УДК 550.384.32:551.242.11(470.1)
ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ РАЗРЕЗОВ Р. КОЖИМ: К ПРОБЛЕМЕ ПАЛИНСПАСТИЧЕСКИХ РЕКОНСТРУКЦИЙ
ПРИПОЛЯРНОГО УРАЛА И ПАЙ-ХОЯ © 2013 г. А. Г. Иосифиди, А. Н. Храмов
Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт (ВНИГРИ), г. Санкт-Петербург
Поступила в редакцию 28.06.2012 г.
Изучены коллекции горных пород ордовикского, силурийского, девонского каменноугольного и раннепермского возрастов из разрезов на р. Кожим, Приполярный Урал. Установлено, что доперм-ские палеозойские отложения р. Кожим перемагничены во время гиперхрона Киама (С2 — Р2) вероятно за счет магнитовязких процессов блокированных в процессе выхода этих отложений из зоны повышенных температур при коллизии Восточно-Европейской платформы с Уралом. Надвиги, имевшие место на последнем этапе этой коллизии обусловили отличия палеомагнитных направлений по изученным структурам от экстраполированных с Восточно-Европейской платформы. Получены оценки локальных поворотов и смещений, что позволило использовать эти оценки при совместном анализе с имеющимися палеомагнитными определениями по Пай-Хою и Приполярному Уралу. Амплитуды надвигов составили в среднем 260 и 180 км для структур Пай-Хоя и Приполярного Урала, соответственно. Дана реконструкция донадвигового положения структур.
Ключевые слова: позднепалеозойское перемагничивание, палеомагнитные полюсы, надвиги, геодинамика.
Б01: 10.7868/80002333713010055
ВВЕДЕНИЕ
Широкое развитие позднепалеозойского пе-ремагничивания более древних пород на Русской платформе и на Урале было выявлено еще первыми палеомагнитными исследованиями в этих регионах. Возникновение позднепалеозойской ме-тахронной намагниченности связывали с химическими процессами в ходе выветривания пород в аридных условиях или термохимическими и термовязкими процессами в ходе герцинского текто-генеза [Палеомагнетизм палеозоя, 1974]. Поздне-палеозойская тектоническая активизация Урала проявилась также в изотопном омоложении пород и интенсивных покровно-складчатых дислокациях. Проведенные оценки возраста перемаг-ничивания и изотопного омоложения позволили отнести время позднепалеозойской активизации на Урале к границе ранней и средней перми [Кузнецов и др., 2000], т.е. к суперхрону Киама (поздний карбон-поздняя пермь), что обеспечило перемагничивание горных пород геомагнитным полем обратной полярности. Совпадение времени тектонической активизации с временем перемаг-ничивания допозднепалеозойских пород на Урале и Пай-Хое дает возможность использовать ме-тахронные компоненты естественной остаточной намагниченности для оценки горизонтальных
движений палеозойских структур [Еременко и др., 2009; Иосифиди, Храмов, 2010] и реконструкции древних бассейнов седиментации. Ю.С. Ржевским, одним из пионеров широкого применения палеомагнитных данных для палин-спастических построений [Ржевский, 1977; Па-леомагнитология, 1982], была показана возможность использования вторичных компонент естественной остаточной намагниченности горных пород при определении и учете локальных поворотов тектонических блоков. Позже было продемонстрировано, что горизонтальные повороты структур, имевшие место в процессе коллизии Урала с Русской платформой, могут быть оценены этим способом количественно с приемлемой погрешностью [Иосифиди, Храмов, 1995; 2002; 2007; 2010; Иосифиди и др., 2005; 2007]. Эти результаты дают возможность продвинуться в расшифровке истории развития уралид и пайхоид, что имеет значение как для понимания истории развития сложно построенных дислокаций, так и для выбора правильного направления поисков полезных ископаемых в этом регионе.
В данной работе представлены результаты новых палеомагнитных определений по палеозойским отложениям Приполярного Урала и обобщены имеющиеся количественные оценки углов
67
5*
поворота структур Приполярного и Полярного Урала и Пай-Хоя, сложенных палеозойскими и раннемезозойскими толщами. В этом исследовании авторы, используя методы палеомагнетизма, подтверждают принадлежность надвиговых структур (передовых прогибов) Пай-Хоя, Приполярного и Полярного Урала к деформированному краю Печорской плиты, относя, коллизионный шов к зоне сочленения этих структур (в районе Пай-Хоя) с Байдарацким террейном и Уралом, и, главное, оценивают максимальную суммарную амплитуду надвигов на северо-восточном краю Печорской плиты (минимальная амплитуда была оценена ранее путем "распрямления" складок [Юдин, 1994]). Несомненно, эти данные служат некими рамками, в пределах которых должны укладываться сначала гипотетические, а затем и обоснованные результатами комплексных исследований структурные, палинспастические и палеогеодинамические построения. Все это, однако, уже выходит за рамки представленной здесь работы.
