ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2015, № 5, с. 42-64
УДК 550.383
НЕКОТОРЫЕ ДАННЫЕ О ХАРАКТЕРИСТИКАХ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ГРАНИЦЕ ХРОНОВ ГАУСС И МАТУЯМА (РАЗРЕЗ ПИРНУАР, ЗАП. ТУРКМЕНИЯ)
© 2015 г. Г. З. Гурарий
Геологический институт РАН, г. Москва E-mail: palmagmax@mail.ru Поступила в редакцию 02.03.2015 г.
До настоящего времени в мировой литературе опубликовано крайне незначительное количество данных о структуре геомагнитного поля хрона Гаусс и ранней части хрона Матуяма. Лишь единичные статьи содержат сведения о характеристиках поля во время инверсии Гаусс—Матуяма, полученные при изучении осадочных пород континентального происхождения. В связи с этим было проведено повторное палеомагнитное изучение осадочных пород акчагыльского возраста (аналог верхов Piacenzian и низов Gelasian), впервые изученных нами в конце 60-х—начале 70-х годов, в разрезе Пирнуарской долины Западного Копетдага, которые охватывают упомянутый выше интервал. При повторном изучении использовалась современная методика палеомагнитных исследований и современная магнитохронологическая шкала. Изучен ряд характеристик, позволивших выделить в разрезе породы, в которых естественная остаточная намагниченность с наибольшей вероятностью имеет ори-ентационное происхождение. На основании палеомагнитных характеристик этих пород получены данные о структуре палеомагнитного поля интересующего нас интервала времени (около 270 тыс. лет) начальной стадии инверсии Гаусс—Матуяма и выделены экскурсы на завершающей и в начальной стадиях хронов Гаусс и Матуяма. При этом значительно скорректирована временная характеристика накопления пород изученного разреза и подтверждены полученные ранее места основного положения ВГП во время инверсии.
DOI: 10.7868/S0002333715050051
ВВЕДЕНИЕ
Важность изучения структуры геомагнитного поля в прошлом, в частности его тонкой структуры, не вызывает сомнений. За последние 30 и более лет был получен богатейший материал, значительно увеличивший наши знания о структуре поля хронов Брюнес и Матуяма. Особенно значительный вклад в этом направлении был внесен исследованиями по Международным программам ОЭР и ЮЭР, во время которых было изучено большое количество разрезов морских и океанских пород в различных местах Земли. В частности, уже к 2004 году имелись данные по бурению примерно в 50 местах на акваториях, позволяющие с достаточной детальностью судить о характеристиках поля хрона Брюнес [Ьипёа й а1., 2006]. За последующие годы количество данных по структуре хрона Брюнес еще увеличилось. Большое количество данных было получено и о структуре поля хрона Матуяма, в первую очередь — его более молодой половины. В то же время структура поля хрона Гаусс до последнего времени оставалась практически непознанной. Особенно явно это отражено в работе [Ьа.ь СИаппеП, 2007], в которой после приведения многочисленных данных об изученных экскурсах в хроне Брюнес и поздней половине хрона Мату-
яма авторы сразу переходят к обсуждению данных по структуре поля в более удаленное от нас время, ничего не говоря о хроне Гаусс. На этом фоне крайне интересными оказались результаты, опубликованные в статье [Ohno et al., 2012], в которых авторы выделяют ряд аномальных поведений направления поля, интерпретируемых ими как экскурсы поздней половины хрона Гаусс и ранней части хрона Матуяма. В этой работе авторы выделяют по 4 экскурса в ранней части хрона Матуяма и в поздней половине хрона Гаусс и проводят возможную корреляцию этих экскурсов с экскурсами хрона Матуяма по данным из работ [Yang et al., 2007; Cande, Kent, 1995; Channell, Guyodo, 2004] и экскурсом в хроне Гаусс [Yämamoto et al., 2007].
Основные, к сожалению, отрывочные, сведения о характеристиках поля во время инверсии Гаусс—Матуяма были получены при изучении лавовых толщ [Sigurgeirsson, 1957; Wilson et al., 1972; Kristjansson et al., 1980; Kristjansson and Sigurgeirsson, 1993; Tanaka et al., 1995; Goguitchaichvili et al., 1999]. Крайне мало имеется данных об этих характеристиках, полученных при исследовании относительно непрерывно накапливавшихся осадочных пород, изученных на континентах и позволяющих получить более полное представление об их
39°
100 0 100 300 км i_i_i_i_i
Рис. 1. Положение разреза Пирнуар.
динамике [Burakov et al., 1976; Liddicoat, 1982; Glen et al., 1999; 2004; Zhu et al., 2000]. Практически единственной работой, в которой более-менее детально описаны эти характеристики, полученные при глубоководном бурении осадочных пород, является статья [Ohno et al., 2008].
