary Geochronology. 2018. V. 45. P. 9‒22. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2018.01.005