ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2012, № 4, с. 23-37
УДК 550.383
ВЕЙВЛЕТ-АНАЛИЗ ПАЛЕОМАГНИТНЫХ ДАННЫХ. 4. ХАРАКТЕРНЫЕ "КОРОТКИЕ" (0.4-4.5 тыс. лет) ВРЕМЕНА КОЛЕБАНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ВО ВРЕМЯ ИНВЕРСИИ РАННЯЯ ХАРАМИЛЬО И В "СТАЦИОНАРНОМ" ПОЛЕ ХРОНОВ МАТУЯМА И ХАРАМИЛЬО
(ЗАПАДНАЯ ТУРКМЕНИЯ)
© 2012 г. Г. З. Гурарий1, М. В. Алексютин2, Н. М. Атаев3
Геологический институт РАН, г. Москва 2Мутус Либер Инт., Абу-Даби
3НИГРИ, г. Ашхабад Поступила в редакцию 28.12.2010 г.
Показано, что в области характерных времен колебаний от 400 лет до 15 тыс. лет вариации характеристик геомагнитного поля в основном носят случайный характер. Вариации с разным характерным временем проявляются в разные временные интервалы, отражают ускоряющиеся и замедляющиеся процессы. Говорить о существовании преимущественных времен колебаний не представляется возможным. В то же время практически периодические вариации литологических характеристик ясно прослеживаются на вейвлет-диаграммах параметров, отражающих изменение состава (количественного и качественного?) ферримагнитного материала, т.е. изменения условий седиментации, связанные с климатическими колебаниями. Вариации с периодами 5, 8.5 и 13 тыс. лет совпадают с подобными вариациями палеомагнитных данных, вариация с периодом 3.5 тыс. лет наблюдается только в магнитных характеристиках. Можно предположить, что первые отмеченные колебания отражают изменения, вызванные внешними по отношению к Земле причинами, изменение климата с периодом 3.5 тыс. лет обусловлено земными причинами.
Ключевые слова: инверсия, переходная зона, вариации, магнитное поле, вейвлет-анализ.
ВВЕДЕНИЕ
В 2000 и 2002 годах нами были опубликованы результаты изучения "стационарного" геомагнитного поля хрона Матуяма и субхрона Харами-льо и поля во время инверсии Ранняя Харамильо [Гурарий и др., 2000а; 2002] по данным, полученным при палеомагнитных исследованиях осадочных пород разреза Аджидере (рис. 1). В работе [Гурарий и др., 20006] были приведены установленные при этом основные характерные времена колебаний, присутствующих в рядах склонения, наклонения и относительной палеонапряженно-сти стационарных полей до и после инверсии. Результаты, полученные при использовании двух методов — МЕМ и вейвлет-анализа, привели нас к выводу о необходимости использования именно вейвлет-анализа при изучении спектральных характеристик элементов поля. Это обусловлено непостоянством присутствующих в данных рядах колебаний как по их характерным временам, так и по времени их проявления, наличием ускоряющихся и замедляющихся процессов.
В дальнейшем этот вывод был подтвержден результатами детального анализа палеомагнитных
рядов, полученных при изучении поля непосредственно до, после и во время инверсии Ранняя Харамильо (далее — "переходная" зона Матуяма-Харамильо) для "средних" характерных времен колебаний в диапазоне 5—10 тыс. лет [Гурарий и др., 2007]. Отличие результатов этих исследований от выводов, следующих из работ [Бурлацкая,
- 1
- . С X § ( Б. Балхан t ( ^ - ¡2 1 /Копетдаг N. 1 \ , . • Х^^Ашхабад _ИРАН ~Х
58°
100 0 100 300 км
I_I_I_I_I
Рис. 1. Положение разреза Аджидере (треугольник).
1997; Начасова, 1998] потребовали проведения вейвлет-анализа основных археомагнитных рядов напряженности поля и изучения на модельных рядах влияния неравномерной скорости осадкона-копления и перерывов в изучаемых нами толщах пород. Результаты этих исследований полностью совпали с данными, полученными нами при анализе палеомагнитных рядов, подтвердили непостоянство характерных времен колебаний археомагнитных данных по времени их проявления, наличие ускоряющихся и замедляющихся колебаний [Гурарий, Алексютин, 20096]. Они позволили оценить степень неравномерности осадконакопле-ния и продолжительность перерывов, не искажающие существенно получаемые при вейвлет-ана-лизе результаты [Гурарий, Алексютин, 2009а].
В работе [Гурарий и др., 2007] были выявлены практически периодические колебания магнито-минералогических характеристик пород "переходной" зоны, как совпадающие с периодами колебаний характеристик поля, так и не имеющие аналогов в последних. Значительное время их проявления позволило предположить, что изменения магнитных характеристик, связанные с изменением условий осадконакопления, отражают, скорее всего, колебания климата, вызванные как земными (колебания наблюдаются только в магнитных характеристиках), так и внешними (одинаковые колебания магнитных характеристик и характеристик поля) причинами. В данном случае под "земными причинами" мы понимаем присущие Земле как планете колебания погоды и климата (локальные, региональные и глобальные). "Внешние причины" — различные космические воздействия, приводящие к глобальным климатическим изменениям и оказывающие некоторое, весьма слабое влияние на процессы генерации геомагнитного поля.
В связи с этим представляло интерес изучить колебания различных магнитных и палеомагнит-ных параметров пород с меньшими характерными временами и сопоставить их с колебаниями, выделяемыми в детально изученных частях разреза, в которых зафиксировано "стационарное" поле хронов Матуяма и Харамильо.
