ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2004, № 2, с. 28-49
УДК 550.858.5
ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ НИЖНЕГО КЕМБРИЯ ДОЛИНЫ НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯ р. ЛЕНА - НОВЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ НА КРИВУЮ КАЖУЩЕЙСЯ МИГРАЦИИ ПОЛЮСА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ И АНОМАЛЬНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В НАЧАЛЕ ФАНЕРОЗОЯ
© 2004 г. В. Э. Павлов1, И. Галле2, Ä. В. Шацилло1, В. Ю. Водовозов1
Объединенный институт физики Земли им.О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва 2Парижский институт физики Земли, Национальный центр научных исследований
Поступила в редакцию 25.06.2002 г.
Выполнены детальные палеомагнитные исследования опорных разрезов нижнего кембрия Сибирской платформы, расположенных в пределах Чекуровской и Булкурской антиклиналей на крайнем северо-востоке Сибирской платформы. Показано, что основная масса пород, слагающих изученные разрезы (включая вулканические потоки основного состава) полностью перемагничена мезозойским геомагнитным полем. Время перемагничивания (уверенно для Чекуровского разреза и, с большой долей вероятности, для Булкурского разреза) отвечает периоду складчато- надвиговых деформаций, имевших место на исследуемой территории в конце мелового периода в связи с формированием Хараулахского сегмента Верхоянской складчатой области. Рассмотрены две возможные интерпретации полученных палеомагнитных направлений. Показано, что какой бы вариант интерпретации не был выбран, соответствующие палеомагнитные полюсы хорошо согласуются с кривой кажущейся миграции полюса, предложенной Бессом и Куртийо [Besse, Curtillot, 2002] для "стабильной Европы". Также непосредственной близости от одновозрастных участков этой кривой лежат позднеюрский полюс Кондерского массива (впервые опубликованные данные) и средний пермо-триасовый полюс Сибирской платформы [Веселовский и др., в печати]. Полученный результат означает, что, по крайней мере, с конца палеозоя Северо-Евразийская плита представляет собой жесткое (в пределах точности палеомагнитного метода) образование и европейская кривая кажущейся миграции полюса может использоваться в качестве референтной для Сибирской платформы. В породах верхевендской-нижнекембрийской части Чекуровского разреза, расположенной стратиграфически ниже вулканического покрова, в ходе палеомагнитных исследований выделены древние компоненты, отвечающие "храмовскому" и "киршвинковскому" палеомагнитным направлениям. Существование последнего рядом исследователей ранее ставилось под сомнение, и полученный результат является независимым подтверждением его реального существования. Полученный результат имеет большое значение, поскольку "киршвинковское" направление и соответствующий полюс являются одним из "краеугольных камней" гипотезы IITPW [Inertial Interchange True Polar Wander, Kirschvink et al., 1997], предполагающей значительное (порядка 90°) и быстрое (за время 2025 млн. лет) истинное смещение оси вращения Земли относительно поверхности нашей планеты в начале кембрия.
Показано, что ни одна из этих компонент в настоящее время не может с уверенностью рассматриваться как вторичная. Предложена гипотеза, согласно которой наблюдаемое распределение палеомагнитных направлений в нижнекембрийских разрезах может являться отражением особого поведения геомагнитного поля начала фанерозоя.
ВВЕДЕНИЕ
Несмотря на неоднократные попытки определить положение раннекембрийского палеомагнитного полюса Сибирской платформы, этот вопрос до настоящего времени остается открытым. После того, как к началу 1980-х годов был получен ряд палеомагнитных определений, более или менее хорошо согласующихся друг с другом и недалеко отстоящих от средне-позднекембрийских полюсов Сибирской платформы [Храмов и др., 1982], в 1984 г. Киршвинком и Розановым [Юге^-
уш^ Rozanov, 1984] был опубликован парадоксальный результат, указывающий на возможность значительного (более 65°) смещения палеомагнитного полюса в течение относительно короткого интервала времени, захватывающего ботомский, той-онский и, возможно, частично амгинский века кембрийского периода. Наряду с некоторыми па-леомагнитными данными по Австралии и Северной Америке, полученное Киршвинком и Розановым определение послужило основанием для выдвижения Киршвинком с соавторами [Kirschvink
et al., 1997] гипотезы IITPW (Inertial Interchange True Polar Wander). Согласно этой гипотезе, в результате перераспределения масс в литосфере и в мантии в раннем кембрии произошла смена осей инерции Земли - ось, соответствующая максимальному моменту инерции стала осью с промежуточным моментом и наоборот. Смена осей явилась причиной быстрого (в течение времени порядка 15-20 млн. лет) смещения литосферы и мантии относительно оси вращения Земли, т.е. привела к значительному истинному смещению полюса относительно поверхности планеты. В дальнейшем эта гипотеза и палеомагнитные результаты, лежащие в ее основе, неоднократно критиковались, само существование "киршвинковского" направления ставилось под сомнение [Smethurst et al, 1998; Meert, 1999]. Более того, в 1997 г. Писарев-ским с соавторами [Pisarevsky et al., 1997] были опубликованы данные, полученные с использованием современных аппаратурных и методических возможностей, которые подтверждали традиционное "храмовское" [Храмов и др., 1982] положение раннекембрийского палеомагнитного полюса Сибири.
