УДК 550.384
ПАЛЕОНАПРЯЖЕННОСТЬ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В МЕЛУ (ПО МЕЛОВЫМ ПОРОДАМ МОНГОЛИИ)
© 2011 г. В. В. Щербакова1, Д. В. Коваленко2, В. П. Щербаков1, Г. В. Жидков1
Геофизическая Обсерватория "Борок" филиал ИФЗ РАН, п. Борок, Ярославская обл.
E-mail.valia@borok.yar.ru 2Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, г. Москва
E-mail.dmitry@igem.ru Поступила в редакцию 07.06.2010 г.
На представительной коллекции меловых пород Монголии изучены магнитные свойства пород, определены палеонаправления и палеонапряженность Ндр геомагнитного поля. Характеристическая компонента МКМ образцов выделяется в температурном интервале от 200 до 620-660°С. Определение Ндр выполнено по методике Телье-Коэ, с соблюдением всех современных требований к надежности результатов такого рода. Сравнение доступных в мировой литературе данных о палеона-пряженности по меловому суперхрону и миоцену свидетельствует в пользу гипотезы о наличии обратной корреляции между средней величиной палеополя и частотой инверсий. Одновременно с ростом средних значений заметно возрастает и дисперсия величин УОМ. Высказывается предположение, что видимый рост средней величины УОМ в суперхроне обусловлен фактически большей вариабельностью величин УОМ в этом периоде по сравнению с миоценом.
ВВЕДЕНИЕ
Знание характеристик геомагнитного поля в геологическом прошлом необходимо не только для развития теории геодинамо, но и для понимания других геофизических процессов, происходящих во внутренних оболочках Земли. Но построение достоверной картины поведения геомагнитного поля в геологическом прошлом, его основных временных характеристик — палеонапряженности Ндр и палео-направлений — все еще далеко от завершения.
Около тридцати лет тому назад была высказана гипотеза MDL (Mesozoic Dipole Low), которая состояла в том, что в течение большей части мезозоя величина геомагнитного поля была низкой [Большаков, Солодовников, 1983; Prevot et al., 1990]. Согласно этой гипотезе, в тот период соответствующее значение виртуального дипольного момента (VDM) составляло менее половины от современного значения. Этот вывод был подтвержден в последующей работе [Perrin, Shcherbakov, 1997], где был выполнен статистический анализ всего блока данных по мезозою, представленных на то время в мировых базах данных (МБД) по палеонапряженности (http://www. ngdc.noaa.gov/geomag/paleo.shtml; http:// www.brk. adm. yar.ru/palmag/index.html).
Существующие МБД постоянно обновляются и пополняются новыми публикуемыми определениями напряженности древнего геомагнитного поля Нр и соответствующих им значений VDM. Так, за последнее десятилетие опубликован ряд работ [Tar-duno et al., 2001; Goguitchaichvili et al., 2002; Tauxe, Staudigel, 2004; Tarduno, Cottrell, 2005 и др.], в кото-
рых получены достаточно высокие значения VDM в мезозое. На этом основании авторы этих работ отвергают гипотезу MDL и, наоборот, постулируют существование в мезозое высокого, сравнимого с современным, палеополя. Заметим, что эти выводы базируются, прежде всего, на данных, полученных авторами. С другой стороны, в настоящее время достоверными считаются значения Hw, полученные методом Телье с обязательным выполнением проверочных нагревов (процедуры "check-points"). Это условие резко уменьшает число определений Ндр, пригодных для анализа. В частности, из-за отсутствия указаний на выполнение процедуры "checkpoints" в работах А.С. Большакова и Г.М. Солодов-никова, при анализе игнорируется огромный блок данных, полученных этими авторами в 60-90-е годы ХХ века.
В этой связи был выполнен ряд работ [Heunemann, 2004; Щербакова и др., 2005; 2008; Shcherbakova et.al., 2009], где проводились повторные исследования по определению палеонапряжен-ности на тех разрезах, на которых работали А.С. Большаков и Г.М. Солодовников. Все результаты, полученные в цитированных работах с соблюдением всех современных требований к их надежности, подтверждают определения Hw, опубликованные А.С. Большаковым и Г.М. Солодовниковым. Имея это в виду, при анализе МБД всюду далее мы будем принимать в расчет определения VDM, полученные только методом Телье, но без обязательного выполнения процедуры "check-points" (если не оговорено обратное).
При выполнении этих условий, проследим эволюцию взглядов на величину поля отдельно в мелу и, в особенности, в меловом суперхроне (CNS или Джалал). Напомним, что суперхроном называют аномально длительный по времени интервал, в течение которого отсутствуют инверсии, и земное поле сохраняет свою полярность. Так, согласно магнито-стратиграфической шкале [A Geologic ..., 2005], CNS существовал в период 83.3— 125 млн. лет тому назад. В 1997 году, на момент опубликования обзора [Per-rin, Shcherbakov, 1997], в мелу было 112 определений Нр, из них 74 относились к суперхрону. При этом средние значения VDM в мелу и в CNS равнялись 4.57 х 1022 Ам2 и 4.76 х 1022 Ам2 соответственно, что почти вдвое меньше современного значения VDM0= 7.9 х 1022 Ам2 [Щербаков, Сычева, 2009]. Собственно, доминирование столь низких значений VDM и привело к гипотезе MDL.
