УДК 550.384
ОЦЕНКА ВАРИАЦИЙ ПАЛЕОНАПРЯЖЕННОСТИ ПО СИБИРСКИМ ТРАППАМ МАЙМЕЧА-КОТУЙСКОГО И НОРИЛЬСКОГО РАЙОНОВ
© 2013 г. В. В. Щербакова1, Г. В. Жидков1, А. В. Латышев2 , В. П. Щербаков1
Геофизическая обсерватория "Борок"Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Ярославская обл., Некоузский р-н, пос. Борок E-mail: valia@borok.yar.ru 2Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва E-mail: anton.latyshev@gmail.com Поступила в редакцию 16.07.2012 г.
Представлены результаты определения палеонапряженности на коллекции сибирских траппов (ко-туйский разрез, урочище Труба, онкучакская свита), по возрасту относимой к границе пермь—триас. Основная масса значений Ндр по отдельным потокам заметно ниже современной величины поля в точке отбора, равной приблизительно 50 мкТл, что согласуется с уже известным выводом, что величина геомагнитного поля на этой границе была в два—три раза ниже современной. Выполнен сравнительный анализ поведения Ндр и VDM по двум трапповым разрезам — котуйскому (онкучакская свита) и норильскому — с точки зрения гипотезы пульсов. По обоим разрезам средние величины VDM и их дисперсии близки по величине. Для сравнения проведен аналогичный анализ поведения VDM в эпоху Брюнеса и в миоцене, на интервале 5—10 млн. лет. Выдвинута гипотеза о том, что на протяжении всех трех проанализированных периодов: во время излияния сибирских траппов, в эпоху Брюнеса и в миоцене (на интервале 5—10 млн. лет) характер поведения поля во времени был близок к стационарному случайному процессу.
DOI: 10.7868/S0002333713030149
ВВЕДЕНИЕ
Построение картины поведения палеонапряженности Ндр (точнее, виртуального дипольного момента УОМ), развернутой на геологической шкале времени, до сих пор остается нерешенной задачей. Главной проблемой здесь является недостаточное количество данных, равноценных по надежности и имеющих абсолютные датировки возраста. Действительно, привязка любого получаемого значения УОМ к временной шкале имеет ошибку, связанную с точностью определения возраста объекта, которая может меняться от нескольких тысяч до десятков миллионов лет, в зависимости от метода определения, абсолютного или стратиграфического. В результате при анализе данных по палеонапряженности, представленных в Мировой Базе Данных, проследить непрерывным образом вариации Ндр (УОМ) во времени представляется весьма затруднительным. С этой точки зрения первостепенный интерес представляют объекты, сложенные многочисленными потоками, которые излились за короткий промежуток времени.
На территории России такими объектами являются пермо-триасовые вулканические породы Сибирской трапповой провинции. Для них имеются несколько определений абсолютного возраста для разных частей разрезов, что позволяет
оценить длительность их формирования [Kamo etal., 2003]. Согласно этим определениям, процесс формирования траппов происходил около 250 млн. лет назад в течение периода порядка одного миллиона лет и был связан с быстрыми излияниями огромного количества вулканического материала (2—5 млн. км3). Эти разрезы сложены многочисленными потоками, их число достигает сорока и более на разных объектах. Если породы, слагающие эти разрезы, несут сохранившуюся первичную запись поведения палеополя, существовавшего в процессе их формирования, то изучение их естественной остаточной намагниченности (NRM) дает уникальную возможность построить достаточно подробную развертку поведения палеонаправлений и палеонапряженности на отрезке времени в миллион лет на рубеже перми и триаса. Такого рода данные имеют принципиальное значение для понимания эволюции геомагнитного поля и развития теории геодинамо. Но есть и другие причины для пристального изучения траппов.
Как известно, на границе перми и триаса произошло крупнейшая в истории нашей планеты экологическая катастрофа — массовое вымирание около 90 процентов живых существ, населявших к тому времени нашу планету [Sepkoski, 1982; Courtillot, Olson, 2007]. Значительное число ис-
следователей (см., напр., [Courtillot, Olson, 2007]) связывают это катастрофическое событие с происходившим практически в это же время формированием сибирских траппов. Но если предположить, что траппы изливались равномерно, и исходить из имеющихся оценок их объема и длительности излияния, то средняя скорость их извержения получается 2—5 км3/год. Эта величина сопоставима (или даже в несколько раз меньше) с объемами базальтов, которые формируются ежегодно в современных срединно-океанических хребтах, а также установленных для известных исторических извержений [Davies, 1999; Thordar-son, Self, 2003]. Другими словами, такая скорость излияния совершенно недостаточна для того, чтобы вызвать катастрофические изменения климата и биосферы.
Для объяснения такого несоответствия в настоящее время предложена и активно развивается гипотеза, согласно которой извержения огромных объемов вулканического материала происходили пульсами, в течение относительно коротких промежутков времени, т.е. внутри более узких временных рамок, чем те, которые реально позволяют устанавливать современные изотопные методы определения возраста. Эту гипотезу поддерживают результаты последних исследований траппов Декана [Chenet et al., 2008].