Именно этому вопросу и посвящена данная статья.
Так как результаты отдельных этапов этого исследования публиковались с большими перерывами во времени, мы считаем полезным напомнить читателям некоторые основные характеристики изучаемого объекта.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изученный разрез расположен в Северо-Западном Копетдаге в 25 км юго-западнее г. Кизыл-Арват (Сердар) по правому борту русла р. Аджиде-
ре (рис. 1). Породы разреза входят в состав крупной моноклинали на южном склоне хребта Ки-зылбурун и падают на юго-запад (Аз. пад. 220°) под углом 55°. Слагающая разрез толща пород позднего плиоцена-эоплейстоцена с угловым несогласием и размывом залегает на миоценовых отложениях (рис. 2). Породы позднего плиоцена содержат солоноватоводную фауну и уверенно относятся к акчагыльскому региоярусу. Вышележащие отложения фауны не содержат, выделяются под названием аджидеринской свиты и относятся к апшеронскому ярусу [Копп, Расцветаев, 1963]. Предыдущие исследования позволили установить, что породы аджидеринской свиты образовались во время хрона Матуяма и в них выделяется магнитозона Харамильо с переходной зоной в ее основании [Гурарий, 1988].
Детально изученная часть разреза, в пределах которой была выделена и изучена переходная зона Матуяма-Харамильо, представляет собой толщу терригенных пород мощностью около 100 м, относящуюся к верхнему апшерону [Невесская, Труби-хин, 1984]. Эта часть разреза состоит из двух самостоятельных осадочных комплексов. Мощности верхнего и нижнего комплексов составляют около 47 м и 53 м соответственно. Оба комплекса содержат базальные горизонты мощностью около 1 м, представленные пачками средне-грубозернистого песчаника с беспорядочно расположенной галькой и гравием вмещающих пород.
В расположенных над базальными горизонтами толщах песчанистых глин, алевролитов и песков выделяются ритмы и пакеты ритмов разного ранга и мощности (от 10 см до десяти и более метров). Нижняя часть разреза сложена, в общем, несколько более тонкозернистыми, верхняя — более грубозернистыми и хуже сортированными породами. Снизу вверх также наблюдается рост песча-нистости внутри каждой толщи. Породы аджидеринской свиты фациально принадлежат к лагунным субаэральным отложениям, формирующим площадные тела линзовидной формы, что выражается в цикличности (несколько уровней) строения разреза и свидетельствует о возможности в них перерывов в осадконакоплении.
Начало разреза — граница пород нижнего и верхнего апшерона. Верхнеашеронские отложения залегают на нижнеапшеронских с перерывом, продолжительность которого можно оценить, только опираясь на палеомагнитные данные. Согласно магнитохронологической шкале [Ве^геп й а1., 1995], в интервале 1.211— 1.201 млн. лет существовал субхрон Кобб Маун-тин. Отсутствие в палеомагнитном разрезе исследуемой толщи отражения этого события и крайне малая вероятность перерывов подобной продолжительности в ее накоплении позволяют предположить, что накопление верхнеапшеронских по-
Стратиграфическая шкала
Палеомагнитная шкала [Ве^геп ег а1., 1995] Млн.
лет
Разрез Аджидере
Наши данные
Древнее 0.99 млн. лет
(нет переходной зоны, ~1.01 млн. лет)
Сплошной отбор ~11500 лет 259 уровней отбора
Переходная зона ~(50000—60000 лет) 1200 уровней отбора
Сплошной отбор ~12000 лет 270 уровней отбора
Моложе 1.201 млн. лет (~1.17 млн. лет)
Граница древнее Кобб-Маунтин (Лр1-Лр2)
1.7 млн. лет, граница между Лк и Лр^. Граница резкая, изменение условий седиментации, низ Лр^ -конгломераты, отсутствует Олдувей.
обратная полярность прямая полярность переходная зона
Рис. 2. Привязка изученных частей разреза Аджидере к стратиграфической и палеомагнитной шкалам. Показаны интервалы разреза, изученные с различной детальностью.
род в разрезе Аджидере началось не раннее 1.2 млн. лет тому назад. Кровля нижней части разреза примерно совпадает с нижней границей маг-нитозоны Харамильо, т.е. ее возраст соответствует 1.07 млн. лет. Размыв в кровле нижней толщи (если он был) вряд ли был значительным, о чем свидетельствуют данные, полученные нами при послойном детальном изучении этой части разреза в процессе отбора образцов из переходной зоны. Кровля верхней толщи практически совпадает с верхней границей магнитозоны Харамильо, т.е. имеет возраст около 0.99 млн. лет. Переходная зона на границе Харамильо-Матуяма отсутствует (перерыв в осадконакоплении?).
Из сказанного следует, что средние скорости осадконакопления нижней и верхней частей разреза были приблизительно равны и составляли примерно 0.5 м/тыс. лет.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Отбор палеомагнитных образцов и их лабораторное изучение
Палеомагнитные образцы были отобраны из пород позднего апшерона со средним интервалом примерно 0.5 м, из двух участков в пределах хро-нозон Матуяма и Харамильо (примерно 6-метровых частей разреза в каждом случае) и из "переходной зоны" Матуяма-Харамильо был проведен сплошной отбор образцов. В намагниченности образцов "переходной зоны" зафиксированы характе
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.