УДК 550. 384
ПАЛЕОНАПРЯЖЕННОСТЬ И ПАЛЕОНАПРАВЛЕНИЕ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В СРЕДНЕМ МИОЦЕНЕ ПО ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКИМ
ВУЛКАНИТАМ ПРИМОРЬЯ
© 2010 г. В. В. Щербакова1, В. П. Щербаков1, Ю. С. Бретштейн2, Г. В. Жидков1
1 Геофизическая обсерватория "Борок" филиал института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН,
г. Борок, Моск. обл. e-mail: shcherb@borok.adm.yar. ru 2Институт тектоники и геофизики ДВО РАН, г. Хабаровск, Поступила в редакцию 16.09.2009 г.
Представлены результаты комплексного исследования представительной коллекции среднемиоцено-вых базальтоидов возраста 12.4—10.0 млн. лет, слагающих вулканические покровы Шуфанского и Сов-гаванского вулканических плато, — объекты Николо-Львовск (НЛ) и Сов. Гавань (СГ). Рекогносциро-вочно изучены также реликты отдельных вулканических построек в пределах Западного и Восточного Сихотэ-Алиньских вулканических поясов — объекты Шишловский, Малышево, Труженик. Установлена близость основных петрологических и магнитных свойств эффузивов указанных ареалов. Проведена температурная чистка образцов, определены координаты палеомагнитного полюса: Л = 190.2° в.д., Ф = = 71.3° с.ш. для базальтов НЛ и 180.4° в. д., Ф = 71.9° с.ш. для объекта СГ, которые хорошо согласуются с данными для близких по возрасту эффузивных пород по другим регионам Евразии. На представительной коллекции образцов обозначенных объектов получены достоверные определения палеонапряжен-ности Н методом Телье. Соответствующие значения виртуального дипольного момента (VDM) по величине почти в два раза ниже его современного значения. Анализ определений VDM в миоцене, представленных в мировой базе данных, указал на низкую среднюю величину поля в миоцене = 5.06 х 1022 Ам2, но с высокой дисперсией ст = 2.13 х 1022 Ам2. Близость значений VDM в миоцене, где наблюдаются частые инверсии, и в мелу, в меловом суперхроне, говорит в пользу гипотезы об отсутствии корреляции между величиной VDM и частотой инверсий.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время имеется целый ряд факторов, которые затрудняют проведение качественного анализа и получение надежных заключений об эволюции палеонапряженности (Нр) геомагнитного поля в геологическом прошлом. Прежде всего это относится к недостаточности количества определений Ндр, удовлетворяющих современным требованиям к их достоверности. Основной массив данных имеет только стратиграфическую оценку возраста, что вносит значительную неопределенность в расстановке их по шкале времени. По всей временной шкале наблюдается большая дисперсия величин Ндр и соответствующих им значений виртуального дипольного момента (УОМ). Именно эти причины объясняют тот факт, что анализ существующих мировых баз данных по палеонапряженности (МБД) [Ретп, ВИсИегЬакщ 1997; ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/seg/pot-Ш/ра1ео.Ьт1; Щербаков и Сычева 2006; http://www-brk.adm.yar. ru/pa1mag/index.htm1], который проводился различными авторами с целью выделения общих характеристик в поведении геомагнитного поля, не позволяет сделать однозначные выводы.
Все обозначенные выше проблемы относятся и к миоцену. На этот временной период (5—23 млн.
лет), согласно МБД [http://wwwbrk.adm.yar.ru/pa1-mag/index.htm1], из общей массы более 3500 определений УОМ приходится около 430 (без селекции данных). Среди них имеются единичные очень высокие значения УОМ > 20 х 1022 Ам2, остальные распределяются широкой полосой в пределах (0.1—12) х х 1022 Ам2, — при современном значении УОМ ~ 8 х х 1022 Ам2. Однако, после селекции данных с применением минимальных критериев надежности, использованных в работе [Репт, Shcherbakov, 1997], согласно которым: а) учитываются только определения Нр, полученные по методу Телье [1^1^, 1959]; б) число образцов для расчета УОМ должно быть не менее трех, в) относительная ошибка определения УОМ не должна превышать 15% (критерий внутренней сходимости), — из 430 значений остаются всего 82. Ниже будут обсуждаться только эти данные. За исключением единичных величин порядка (10—12) х 1022 Ам2, основной массив отсепарированных значений УОМ находится в интервале (3—8) х 1022 Ам2. Среди них 23 определения, опубликованные Солодовниковым [1999], получены по большому массиву данных на коллекциях пород из Исландии, Армении и Приморья. За исключением единичных значений УОМ (посчитанных с учетом указанных в статье палео-
наклонений) = (2.55 и 5.28) х 1022 Ам2, остальные меняются в пределах (4—4.8) х 1022 Ам2. Автор пишет: "На основании результатов по определению Нр можно сделать вывод, что в исследованном временном интервале (олигоцен-миоцен) палеонапряжен-ность геомагнитного поля была низкой и составляла примерно половину ее современного значения". Далее, сопоставляя эти результаты со своими же определениями Нр по эоцену [Солодовников, 1998], автор делает следующий вывод: "...с достаточной степенью надежности можно считать, что, начиная со среднего эоцена и по миоцен включительно, Ндр была существенно меньше современной." [Солодовников, 1999].
