ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2013, № 5, с. 132-149
УДК 550.384
ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ ДЕВОНСКИХ И КАМЕННОУГОЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ О. ЗАПАДНЫЙ ШПИЦБЕРГЕН. К ПАЛЕОЗОЙСКОЙ ИСТОРИИ ОБРАМЛЕНИЙ БАРЕНЦЕВО-КАРСКОГО БАССЕЙНА
© 2013 г. А. Г. Иосифиди, А. Н. Храмов
Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт (ВНИГРИ), г. Санкт-Петербург
Поступила в редакцию 22.01.2013 г.
В работе представлены результаты изучения коллекций палеомагнитных образцов горных пород каменноугольного и девонского возраста, собранных в 1986—1987 гг. на о. Западный Шпицберген. Проведено сравнение полученных по этим коллекциям палеомагнитных полюсов с полюсами по одновозрастным породам Русской плиты. На основе полученных определений и имеющихся в Мировой палеомагнитной базе данных проведена реконструкция палеогеографического положения Шпицбергена и Русской плиты в раннем девоне и раннем триасе. Реконструкции демонстрируют их совместный северо-северовосточный дрейф из южных приэкваториальных широт в раннем девоне в умеренные северные широты при малом, в сравнение с этим дрейфом сближении Шпицбергена с Восточно-Европейской платформой на 800 км к раннему триасу с его последующим возвратным движением.
Б01: 10.7868/80002333713040030
ВВЕДЕНИЕ
Реконструкция палеогеографического положения древних бассейнов седиментации палео-магнитным методом имеет значение как для расшифровки истории их формирования, так и для практики разведки полезных ископаемых. Одним из перспективных районов на поиски полезных ископаемых является Баренцево-Карский бассейн. С севера он ограничен архипелагом Шпицберген, Землей Франца Иосифа, с востока — Северной Землей, а с юга — Восточно-Европейской платформой (ВЕП) с входящей в нее Печорской плитой и Западно-Сибирской плитой. Очевидно, что докайнозойская история развития этого обрамления в значительной степени определила историю и современное строение самого бассейна.
Большую роль при образовании данного бассейна сыграла история дрейфа ВЕП. Генеральная черта палеогеографической эволюции ВЕП в течение фанерозоя — движение этой плиты в северном направлении от высоких широт южного полушария до современного ее положения, в целом в умеренных северных широтах. Это движение, согласно существующим моделям, осложняется возвратными движениями и поворотами, главные из которых обычно относят к разным эпохам палеозоя и раннего мезозоя. Согласно этим моделям наиболее характерным временным интервалом возвратных движений и поворотов ВЕП является девонский—раннекаменноугольный. Таким обра-
зом, палеомагнитное изучение девонских и каменноугольных отложений тектонических блоков, выходящих на поверхность в обрамлении Ба-ренцево-Карского бассейна, поможет уточнить историю развития этого бассейна. Между тем па-леомагнитных данных по этому обрамлению явно недостаточно. В данной работе представлены па-леомагнитные определения полученные по девонским и каменноугольным отложениям о. Западный Шпицберген. Коллекция образцов горных пород девонского и каменноугольного возрастов была отобрана в полевые сезоны 1986 и 1987 гг. Первые результаты изучения этой коллекции были представлены в работах [Погарская, Гуревич, 1988; Иосифиди и др., 2007].
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКА РАБОТ
Девонские отложения. Лифде-фьорд. На северном берегу Лифде-фьорда (г. Птераспистоппен) в его начале в береговых обрывах отобраны образцы горных пород раннедевонского возраста — нижняя часть свиты Френкельриджен (серия Ред-Бей), рис. 1, точка отбора 1. Породы представлены переслаиванием коричнево-красных, разнозернистых, часто косослоистых песчаников и алевролитов [Мурашов, Мокин, 1976; Стратиграфический ..., 1990] и соответствуют верхам лохковского яруса, D1l. Свита Френкельриджен имеет видимую мощ-
© s
OJ
к
£
OJ
и
3
ss
Vo
\
Q\
u>
Oo
_____ + + + + + + ++ + + + + + + + + + + + + + +
__ Я- + + + + + + + + + + + + -(■ + + + + + + + + + + +
.+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 4- + + + + + + + + + + + + fr + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +f + + + + + + + + + + + +
...........+ + + ->>............
чо 4D
О
о U)
о О
2!
о
M
и
и ffl Я
S
т
g
tr К г
Я
0
а
1
IT
X
К »
Рис. 1. Геологическая схема расположения изученных разрезов девонскихи каменноугольных отложений о. Западный Шпицберген ([Flood et al., 1971; Hjelle, Lau-ritzen, 1982; Мурашов, Мокин, 1976], с упрощениями). Каменноугольные отложения: 1 - среднекаменноугольные, 2 - раннекаменноугольные; девонские отложения: серии 3 -Мимердален, 4 Грей-Хук, 5 - Вуд-Бей, 6 - Ред-Бей, 7 - Сиктафьеллет; 8 - докембрийские отложения серии Гекла-Хук; 9 - геологические границы; 10— разломы; 11 — точки отбора образцов.
ность 600 м. В данной работе представлены результаты изучения нижней части свиты Френкельри-джен из которой отобран 41 штуф, с шагом отбора 2—3 метра; общая мощность изученного интервала 200 м (из верхних 80 м изучены образцы с интервалом через 5—10 метров).
