Сухуми
российская федерация
турция
>—' (
* армения
азербайджан
Рис. 1. Основные тектонические единицы территории Грузии. Цифры у точек обозначают номера сайтов, где проводился отбор образцов.
штуфов - всего 530 штук. Отбор и ориентировка штуфов производились по стандартной методике [Храмов и др., 1982]. Возраст опробованных пород определялся стратиграфически [Гугушвили, 1968]. На образцах всех сайтов выполнен комплекс экспериментов по изучению магнитных свойств пород, определению палеонаправлений и палеонапряженности. Новые определения Ндр получены по 4 сайтам.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
Ниже приводится краткое геологическое описание сайтов 12, 14, 15, 16, по которым получены определения палеонапряженности, удовлетворяющие современным критериям надежности; подробное геологическое описание см. [Асанидзе
и др., 2007]1.
Сайты 12, 14-16 принадлежат вулканогенно-осадочной свите Мтавари, которая находится на западной и северо-западной окраинах Дзируль-ского выступа (рис. 1). Здесь меловой вулканизм проявлен от альбского до кампанского времени и представлен двумя фациальными типами пород. Первый представлен, в основном, известково-ще-лочными пирокластитами и лабрадоровыми туфами альб-сеноманского возраста, второй - ще-лочно-базальтовой ассоциацией турон-сантонско-го возраста [Гугушвили, 1968].
1 Асанидзе Б.З., Адамия Ш.А., Тотелишвили И.Г., Табагуа-Хабурзания И.А., Одикадзе Н.Ш. Территория Грузии и сопредельных стран в позднемеловое время. 2007. В печати.
В ущельях рек Цхенисцкали, Чишура и Сабане-ла свита Мтавари начинается с нижнетуронских известняков и далее вверх продолжается вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами. Здесь она сложена пикрит-базальтами, анальцим-оливиновыми базальтами, трахибазальтами, трахитами и фонолитами. Базальтовые породы представлены лавовыми потоками, трахиандезиты и трахиты - пирокластолитами, а фонолиты - жильными телами. Наряду с вулканогенными, в составе свиты участвуют карбонатные породы, представленные пачками и линзами известняков мощностью от нескольких сантиметров до десятков метров. В них часто присутствуют остатки микрофауны [Гугушвили, 1968; Гамбашидзе, 1979]. В ущельях рек Чишура и Сабанела и их притоков свита Мтавари представлена чередованием (снизу вверх) покровов оливиновых базальтов и пачками известковистых туфов, туфоизвестняков, ту-фобрекчий. В низах присутствуют силлы пикрит-базальтов.
Сайт 12 находится в ущелье реки Чишура, где обнажен сравнительно свежий по виду силл пикрит-базальтового состава. Опробованы магматические породы и обожженные в экзоконтактовой части из-вестковистые породы, а также захваченные и обожженные лавой известковистые породы. Сайты 14, 15, 16 расположены в ущелье р. Цхенисцкали. В сайте 14 опробованы обломки базальтовых пород из пачки туфобрекчий и лавовый поток мощностью примерно 20 м, который перекрывает эти туфо-брекчии и лежащие над ними туфопесчаники. В
Рис. 2. Температурные кривые 4(Т) Для серии последовательных нагревов до температур Т; цифры 1-10 у кривых указывают верхние температуры нагревов Т : (100, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700)°С соответственно; (а) -образец 227, сайт 14; (б) - образец 264, сайт 15.
сайте 15 штуфы отбирались из магматического тела, которое имеет форму силла мощностью примерно 5 м и обжигает вмещающие известкови-стые породы сантонского возраста. Свежие по виду штуфы отобраны из средней части силла, а также из его экзо- и эндоконтактовых участков. В сайте 16 отбор сделан из магматических пород и из обломков лавовых пород из верхнележащей пачки туфобрекчии.
МАГНИТНАЯ МИНЕРАЛОГИЯ
Значения естественной остаточной намагниченности (№КМ) меняются в пределах (1-10) А/ш, фактора Кенигсбергера (Оп = ЖМ/кНлаб) - (0.15) (Нлаб - лабораторное магнитное поле, здесь Нлаб = 50 мкТ), магнитная восприимчивость к = = (5-6) х 10-2 ед. СИ.
Термомагнитный анализ (ТМА) пород, проводившийся для оценки термической стабильности образцов и их температур Кюри Тс, включал изучение температурного поведения намагниченности насыщения У8, остаточной намагниченности насыщения и №КМ(7). При исследовании и 3Г8 на магнитных весах снимались серии кривых JSl(T) и Jrsl(T) при последовательных нагревах образцов до возрастающих температур Т (50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700)°С, внешнее магнитное поле Н равнялось 45 мкТ.
В поведении кривых Js(T) прослеживаются общие черты, которые свидетельствуют о сходных свойствах пород указанных сайтов. Как правило,
образцы проявляют высокую стабильность к нагревам до температур (300-350)°С, но при нагревах до более высоких температур в них обнаруживаются значительные изменения ферримаг-нитных минералов (рис. 2). При нагревах до 350°С (то есть в области минералогической стабильности изучаемых пород) форма кривых ^(Т) меняется с выпуклой (Т < 200°С) на вогнутую (Т > > 200°С) без ярко выраженного перегиба (кривые 1 и 2). Это означает, что магнитные минералы в исследованных образцах весьма неоднородны по составу, температуры Кюри отдельных зерен заметно разнятся и лежат в широком интервале (200-350)°С. Такая картина обычна для титано-магнетитов. Разброс Тс может быть связан как с неоднородностью состава титаномагнетитов (величины х) отдельных зерен внутри образца, так и с различной степенью их однофазного окисления в природных условиях.