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКА РАБОТ
Объектами исследования послужили палеозойские отложения в бассейне реки Кожим представленные коллекцией отобранной 1993 году (рис. 1). Образцы горных пород ашгиллского яруса ордовика по нашей просьбе были отобраны Е.Г. Раевской (ВНИГРИ) в обнажениях левого берега р. Кожим, в 1.5—2 км выше устья р. Малая Таварота (обн. 84 и 86 по [Дембовский и др., 1990]). В данной работе исследованы доломиты темно-серые, розовато-серые, мелкозернистые, микрослоистые, фарфоровидные, лишенные органики (12 штуфов), отобранные из нижних частей верхнемалотавротинских слоев (обн. 84, опробованно 45 метров разреза) и яптикшорских слоев (обн. 86, опробованно 10 метров разреза). Средние элементы залегания толщи: азимут падения 254°, угол падения 19° (рис. 1в), координаты отбора 65.46°N, 60.62°E.
Основная часть коллекции отобрана из обнажений по левому и правому берегам р. Кожим, от устья ручья Сывью и далее вниз по течению на протяжении 10 км до острова Лосиный (рис. 1б, обнажения 1—12). Отбор производился с шагом 1—5 метров. Средние координаты отбора 65.7°N, 59.7°E.
На левом берегу р. Кожим, 1.5 км ниже устья ручья Севью, в обнажении 1 (рис. 1б) выходят силурийские (пржидольский ярус) и девонские (лохковский ярус) отложения. Силурийские породы представленны известняками (глинистые, детритовые) и доломитами, а девонские, согласно залегающие на силурийских, — аргиллитами и органогенными известняками [Опорные разрезы.. , 1983; Pan-Arctic ..., 2000]. Общая мощность ото-
бранной части разреза 200 метров. Элементы залегания пород — азимут 305°—320°, угол 25°—45°.
На правом берегу р. Кожим, в районе устья ручья Нортичаель, обнажены девонские отложения франского и фаменского ярусов (битуминозные и окремненые известняки, известково-углистые сланцы). Общая мощность отобранного разреза 50 метров. Элементы залегания пород — азимут 310°—340° , угол 25°—36°.
Каменноугольные отложения (турнейский, визейский, серпуховский, башкирский, московский, касимовский и гжельский ярусы) обнажаются на протяжении 6 км вниз по течению р. Кожим (рис. 1б, обн. 3—10). Общая мощность более 1 км. Из этой части разреза было отобрано 150 ориентированных образцов, представленных в нижней части кремнисто-углистыми аргиллитами, а в средней и верхней части массивными известняками с обильным содержанием органики. Начиная с визейского яруса, отмечается наличие брекчиевидных известняков [Черм-ных, 1976; Международный ..., 1991; Pan-Arctic ..., 2000]. Средние элементы залегания пород — азимут 340°(202—355) , угол 35°(20-50).
Образцы нижнепермских отложений отобраны из разных частей синклинальной складки, образованной породами сакмарского яруса (сезым-ская свита) нижней перми (рис. 1б, обн. 11—12). Общая мощность опробованного разреза 100 метров. Породы представлены алевролитами и аргиллитами с прослоями мелкозернистых песчаников и линзами органогенных известняков [Опорный разрез ..., 1980]. Элементы залегания пород изменяются в пределах — азимут от 100° до 310°, а угол падения от 45° до 60°.
Лабораторные палеомагнитные исследования и обработка полученных результатов проводились по общепринятой методике [Палеомагнито-логия, 1982]. Выделение компонент естественной остаточной намагниченности (Jn) велось методом ступенчатого терморазмагничивания; применялись установки, помещенные в 5-слойные перм-аллоевые экраны с индукцией остаточного магнитного поля около 10—15 нТл (собственная конструкция ВНИГРИ). Измерения Jn велись на рок-генераторах JR-4 и JR-5 (AGICO, Brno, Czech Republic). Контроль за химическими изменениями в процессе термочистки осуществлялся путем измерения магнитной восприимчивости (Км) после каждого шага размагничивания на измерителе магнитной восприимчивости KLY-2 (AGICO, Brno, Czech Republic).
Значительная часть образцов была исследована в других палеомагнитных лабораториях. В лабораториях Университета г. Мюнхен (Германия) и Университета г. Лунд (Швеция) использовались криогенные магнитометры 2G (США) и термоустановки Schönstedt TSD-1 (США).
Рис. 1. Положение изученных разрезов, схема отбора образцов: (а) — район работ; (б) — геологическая схема обнажений по р. Кожим; 1 — границы формаций; 2 — фронты надвигов; 3 — тектонические границы, возраст отложений; 4 — позднесилурийские — раннедевонские; 5 — средне- и позднедевонские; 6, 7 — раннекаменноугольные; 8 — средне и позднекаменноугольные; 9,10 — раннепермские; 11 — номера обнажений [Опорные разрезы..., 1983; Международный ..., 1991; Pan-Arctic ..., 2000]; (б) — геологическая схема участка отбора ордовикских отложений [Дембовский и др., 1990, с упрощениями]: слои 1 — пальникшорские, 2 — нижнемалотавринские, 3 — верхнемалотавринские, 4 — яп-тикшорские; 5 — обнажение и его номер, 6 — границы слоев.
При анализе полученных данных использовались составленные ранее программы [Enkin, 1994; Попов, 2007; 2008; Chadima, Hrouda, 2006]. При интерпретации данных использовался также тест складки в модификации Ватсона и Энкина [Watson, Enkin, 1993; Enkin, 2003]. Статистика проводилась на уровне штуфов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ Магнитные свойства
Значения скалярных магнитных характеристик: естественной остаточной намагниченности Jn и магнитной восприимчивости Км для пород
р. Кожим представлены в табл. 1. Как видно из гистограмм (рис. 2), большая часть обр
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.