Однако, за последние годы в мелу был получен целый ряд новых определений методом Телье, так что на настоящий момент в МБД для этого геологического периода имеется уже 346 определений Нр, из них 253 — в суперхроне. Средние значения VDM в мелу и в CNS составляют (5.56 ± 0.2) х 1022 Ам2 и (5.87 ± 0.2) х 1022 Ам2 соответственно. Как видно, они заметно приблизились к современному значению VDM по сравнению с тем, что имелось на 1997 год. Следует отметить также высокий размах значений VDM, представленных в МБД для этого временного периода — данные варьируют от 0.9 до 19 х 1022 Ам2, что говорит об очень высокой изменчивости палеополя на геологических масштабах времени.
В связи с существованием суперхронов, в современных моделях геодинамо и компиляциях данных по палеонапряженности часто обсуждается возможность существования корреляции между величиной палеонапряженности Ндр и частотой инверсий. В частности, в работах [Loper, 1986; Larson, Olson, 1991] предсказывается, что как при входе в суперх-роны спокойного поля, так и при выходе из них интенсивность VDM должна изменяться, вопрос заключается лишь в том, в какую сторону происходят эти изменения.
К сожалению, анализ величин VDM в мелу, представленных в МБД, не позволяет проверить эти гипотезы [Щербаков и др., 2008]. Недостаточно высокая плотность определений VDM и особенно большой разброс этих значений не дают возможности однозначно ответить, какой — высокой или низкой — была напряженность внутри суперхрона, росла она или уменьшалась на его границе и/или в окрестности интервала его существования. Более того, заключения разных авторов, сделанные из анализа имеющихся определений VDM, противоречат друг другу. Как упоминалось выше в работах [Большаков, Солодовников 1981а; 1981б; Prevot et al., 1990] и др. считают, что палеополе во время мелового
суперхрона было ниже современного по крайней мере в два раза. В работе [Солодовников, 2001] утверждается, что при исследовании более 60 лавовых потоков разреза Берд в Азербайджане (стратиграфический возраст 83—86 млн. лет) им прослежен рост Нр с низкого значения внутри CNS на высокое — на его верхней границе. В работах [Tarduno, Cottrell, 2005; Tauxe, Staudigel, 2004], наоборот, отстаивается гипотеза, что высокое значение VDM внутри CNS сменяется низким за его пределами. Заметим, что этот их вывод базируется на анализе ограниченного круга данных, полученных, в основном, самими авторами. В то же время в других работах [Prevot et al., 1990; Pick, Tauxe, 1993; Goguitchaich-vili et al., 2004] приводятся аргументы в пользу гипотезы об отсутствии связи между величиной VDM и частотой инверсий
Очевидно, что получение новых достоверных значений Нр и соответствующих им VDM, подкрепленных абсолютными определениями возраста и исследованием палеонаправлений, остается крайне актуальной задачей. В данной работе представлены результаты подробных палеомагнитных экспериментов на меловых породах Монголии. На коллекциях образцов, возраст которых 110 ± 5 и 125—134 млн. лет, подробно изучены магнитные и термомагнитные свойства пород, выполнены определения палеона-правлений, получены достоверные значения палеонапряженности Н, и соответствующих им VDM. Коллекция отбиралась сотрудниками ИГЕМ РАН с целью подробных палеомагнитных исследований. Выяснилось, что образцы сохранили первичную намагниченность, в большинстве случаев практически одно-компонентную. Значительная часть этой коллекции была передана в лабораторию древнего магнитного поля Геофизической Обсерватории "Борок" ИФЗ РАН для проведения экспериментов по определению палеонапряженности.
ГЕОЛОГИЯ И ОБЪЕКТЫ
ПАЛЕОМАГНИТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Палеомагнитные исследования мезозойских геологических комплексов Монголии проводились для выяснения пространственного распространения аномальной мантии, с которой связано формирование Центрально-Азиатской провинции внутрип-литного магматизма. Центрально-Азиатская внут-риплитная вулканическая провинция включает Центрально-Алданскую, Западно-Забайкальскую, Южно-Байкалькую, Южно-Хангайскую, Восточно-Монгольскую и Даригангскую вулканические области, каждая из которых автономна пространственно и структурно [Ярмолюк и др., 1995]. Развитие областей было многоэтапным. Магматические проявления того или иного этапа пространственно локализованы, что позволяет выделять в строении областей разновозрастные ареалы магматизма. Па-леомагнитные образцы отбирались из раннемело-
1 Ч -
-- 5 + 'б
'С...... *
0 50 100 150 км
1_I_I_I
«т.
itaflnffibtfH^'
Ч
44°
42°
100° 102° 104° 106° 108°
Рис. 1. Схема распространения мезозойских и кайнозойских внутриплитных магматических комплексов Монголии [Tectonic, ..., 2001]. 1—7 — Комплексы изверженных пород: 1 — эоцен-голоцен, 2 — плиоцен, 3 — средний миоцен, 4 — поздний олигоцен — ранний миоцен, 5 — палеоцен—эоцен, ранний олигоцен, 6 — поздний мел, 7 — поздняя юра-ранний мел; 8 — границы орогенных структур; 1-6: Опробованные толщи — 1-3 — толщи с возрастом 110 млн. лет. На врезке: ч
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.