Однако к концу 2001 г. были получены новые независимые результаты [Pavlov et al., 2001], косвенно подтверждавшие реальность "киршвинковского" направления.
Таким образом, вопрос о положении раннекембрийского полюса Сибирской платформы является остродискуссионным. Помимо тестирования гипотезы IITPW нахождение этого полюса имеет большое значение для выполнения позднедо-кембрийских - раннефанерозойских тектонических реконструкций, для стыковки трендов палеомаг-нитных полюсов, уже полученных для фанерозоя и для части рифея Сибирской платформы, для тестирования гипотезы позднепротерозойского суперконтинента Родиния и проч.
Важно отметить, что в ходе проведенных па-леомагнитных исследований выявилось и другое противоречие, касающееся характера изменения полярности геомагнитного поля в раннем кембрии. В тех работах, где получены "храмовские" палеомагнитные направления, определяется преимущественно обратная полярность геомагнитного поля, прерываемая редкими интервалами прямой полярности. Данные Киршвинка и Розанова, напротив, указывают на достаточно высокую частоту геомагнитных инверсий в раннем кембрии и на сопоставимую суммарную длительность периодов прямой и обратной полярности. Очевидно, что разрешение этого противоречия имеет большое значение для построения шкалы магнитной полярности нижнего палеозоя, для понимания характера эволюции магнитного поля Земли в фа-нерозое.
В 1995-2001 гг. нами были выполнено палеомаг-нитное исследование нижнекембрийских опорных разрезов, вскрытых в долине нижнего течения р. Лена (рис. 1). Целью этих работ являлось получение информации о положении Сибирского кратона в начале кембрийского периода и определение перспективности опробованных пород для постановки детальных магнитостратиграфических исследований.
Лабораторные исследования образцов из Бул-курской и Чекуровской антиклиналей показали, что кембрийские части этих разрезов в значительной степени перемагничены мезозойским полем, причем (по крайней мере, в случае Чекуровской антиклинали), это перемагничивание произошло во время складчато-надвиговых деформаций, имевших место в конце мелового периода. Полюсы, соответствующие выделенным мезозойским компонентам намагниченности, наряду с двумя другими ранее полученными мезозойскими полюсами Сибирской платформы были использованы при рассмотрении вопроса о жесткости Северо-Евра-зийской плиты в послепалеозойское время и о возможности использования европейской кривой кажущейся миграции полюса (КМП) в качестве референтной по отношению к Сибирской платформе.
При изучении верхневендской-нижнекембрийской части Чекуровского разреза нами были получены новые данные, имеющие непосредственное отношение к решению вопроса о положении раннекембрийского палеомагнитного полюса Сибирской платформы. Результаты выполненных работ представлены в настоящей статье.
ГЕОЛОГИЯ
В ходе полевых работ 1995 и 2000 гг. нами было детально изучены два разреза. Один из них обнажается в пределах Чекуровской антиклинали на левом берегу р. Лена в районе пос.Чекуровка, другой - вскрыт в нескольких десятках километров севернее, на правом берегу р. Лена выше устья ручья Улахан-Алдьярхай в ядре Булкурской антиклинали (рис. 1). Изученные разрезы [Розанов и др., 1992; Репина и др., 1974; Bowring et al., 1993] представляют вендкембрийскую последовательность осадочных пород, участвующих в строении Хараулахских гор, расположенных на крайнем северо-востоке Сибирской платформы в зоне сочленения ее с Верхоянской складчатой областью. Породы нижнего кембрия налегают со стратиграфическим несогласием на разные уровни поздневендской хараюттехской свиты, представленной (в своей верхней части) в Чекуровском обнажении известняками и доломитами светло-серыми, темными, изредка красноватыми, а в пределах Булкурской антиклинали - доломитами, черными известковыми сланцами, известняками.
о
120 в. д. — К
разрез
Чкуровскии разрез
р. Хорбусуонка ^ ~ "'] Р-Т
ЕЗ РСт
Кондерский массив
60° с. ш.
Я
>
и й О и
к
Геологический разрез по профилю А-Б
Булкурская антиклиналь
-++++++++++++ + + + + + ^ ' 1 ' ' ' '' ' ' ' .......-+++++++
-- + + + + + Кристаллический фундамент ++++++++++ +++++++++++++++++++++++++++++++++
Кенгдейский грабен
0 5 10 км
Далее вверх изученный нами в районе пос. Чеку-ровка разрез включает породы кембрийских тю-серской, сэктэнской и маяктахской свит (рис. 2). Средне-верхнекембрийская огоньорская свита, согласно залегающая на маяктахской свите, и вышележащие породы этого разреза нами изучены не были.
Тюсерская свита Чекуровской антиклинали в своей нижней части представлена песчаниками и алевролитами серыми и зеленовато-бурыми, выше по разрезу переходящими в красно-бурые конгломераты с хорошо окатанной галькой кислых кварц-полевошпатных порфиров, гранит-порфи-ров, ортофиров вулканического или гипабиссаль-ного происхождения. Цементом служат ква
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.