В конце 60-х—первой половине 70-х годов нами был изучен ряд миоцен-плиоценовых разрезов осадочных пород Западной Туркмении. Целью этих исследований было составление магнитостратигра-фической шкалы региона и выделение интервалов, представляющих интерес для изучения характеристик естественной остаточной намагниченности в породах переходных зон на границах интервалов прямой и обратной полярности. Результаты этих исследований были опубликованы в ряде статей и двух монографиях [Гурарий, 1973; 1976; 1988; Тру-бихин, 1977; Burakov et al., 1976]. Несомненно, многие конкретные данные, в основном использованные для магнито-стратиграфических построений, получены на методическом уровне па-леомагнитных исследований конца 60-х—первой половины 70-х годов, и в настоящее время, без соответствующего подтверждения, не могут считаться "кондиционными". В то же время они весьма интересны. Особый интерес представляют результаты, полученные при изучении разреза ак-чагыльских отложений (аналог верхов Piacenzian и низов Gelasian) Пирнуарской долины на северо-западном склоне Копет-Дага вблизи г. Кизыл-Арват (в настоящее время — г. Сердар) (рис. 1). В данном разрезе была изучена переходная зона инверсии 1аусс—Матуяма и были выделены два горизонта аномального поведения естественной остаточной намагниченности (ЕОН) [Гурарий, 1973; 1976; 1988; Трубихин, 1977]. Отсутствие каких-либо уверенных данных по продолжительности изученной части ак-чагыльских пород, крайне критическое в то время отношение к существованию экскурсов поля даже в
хроне Брюнес, несомненно, привели к невозможности правильной временной характеристики выявленных при этом результатов. Современная маг-нитохронологическая шкала [Cande, Kent, 1995; Gradstein et al., 2004] и появление новых, даже крайне немногочисленных данных, свидетельствующих о наличии экскурсов в поздней половине хрона Гаусс [Ohno et al., 2012], позволяло надеяться на возможность более точной привязки ко времени наших данных и точнее оценить продолжительность выделенных нами аномалий и инверсии.
В связи с этим нами было проведено повторное изучение верхней части разреза акчагыла Пирнуарской долины, который включает переходную зону инверсии (рис. 2). Результатам этих исследований и посвящена данная статья.
ГЕОЛОГИЯ. ОТБОР ОБРАЗЦОВ
Разрез расположен в Пирнуарской долине между хребтом Калчидаг и передовой цепью Ко-петдага. В этом месте изучаемые нами отложения акчагыльского яруса с явным размывом и угловым несогласием залегают на породах миоценового возраста. Общая мощность акчагыльских пород 285—290 м. Нижняя часть разреза (240 м) сложена морскими отложениями, верхние 45—50 м, скорее всего имеют континентальное происхождение. Точный временной объем обнажающихся в данном разрезе акчагыльских пород до сих пор неизвестен [Али-Заде, 1961; Попов, 1969; Трубихин, 1977; Невесская, Трубихин, 1988]. Работами Гурария Г.З. и Трубихина В.М. с соавторами было установлено, что породы нижней их части (190— 200 м) намагничены прямо, породы верхних 80— 90 м намагничены обратно, между ними выделяются породы с промежуточными направлениями намагниченности, сопоставляемые с переходной
(A)
Geologic time scale
(B)
e
n
e
c o ly rl
is a
lei W
Pl
n
ia si
la
el
CD
e
n
e
c
o
li
Pl
n
ia
'n
n
e
c
ia
Pi
n
a
le
cl
n
a
N
Time, Ma h 1.5
ГУРАРИИ (C)
Paleomagnetic scale
(D)
2.0
2.5
- 3.0
- 3.5
n ia ni
o
^
e
л
s £
g a
л
c
a
s
s
a
Ü
e
S
Olduvai
Reunion
Studied part Thikness, of the section m -0
65
Kaena
Mammoth
b a 90_ I
135
160 T70
Z
290
New data Old data
(A), (C) - according [Gragstein et al., 2004]
(B) — Caspian strat. scale (D) — our data
Polarity
Normal Reserved
Рис. 2. Привязка изученной части разреза Пирнуар к магнитохронологической и стратиграфической шкалам. Пунктир — корреляция выделенных частей разреза, принятая в ранних исследованиях, сплошная линия — корреляция, использованная в данной статье или совпадающая с принятой в ранних исследованиях; а — Профиль 1 (Профиль редкого отбора); Ь — Переходная зона.
зоной Гаусс—Матуяма [Гурарий, 1973; Трубихин, 1977; Гурарий и др., 1977; Гурарий, 1988]. Породы, слагающие разрез, крайне неоднородны по составу (от рыхлых песков и песчаников до алевролитов и глин) и по окраске — от зеленоватых и светлосерых до различной густоты коричневых. Азимут падения 190°, угол падения 10°—15°.
В связи с тем, что на данном этапе исследований нас в основном интересовало изучение характеристик поля во время инверсии Гаусс—Матуяма, во второй половине 90-х годов вновь была изучена верхняя часть разреза. Палеомагнитные образцы были отобраны дважды: 1). Примерно из 135 м разреза (Профиль 1 = Профиль редкого отбора) (рис. 2) были отобраны 173 образца (штуфа), представляющие большинство разновидностей пород, намагниченность которых отражала поле конца хрона Гаусс и начала хрона Матуяма (привязка — на основании данных, полученных при прежних исследованиях). Средний интервал отбора составлял 0.7—0.9 м, пропускались в ряде случаев лишь рыхлые пески. На границе слоев (резко отличающегося состава) шаг отбора сокращался. Из каждого штуфа изготавливалось несколько кубических образцов с размером по ребру 20 мм. Изучение образцов Профиля 1 проводилось для уточнения выводов прежних исследований об общих характеристиках пород изучаемого разреза и их ферромагнитной фракции на современном уровне исследований и для выбора режима лабораторных исследований при изучении пород основной центральной части разреза.
2). В центральной части этого разреза
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.