Поскольку титаномагнетиты нестабильны в условиях избытка кислорода, то при последующих нагревах до 350°С и выше в породах развивается процесс однофазного окисления и/или распада, что в наших экспериментах отражается на поведении кривых Js(Т) (рис. 2). При этом прослеживается два типа изменений. Для первого из них (рис. 2а) характерен первоначальный спад интенсивности Js (кривые 3 и 4) с одновременным увеличением Тс. Второй тип изменений (рис. 26) демонстрирует рост ^ и Тс при каждом последующем прогреве до Т > 350°С. Судя по такому поведению Js(Т), можно предполагать, что исследованные породы (сайты
12, 14-16) за время их существования не претерпели значительных изменений, кроме, возможно, некоторой маггематизации, т.е. породы сохранили свой первоначальный минералогический состав и, соответственно, древнюю намагниченность, и, таким образом, они могут считаться пригодными для палеомагнитных работ [Merrill, 1975; Гапеев, 1997].
Отметим, что ТМА по Js(T) дает сведения о магнитных свойствах крупных зерен магнитных минералов в образце. Нас, однако, в первую очередь интересует минералогический состав и свойства зерен - носителей остаточной намагниченности и, в особенности, NRM. Для этих целей здесь использован ТМА Jrs(T) и NRM(T).
Подчеркнем, что в экспериментах с Jrs, после каждого цикла (нагрев до T - охлаждение до комнатной температуры T0) образец снова помещался в сильное магнитное поле, так что каждая следующая термокривая Irsi(T) снималась на вновь созданной Jrs. Как видно из рис. 3, температуры Кюри, определенные по Jrs(T) и NRM(T), распределены, в основном, в том же диапазоне температур (200-350)°С, который был определен и по Js(T). Вместе с тем необходимо заметить, что у ряда образцов термокривые Jrs(T) и NRM(T) тянутся за пределы этого интервала, что указывает на присутствие мелких зерен с более высокими Tc, вплоть до магнетитовых (рис. 3г). Обращает на себя внимание, что кривые Jrai(T), снятые при последовательных нагревах до T: (150, 200, 300, 400)°С, практически повторяют друг друга, в то время как снятые по аналогичной процедуре кривые Jsi(T) иногда заметно отличаются друг от друга уже при нагревах до T ~300°С (рис. 2). Одной из причин упомянутого различия является то, что в экспериментах с Jrs сильное внешнее магнитное поле Н включается только при создании намагниченности, далее запись величины Jrsi(T) при нагреве образца до Tt и охлаждении его до T0 ведется в нулевом поле. Напротив, в опытах с Is, при нагреве образцов в интервале (T0, T), сильное внешнее поле присутствует постоянно, так что новообразование и/или трансформация магнитных минералов в породах происходят при его постоянном воздействии.
РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕРМОЧИСТКИ
Лабораторные палеомагнитные исследования и первичная обработка результатов выполнялись в палеомагнитных лабораториях Института физики Земли РАН (г. Москва) и КИМС (г. Тбилиси). Температурная чистка велась с интервалом (30-50)°С вплоть до ~600°C, т.е. до полного разрушения NRM образцов, число шагов было не менее 14. В экспериментах использовались немагнитные печи с четырехслойным экраном пермаллоя, величина некомпенсированного поля внутри них - не более 10 нТ. Измерения остаточной намагничен-
ности проводились на спин-магнитометре JR-4, установленном внутри колец Гельмгольца. Обработка измерений выполнялась с помощью пакета программ [Enkin, 1994]. Для выделения компонент намагниченности использован метод PCA [Kirschvink, 1991]. При интерпретации палеомагнитных данных использовалась программа GMAP [Torsvik, 1999].
Компонентный состав вектора NRM у образцов данной коллекции достаточно простой. На диаграммах Зийдервельда практически всегда прослеживается вторичная низкотемпературная компонента, которая разрушается нагревами до (100-150)°С. Характеристическая (ChRM) компонента NRM, по которой проводилось определение палео-направлений и палеонапряженности, вполне уверенно выделяется, начиная от температур (100-150)°С, и сохраняет свое направление до (300-400)°С, а в отдельных случаях и до 500°С (до полного разрушения NRM образцов).
Для доказательства первичности ChRM привлекались также полевые тесты складок, обломков, обожженных контактов и обращения. Анализ данных тестов говорит в пользу первичности исследуемой ChRM. Подробные анализ тестов и изложение палеомагнитных результатов даны в статье [Асанидзе и др., 2007]. Здесь мы используем полученные по сайтам 12, 14-16 средние значения палеонаклонений при расчете VDM.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАЛЕОНАПРЯЖЕННОСТИ
Описание экспериментов. Все исследования минералогических свойств образцов и определение на них палеонапряженности проводились в лаборатории древнего геомагнитного поля Геофизической Обсерватории "Борок" филиала ИФЗ РАН. Подробное описание аналогичны
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.