Введение к работе
-<Л/ #
Актуальность проблемы
Революция 1960-х годов в науках о Земле изменила наш взгляд на Землю. Ныне мы представляем Землю некоей динамической системой континентальных и океанских литосферных плит с частым изменением относительных движений, которые являются в значительной степени ответственными за структурное развитие Земли Палеомагнетизм обеспечивает основные количественные данные о прошлом местоположении континентов и океанских плит Кроме того, палеомагнетизм обеспечил уточнение стратиграфических корреляций и геохронологических калибровок в зонировании морских и сухопутных окаменелостей. Эти геохронологические успехи сыграли свою роль в выяснении закономерностей биологического развития.
Традиционный метод палеоопределений основан на том, что в течение своего формирования горные породы приобретают естественную остаточную намагниченность (J„) в направлении геомагнитного поля (ГМП) времени и места их образования. Таким образом, определив направление естественной остаточной намагниченности горной породы, можно сделать вывод о направлении ГМП времени ее образования. Этот метод при всех своих достоинствах имеет существенные pie достатки стабильность естественной остаточной намагниченности во времени, т е продолжительность палеомагнитной памяти горных пород, не превышает нескольких сот миллионов лет. Это, очевидно, делает проблематичным палеомагнетизм докембрия. Кроме того, при формировании ориентационной намагниченности осадочных пород имеет место эффект занижения наклонения тгой намагниченности по сравнению с наклонением поля осаждения.
Более стабильной во времени а также более устойчивой по отношению к различным физическим воздействиям является такая характеристика магнитного состояния горных пород, как магнитная анизотропия (МА). Поскольку первичное намагничивание осадочной породы в процессе седиментации приводит к образованию и соответствующей компоненты МА (ориентационной компоненты), можно утверждать, что МА сама по себе несет палеомагнитную информацию Кроме того, ориентационная компонента МА осадочных пород не несет в себе ошибки наклонения. Задача палеомагнитных определений, основанных на изучении МА горных пород, заключается в том, чтобы выделить из полной МА породы интересующую нас палеоинформативную компоненту и определить направление ДГМП.
В настоящей работе развивается практический метод палеоопределений, основанный на анализе МА осадочных горных пород (метод МА) Этот метод для фанерозойских отложений может стать дополнением к традиционному палеомагнитному методу (особенно если учесть, что он не дает ошибки наклонения палеополя), а для докембрийских осадочных пород - единственным способом провести корректные палеоопределения Таким образом, развитие и внедрение в палеомагнитную практику метода МА, которым посвящена диссертация, является, несомненно, актуальной задачей
Цель работы
Изучение палеоинформативных свойств МА осадочных горных пород с целью і'осгроения и физического обоснования метода, позволяющего получать
С.-Пстерб* ,-гг
ТОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ з БИБЛИОТЕКА С.-Петербург
ОЭ гообактУ/І"
палеомагнитную информацию на основе характеристик МА осадочных пород Исследование границ применимости разрабатываемого метода при различных условиях осадкообразования.
Основные задачи работы
В круг задач настоящего исследования входило изучение закономерностей формирования МА осадочных горных пород, развитие метода вращательных моментов и методики сферического гармонического анализа, а также исследование вопроса о фаницах применимости этих методов при различных условиях осадкообразования и возможных альтернативных путях решения возникающих проблем. А именно:
-
Выяснение причин менее высокой кучности осей ориентационной МА по сравнению с кучностью намагниченности.
-
Исследование причин зависимости кучности результатов палеоопределений от характеристик палеополя.
3. Разработка и обоснование критериев отбора коллекций образцов для
возможности исследования их методом МА.
-
Исследование механизмов формирования МА в полях осаждения с крутыми наклонениями.
-
Развитие метода МА до возможности разложения функции энергии МА на три сферических гармоники.
-
Экспериментальное исследование вклада третьей гармоники в энергию полной МА.
7 Разработать и внедрить корректную методику осадкообразования в лабораторных условиях для получения осадков, максимально приближенных по своим свойствам к естественным осадочным породам.
-
Исследовать возможности повышения точности палеоопределений за счет усовершенствования методики измерения кривых вращагельных моментов.
-
Главная задача. - Изучение механизмов формирования МА в осадочных торных породах. Получение информации о направлении древнего геомагнитного поля на основе характеристик МА.
Научная новизна работы
-
Изучен процесс формирования МА в осадках, созданных в вертикальном и близких к вертикальному полях.
-
Разработаны и внедрены методики создания искусственных осадков большой площади, по условиям осадкообразования максимально приближенных к естественным.
3. Расширены теоретические основы и методическая база метода МА, в
результате чего стало возможным учесть вклад третьей сферической гармоники в
энергию МА с целью более полного анализа.
-
Предложена методика исследования компонент МА осадков по отдельности, и экспериментально показана эффективность такой методики.
-
Исследован вопрос о фаницах применимости метода МА, в результате чего были сформулированы критерии корректной работы метода МА, а также обнаружены важные закономерности в процессе образования МА осадочных пород на постседиментационном этапе.
Практическая ценность
-
Предложены, реализованы и экспериментально проверены методики создания искусственных осадков с заданными магнитными свойствами.
-
Изучены процессы и закономерности формирования МА осадочных пород, проанализированы возможности разделения МА на плоскостную и палеоинформативную ориентационную компоненты. Показана консервативность плоскостной магнитной анизотропии для осадков, имеющих одинаковый состав, но осажденных в разных магнитных полях.
-
Разработан метод МА, позволяющий выполнять палеомагнитные определения на основе магнитной анизотропии осадочных пород, показавший свою применимость, подтвержденную на большом объеме искусственных осадков.
На защиту выносятся:
1. Метод магнитной анизотропии (метод МА) для выполнения палеомагнитных
определений на основе исключительно характеристик МА осадочных горных пород
Метод МА может явиться дополнением к традиционному способу палеоопределений
для пород фанерозоя и позднего протерозоя. Для более древних пород он, видимо,
явится основным методом, служащим для определения древнего магнитного ПОЛЯ
Земли.
2. Теоретически и экспериментально подтвержденное положение, ЧТО в
осадочных горных породах ориенгационная компонента магнитной анизотропии
формируется независимо от формирования плоскостной МА и может быть выделена
из полной МА осадков для выполнении палеоопределений.
3. Лабораторная методика создания ориентационной и плоскостной компонент
магнитной анизотропии осадочных горных пород по отдельности - для изучения и
анализа как процесса формирования МА осадков, так и дня оценки
палеоинформативного содержания ориентационной магнитной анизотропии.
Апробация работы
Основное содержание работы и ее отдельные положения докладывались на' - International Conference "Problems of Gcocosmos 2004" и "Problems of Geocosmos 2006" (St. Peterburg, Russia);
- Международный семинар по палеомагнетизму и магнетизму горных пород (Борок: 11-14 октября 2003 г.)
Публикации
По теме диссертации было опубликовано 7 печатных работ (две статьи и пять публикаций в виде тезисов докладов).
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы - 102 страницы, включая 48 рисунков, 11 таблиц и библиографию из 67 наименований.