Бокк-фьорд. Продолжено, начатое еще в 1988 году [Погарская, Гуревич, 1988] исследование коллекции образцов отобранных на о. Западный Шпицберген из раннедевонских отложений (свита кап-кьелдсен, D1p) восточного берега Бокк-фьорда в районе ручья Шумный, по западным склонам горы Кронпринц (рис. 1, точка отбора 2) и из синклинальной складки на выходе из Бокк-фьорда (рис. 1, точка отбора 3). Свита кап-кьел-сден имеет видимую мощность 1170 м. По лито-логическим особенностям, а также по комплексу встречающихся окаменелостей среди изученной части отложений свиты кап-кьелдсен выделяют три толщи: нижнюю, среднюю и верхнюю [Буров, Мурашов, 1967; Мурашов, Мокин, 1976; Стратиграфический ..., 1990]. Объектом данного исследования была нижняя толща. Изученная толща видимой мощностью 530 м сложена главным образом лилово-красными алевролитами и песчаниками, содержащими маломощные слои аргиллитов, серо-зеленых алевритистых известняков и серых бесполевошпатовых полимиктовых песчаников. По кровле последнего из них условно проводится верхняя граница толщи [Буров, Мурашов, 1967; Мурашов, Мокин, 1976; Стратиграфический ..., 1990]. Всего изучено 106 стратиграфических уровней (106 штуфов — 166 образцов) при шаге отбора 2—4 м. Основные результаты по изучению нижней толщи отложений свиты кап-кьел-дсен были представлены в работе [Иосифиди и др., 2007]. В данной работе представляются результаты изучения верхней части нижней толщи отложений свиты кап-кьелдсен (22 стратиграфических уровня с шагом отбора 2 м) и синклинальной складки, относящейся к низам нижней толщи отложений свиты кап-кьелдсен.
Билле-фьорд. В долине реки Мимердален отобраны девонские отложения свит Эстериаха-уген и Фискеклёфта (серия Мимердален), D2g и D3fr [Мурашов, Мокин, 1976; Стратиграфический ..., 1990], рис. 1, точка отбора 4. Породы представлены черными аргиллитами, светло-серыми кварцевыми песчаниками с конкрециями пирита, отмечаются прослои углей (свита Эсте-риахауген) и сероцветными алевролитами, аргиллитами, песчаниками и черными аргиллитами с красно-бурыми карбонатно-железистыми конкрециями (свита Фискеклёфта). Мощность свиты Эстериахауген 110 метров. Изучено 28 стра-
тиграфических уровня с шагом отбора 2—3 м, общей мощностью 60 метров (28 штуфов, 30 образцов). Мощность свиты Фискеклёфта 145 метров. Изучено 40 стратиграфических уровня с шагом отбора 2—3 м, общей мощностью 100 метров (40 штуфов, 40 образцов).
Каменноугольные отложения. Билле-фьорд. Тер-ригенные отложения ранне- среднекаменноуголь-ного возраста (C1s-C2b) отобраны в долине безымянного ручья в 2 км юго-восточнее устья р. Ми-мердален на южном берегу Мимер-бухты на высоте 150—200 метров над уровнем моря, рис. 1, точка отбора 5. Породы представлены пестроцвет-ными песчаниками и алевролитами. Отобрано 8 стратиграфических уровней с шагом отбора 2— 7 метров, изучено 8 штуфов (22 образца).
Отложения среднекаменноугольного возраста (низы башкирского яруса, C2b) отобраны на юго-западном склоне г. Пирамида от высоты 370 м и выше, рис. 1, точка отбора 6. Породы представлены известняками, коричневато-красными песчаниками с прослоями конгломератов. Отобрано 19 стратиграфических уровней с шагом отбора 2— 10 метров, изучено 19 штуфов (50 образцов).
Лабораторные палеомагнитные измерения и обработка полученных результатов проводились по общепринятой методике [Палеомагнитология, 1982]. При проведении терморазмагничивания применялись установки, помещенные в 5-слой-ные пермаллоевые экраны (собственная конструкция ВНИГРИ) и TD48 (США). Измерения Jn велись на магнитометрах JR-4 и JR-5 (Agico, Чехия). Часть образцов была изучена в лаборатории Университета г. Лунд (Швеция), где использовалась термоустановка TSD-1, а измерения проводились на криогенном магнитометре 2G. Магнитная восприимчивость измерялась на каппа-мостах KLY-2 и KLY-3 (Agico, Чехия). Анализ полученных данных и представление результатов в графической форме велось с использованием пакетов программ В.В. Попова (ВНИГРИ) [Попов, 2007; 2008] и Энкина [Enkin, 1994]. Для построения диаграмм Зийдервельда использована программа Remasoft 3.0 [Chadima, Hrounda, 2006]. Полевые тесты — тесты складки и обращения применялись в версиях [Watson, Enkin, 1993; Enkin, 2003; Mc-Fadden, McElhinny, 1990]. Палеогеографические реконструкций строились с использованием программы GMAP [Torsvik, Smethurst, 1999]. При обработке данных статистика проводилась на уровне штуфов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ Девонские отложения
Раннедевонские отложения, Б11.
Нижняя часть свиты Френкельриджен (серия Ред-Бей), Лифде-фьорд
Естественная остаточная намагниченность ^п) изученных образцов изменяется в пределах от 3 до 9 мА/м при среднем значении 5 мА/м. Магнитная восприимчивость (Кт) имеет диапазон изменений от 350 х 10-6 до 860 х 10-6 единиц СИ, при среднем значении 459 х 10-6 единиц СИ.
Как видно из диаграмм Зийдервельда (рис. 2, образцы 26-7, 29-6, 34-2 и 35-3, лилово-красные алевролиты и песчаники), естественная остаточная намагниченность изученных образцов имеет две компоненты. Компонента А, выделяемая в температурном диапазоне 100—400°
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.