УДК 550.832.54
О ПРОВЕРКЕ ГИПОТЕЗЫ НИЗКОГО МЕЗОЗОЙСКОГО ПОЛЯ НА ТРАППОВЫХ ПОРОДАХ СИБИРИ
© 2015 г. В. В. Щербакова1, Г. В. Жидков1, В. П.Щербаков1, А. В. Латышев2, 3, А. М. Фетисова3
Геофизическая обсерватория "Борок"ИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН, пос. Борок
E-mail: valia@borok.yar.ru 2Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва E-mail: anton.latyshev@gmail.com 3Геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва E-mail: anna-fetis@yandex.ru Поступила в редакцию 26.06.2014 г.
Выполнено комплексное исследование коллекции образцов трапповых пород, отобранных из разрезов двух территориально разнесенных регионов Сибирской трапповой провинции: разреза Ергалах (Норильский район) и тыванкитской и дельканской свит (Маймеча-Котуйский район). Изучены магнитные и термомагнитные свойства пород, проведены их петрографические и микроскопические исследования, сделаны определения палеонапряженности и оценка доменной структуры ферримагнетиков с использованием диаграммы Дэя и термомагнитного критерия. Показано, что носителями остаточной намагниченности являются мелкие одно- и/или псевдооднодоменные зерна. Определение абсолютных значений палеонапряженности Ндр проводилось по методу Телье—Коэ с выполнением проверочных нагревов до более низких температур (процедура "check-points"). На более чем 130 образцах получены определения палеонапряженности, удовлетворяющие современным критериям достоверности. Средние значения Ндр по потокам разреза Ергалах и тыванкитской свиты и по образцам дельканской свиты меняются в пределах (2.1—24.6) мкТл, что заметно ниже современной величины поля в точке отбора (~50 мкТл). Соответствующие средние значения VDM по этим объектам меняются в пределах (0.54—3.2) х 1022 Ам2 (с дисперсией ~0.9 х 1022 Ам2), что заметно ниже среднего VDM (~8 х 1022 Ам2) в течение позднего кайнозоя. Согласие низких значений Ндр и VDM, полученных нами по разрезу Ергалах и тыванкитской и дельканской свитам, с аналогичными данными по траппам, опубликованными ранее [Солодовников, 1994; Heunemann et al., 2004; Щербакова и др., 2005; 2013], говорит в пользу справедливости гипотезы MDL. В разрезе Ергалах по двум пульсам (пяти потокам) ивакин-ской свиты, предваряющей инверсию геомагнитного поля, получены низкие и крайне низкие значения величины Н (11.2 и 2.7 мкТл). Это может указывать на то, что в этих потоках записано резкое понижение величины Ндр перед инверсией земного поля (или в ее начале), происшедшей на самом раннем этапе формирования норильской туфо-лавовой толщи. Полученные аномальные значения палеона-правлений и палеонапряженности у группы потоков тыванкитской свиты позволяют предположить, что они могли формироваться во время аномального нестационарного состояния геомагнитного поля типа экскурса.
Ключевые слова: сибирские траппы, гипотеза низкого мезозойского поля, палеонапряженность, метод Телье.
DOI: 10.7868/S0002333715030151
ВВЕДЕНИЕ
Напряженность поля Ндр, так же как направление его вектора и его вековые вариации, относится к базовым параметрам магнитного поля Земли. Характер их поведения и изменения на геологических масштабах времени дает ключ к пониманию геодинамической эволюции нашей планеты и процессов, происходящих в ядре. Так, интенсивность геомагнитного поля и характеристики его вековых вариаций на протяжении геологической истории составляют ключевые ограничения
при моделировании геодинамо (Сое й а1., 2000), и, таким образом, критически важны для понимания явлений, протекающих в ядре Земли. Поэтому получение надежной, подробной картины поведения напряженности геомагнитного поля Ндр (и виртуального дипольного момента УОМ) в геологическом прошлом имеет принципиальное значение для решения фундаментальных задач геомагнетизма.
Несмотря на исключительную важность обозначенной проблемы и более чем полувековую историю исследований, число надежных опреде-
лений Ндр продолжает оставаться недостаточным для ее решения. В первую очередь это объясняется ограниченным числом объектов, благоприятных для определения палеонапряженности и быстрым убыванием их числа при движении вглубь геологического времени. Ограниченность числа надежных (особенно, докайнозойских) данных приводит к тому, что в литературе до сих пор не достигнуто согласованное мнение относительно самых общих характеристик поведения напряженности геомагнитного поля на протяжении истории нашей планеты.
Еще в 1990 г., опираясь на опубликованные к тому времени данные по Ндр, в статье [Prevot et al., 1990] была высказана гипотеза, что на протяжении значительной части мезозоя, возможно, с конца ранней юры по поздний мел (180—120 Ma) существовала Мезозойская эра низкой напряженности (Mesozoic Dipole Low — MDL), в течение которой средняя напряженность поля не превышала одной трети от среднего значения, характерного для позднекайнозойского периода. Эта точка зрения поддерживалась экспериментальными результатами последующих работ [Kosterov, 1998; Pick, Tauxe, 1993; Щербакова и др., 2011; Shcherbakova et al., 2012; и др.] и проводившимся статистическим анализом данных VDM, представленных на момент анализа в Мировой базе данных (МБД) по палеона-пряженности [Perrin, Shcherbakov, 1997; Thomas, Biggin, 2003]. Из результатов анализа следовало, что MDL может простираться во времени от 300 до 120 млн лет назад [Perrin, Shcherbakov; 1997] и даже — от 260 до 50 млн лет назад [Thomas, Biggin, 2003].