Между тем, массив данных по миоцену за последнее десятилетие заметно вырос. В работах [Go-guitchaichvili et al., 2000; 2002; 2003] представлены 12 новых определений VDM по коллекциям пород Мексики, их значения лежат в пределах (8.53—5.9) х х 1022 Ам2. [Riisager, Perrin, 2000] на обожженных контактах двух объектов из Центрального французского массива возрастом 9.46 и 13.55 млн. лет получили VDM = 7 х 1022 и VDM = 2.3 х 1022 Ам2, соответственно. Опубликован ряд значений VDM в пределах значений (1.6—7.4) х 1022 Ам2 по вулканитам юго-восточной Испании [Carlo-Rathert et al., 2009]; (2—9.4) х 1022 Ам2 по лавам Gran Canaria и вулканитам Тенерифа [Leonhardt et.al., 2000; Leonhardt, Sof-fel, 2000; 2006]; (2.4-5.4) х 1022 Ам2 по лавам Монголии [Shi, еt al., 2002] и др. Имеется также колонка из 13 значений VDM = (11.5-4) х 1022 Ам2, полученных на породах Steen Mountain (Oregon) [Prevot et al., 1985]. Ряд определений сделан по подводным базальтам [Juarez et al., 1998; Selkin, Tauxe, 2000; Tauxe et al., 2004].
Уже отмечалось ранее [Щербакова и др., 2008; Shcherbakova et al., 2008], что в настоящее время огромный массив определений палеонапряженно-сти А.С. Большакова и ГМ. Солодовникова ставится под сомнение. В последнее десятилетие резко ужесточились критерии надежности к данным по Нр к публикации принимаются, как правило, только те работы, где в методику Телье обязательно включен ряд дополнительных нагревов до более низких температур (процедура pTRM-check). Поскольку работы А.С. Большакова и Г.М. Солодовникова, к сожалению, этому критерию не удовлетворяют, то зачастую при анализе данных по палео-напряженности их результаты игнорируются, а без их учета картина поведения палеополя в миоцене становится намного более неопределенной.
Сделанный выше краткий обзор новых определений VDM показывает, что на сегодняшний день по миоцену в МБД представлены значения VDM, которые заметно отличаются от средней величины ~4.3 х 1022 Ам2, обозначенной Солодовниковым, [1999], — как выше, так и ниже ее. Эти данные входят в определенное противоречие с выводами Солодов-
никова, что делает невозможным в настоящее время делать категорические выводы о величине па-леополя в миоцене. Следует подчеркнуть также, что этот геологический период вызывает особый интерес, поскольку в это время наблюдается высокая частота инверсий [Палеомагнитология, 1982], а вопрос о возможной связи величины геомагнитного поля и частоты инверсий является одним из наиболее обсуждаемых в геомагнетизме. Поэтому получение новых определений Нр, удовлетворяющих современным требованиям качества, на породах, имеющих абсолютную датировку возраста, представляет очевидный интерес. При этом одной из задач работы было сравнение наших результатов с данными работы [Солодовников, 1999], полученными, в частности, по близким районам Дальнего Востока.
В настоящей работе представлены результаты комплексного исследования представительной коллекции позднекайнозойских вулканитов Приморья. Для отдельных точек отбора имеются абсолютные определения возраста. Изучены магнитные и петро-магнитные свойства пород, выполнено определение палеополюсов и палеонапряженности. Предварительные результаты исследований петрофизических и, в меньшей степени, палеомагнитных характеристик отобранных вулканитов опубликованы ранее [Бретштейн, 1988; 2009; Вгей^ет, 1988; 1991].
В данной статье излагаются результаты, связанные преимущественно с тремя районами отбора -Николо-Львовск (НЛ), Сов. Гавань (СГ) и вулкан Шишловский, где получены статистически обоснованные определения Ндр.
ГЕОЛОГИЯ И ВОЗРАСТ ПОРОД
Шуфанское и Совгаваньское базальтовые плато средне-миоценового возраста представляют собой структурно-фациальные элементы Западного и Восточного Сихотэ-Алиньских вулканических поясов Сихотэ-Алиньской складчатой области и располагаются соответственно в юго-западной и северо-восточной части Приморья — рис. 1. Шуфанское плато формируют слабо вытянутые овальные вулканические покровы, заполняющие преимущественно кайнозойские тектонические депрессии и другие понижения миоценового рельефа, которые налегают на угленосные отложения эоцен-олигоценового, олигоценового или нижнемиоценового возраста. Эти покровы, в свою очередь, перекрыты более молодыми плиоценовыми лавами. Совгаваньские базальтовые покровы несогласно налегают на поздне-меловые-палеоцен-эоценовые терригенно-вулкано-генные комплексы, надстраиваясь относительно маломощными горизонтами четвертичных базальто-идов.
Нами изучались вулканические толщи, расположенные непосредственно в северной части Шуфан-ского плато (к востоку от села Ново-Никольское,
Рис. 1. Схема расположения районов исследования. 1 — Николо-Львовск, 2 — Советская Гавань, 3 — Труженик, 4 — Шишловский, 5 — Малышево. Заштрихованы вулканические ареалы Шуфанского (А) и Совгаванского (Б) плато.
объект Николо-Львовск) и в прибрежной части Татарского пролива (в районе г. Советская Гавань). Третья точка — вулкан Шишловский — относится к западной ветви вулканического пояса, в отличие от совгаваньских базальтов, расположенных практически на той же широте, но в прибрежной (восточной) части пояса.
Объекты состоят из с
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.