В основе экспериментов по проверке гипотезы пульсов лежат следующие соображения. Магнитное поле в геологическом масштабе времени изменяется достаточно быстро. Так, направление геомагнитного поля, по современным оценкам [Gallet et al., 2002], меняется в среднем со скоростью 2° за столетие и даже больше. Но точность современных методов определения палеонаправ-лений не превышает 6°. Исходя из этого, можно предположить, что если, по результатам исследований, у нескольких последовательно залегающих потоков направления вектора NRM статистически неразличимы, то они изливались быстро, в течение одного пульса, а продолжительность отдельного вулканического пульса можно оценить в 300—400 лет или меньше. Напротив, отдельные потоки или группы потоков, которые обнаруживают статистически различимые палеона-правления, изливались в разное время, и их можно отнести к разным пульсам.-
Помимо направлений, NRM потоков из разных пульсов может различаться и по своей величине (если она менялась за время между пульсами). Тогда изучение палеонаправлений и палеонапря-женности траппов дает возможность оценить вековые вариации этих характеристик земного поля. С этой целью предприняты подробные исследования трапповых разрезов маймеча-котуйского района. Результаты палеомагнитных исследований (определение палеонаправлений, выделение пульсов)
изложены в статье [Павлов и др., 2011]. Нами изучалось поведение палеонапряженности Ндр и УОМ на коллекции этих траппов, отобранных из разреза Труба (онкучакская свита). Полученные результаты и сравнительный анализ изменения Ндр и УОМ на двух трапповых разрезах — майме-ча-котуйском (онкучакская свита) и норильском (использованы данные, опубликованные в статьях [Неипетапп й а1., 2004; Щербакова и др., 2005]) представлены ниже.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ, ГЕОЛОГИЯ
На территории России имеется большая Сибирская трапповая провинция, в которой различают несколько районов: Норильский, Маймеча-Котуйский, Путоранский, Тунгусский и др. На норильских разрезах уже проводились довольно подробные палеомагнитные работы [Солодовников, 1994; Неипетапп е! а1., 2004; Щербакова и др., 2005], Маймеча-Котуйский трапповый район оставался малоизученным. Именно здесь была отобрана коллекция пород, которая является предметом настоящих исследований.
Мощный маймеча-котуйский трапповый разрез расположен в Западном Прианабарье на северо-востоке Тунгусской синеклизы и сложен из многих десятков лавовых потоков. Разрез включает в себя шесть свит (правобоярская, арыджанг-ская, онкучакская и тыванкитская, две последние объединяются в коготокскую серию, дельканская и маймечинская), которые довольно хорошо обнажаются в долинах рек Маймеча, Котуй и их притоков. Имеются абсолютные определения возраста и-РЬ методом по перовскиту: для нижней правобоярской свиты (251.7 ± 0.4 млн. лет) и для второй сверху в разрезе Маймеча дельканской свиты (251.1 ± 0.3 млн. лет) [Като е! а1., 2003].
В течение полевых сезонов 2008—2009 гг. силами сотрудников лаборатории Главного геомагнитного поля ИФЗ РАН и геологического факультета МГУ были проведены магнитостра-тиграфические исследования нижней части траппового вулканического разреза Маймеча-Котуйского района (рис. 1а). В ходе этих работ был изучен и опробован ряд обнажений, выходящих на поверхность вдоль долины реки Котуй в районе устья реки Медвежьей и в 10 км ниже пос. Каяк. В стратиграфическом отношении изученная часть разреза отвечает арыджангской свите и значительной части онкучакской свиты коготокской серии ^еёогепко е! а1., 2000].
Онкучакская свита — нижняя часть коготокской серии, с несогласием залегающая на туфах правобоярской свиты в долине реки Маймеча и на лавах арыджангской свиты в долине реки Котуй (рис. 1б). Наиболее полный разрез онкучакской свиты в долине реки Котуй расположен в
Норильск
60°
м
3500
3000 2500 2000 1500 1000 500 0
о
св &
Н =К
Я *
Н
& а
о о «
(б)
Норильск
Самоедская
Кумгинская
Хараелахская
Мокулаевская
Моронговская
Надеждинская
Туклонская
Хаканчанская
Гудчихинская Сыверминская
Ивакинская
Маймеча-Котуй
Маймечинская
Дельканская
Тыванкитская
Онкучакская
Арыджангская
Тунгусская серия
Рис. 1. (а) — Географическое положение маймеча-котуйского и норильского разрезов и геологическая схема района работ; (б) — стратиграфия траппов этих разрезов.
10 км ниже пос. Каяк в ущелье Труба. Здесь на правом берегу реки обнажаются 42 лавовых потока общей мощностью около 360 м (с пачкой туфов мощностью ~20 м между потоками 3 и 4). Мощность потоков (1—20 м, в среднем 5—8 м) необычно мала по сравнению с базальтовыми потоками других трапповых районов Сибирской провинции. В кровле потоков часто выделяется зона миндалекаменных и брекчированных лав. Миндалины выполнены цеолитами, карбонатами, халцедоном. В кровле одного из потоков обнаружена красная корка, свидетельствующая о наземном характере излияний. Потоки
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.