Гипотезу MDL поддерживают также данные по VDM, полученные рядом авторов по сериям базальтовых потоков сибирских траппов [Солодовников, 1994; Heunemann et al., 2004; Щербакова и др., 2005; 2013]. Они уверенно указывают на то, что во время излияния изученных лав (позднейшая пермь, ранний триас, ~250 млн лет назад) напряженность поля была значительно ниже, чем в течение позднего кайнозоя. Из этого следует, что мезозойская эра низкой напряженности геомагнитного поля может простираться вглубь времен, по крайней мере, до пермско-триасо-вого рубежа.
Однако за последнее десятилетие опубликован ряд работ [Selkin, Tauxe, 2000; Tarduno et al., 2001; Goguitchaichvili et al., 2002; Tauxe, Staudigel, 2004; Tarduno, Cottrell, 2005; и др.], в которых получены высокие значения Ндр в мезозое (некоторые — даже выше современного). Опираясь прежде всего на собственные результаты, авторы этих работ утверждают, что мезозойская эра низкой напряженности геомагнитного поля в реальности не существовала, в частности, величина поля в мелу была сравнима с современной, а временами могла быть даже выше ее.
Кроме того, недавно опубликована работа [Blanco et al., 2012], где по пермо-триасовым силлам Ви-люйского траппового региона получены достаточно высокие средние значения поля по сравнению с результатами по траппам для того же периода других авторов [Солодовников, 1994; Heunemann et al., 2004; Щербакова и др., 2005; 2013]. В работе [Blanco et al., 2012] сделан противоположный этим работам вывод: на границе пермь—триас поле по величине было близким к современному, а эпоха MDL не распространялась до этого времени. Очевидно, изучение палеонапряженности новых трапповых разрезов Сибири может внести свои доводы pro или contra гипотезы MDL.
Здесь мы представляем новые результаты определения палеонапряженности по трем объектам сибирских траппов: разрезу Ергалах (Норильский район), тыванкитской и дельканской свитам (Май-меча-Котуйский район).
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ. ГЕОЛОГИЯ.
ПЕТРОГРАФИЯ
На огромной площади, которую занимает Сибирская трапповая провинция, различают несколько ее районов: Норильский, Маймеча-Котуйский, Путоранский, Тунгусский и др. Согласно определениям абсолютного возраста, выполненным Камо [Като е! а1., 2003], процесс формирования траппов происходил около 250 млн лет назад в течение периода порядка одного миллиона лет. Трапповые разрезы, как правило, сложены многочисленными лавовыми потоками, число которых достигает сорока и более на разных объектах. Изучение основных характеристик естественной остаточной намагниченности ^ЯМ) пород по разрезу, от потока к потоку, дает уникальную возможность построить достаточно подробную развертку поведения палео-направлений и палеонапряженности на отрезке времени в миллион лет на рубеже перми и триаса и оценить их вариации во времени. Такого типа данные в литературе известны только для молодых разрезов. Безусловный интерес представляет также сравнение и сопоставление таких данных для разрезов из разных трапповых регионов Сибири с целью построения общей картины последовательного формирования сибирской трапповой провинции.
К настоящему времени палеомагнитные исследования и определения палеонапряженности выполнялись на отдельных разрезах Норильского и Маймеча-Котуйского районов [Солодовников, 1994; Неипетапп е! а1., 2004; Щербакова и др., 2005; 2013]. Ниже представлены новые результаты по другим объектам этих районов: разрезу Ергалах (Норильский регион) и по тыванкитской и дельканской свитам (Маймеча-Котуйский район).
Разрез Ергалах находится в пределах Норильского района Сибирской трапповой провинции, в
Рис. 1. A — местоположение изученных разрезов на Сибирской платформе; Б — геологическая схема Норильского района; В — геологическая схема района р. Маймечи. P2—T]pr — правобоярская свита; Tjon — онкучакская свита; Tj tv — тыван-китская свита; Tjdl — дельканская свита; Tjm — маймечинская свита; Tig — дуниты Гулинского массива.
15 км к югу от г. Норильск (рис. 1). Разрез включает 12 субгоризонтально залегающих лавовых потоков, относящихся к ивакинской, сывермин-ской и гудчихинской свитам (нижняя часть туфо-лавовой толщи Норильского района). Лавовые потоки сложены преимущественно базальтами, в состав ивакинской свиты входят также трахибазаль-ты, в состав гудчихинской свиты — пикритовые базальты. Суммарная мощность разреза составляет 65 м. Потоки 6 и 7 (верхний поток ивакинской и нижний поток сыверминской свит) прорваны субпластовым интрузивом Норильск-2 (норильский тип) мощностью 40 м. Возраст ивакинской свиты на основании палеонтологических данных определяется как позднепермский, сыверминская и гудчи-хинская свита считаются раннетриасовыми (например, [Като
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.