Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Методологические аспекты палеомагнетизма, используемые при составлении шкал геомагнитной полярности 15
1.1 Методологические аспекты и некоторые понятия палеомагнетизма, используемые при составлении шкал геомагнитной полярности ; 15
1.2. Шкалы геомагнитной полярности и геомагнитное поле кайнозоя 18
Глава 2. Краткий геологический очерк и палеомагнитная изученность кайнозоя западно-сибирской плиты 25
2.1. Краткий геологический очерк 25
2.2. Палеомагнитная изученность кайнозоя Западно-Сибирской плиты 39
Глава 3. Методика палеомагнитных исследований и оценка достоверности полученных палеомагнитных данных 54
3.1. Методика лабораторных исследований 54
3.2. Магнитные минералы и компонентный состав естественной остаточной намагниченности пород 60
Палеомагнитные разрезы и магнитострати- графические схемы кайнозойских отложе ний западно-сибирской плиты 98
Кулундинская и Барабинская равнины 98
Омско-Павлодарское Прииртышье 138
Тарское Прииртышье 166
Бещеульский горизонт Западно-Сибирской плиты 178
Томское Приобье 198
Корреляция ледниковых и лессово- почвенных отложений западно-сибирской плиты с использованием палеомагнитных данных шкала геомагнитной полярности и геомагнитное поле кайнозоя (по опорным Шкала геомагнитной полярности кайнозоя Западно-Сибирской плиты 234
6.2. Геомагнитное поле кайнозоя (по опорным разрезам Западно-Сибирской плиты) 256
6.3. Направление геомагнитного поля и положение геомагнитных полюсов в кайнозое 264
Заключение 272
Литература
- Шкалы геомагнитной полярности и геомагнитное поле кайнозоя
- Палеомагнитная изученность кайнозоя Западно-Сибирской плиты
- Магнитные минералы и компонентный состав естественной остаточной намагниченности пород
- Бещеульский горизонт Западно-Сибирской плиты
Введение к работе
Объектом исследования настоящей работы является геомагнитное поле и его история в кайнозое, восстановленная по векторам естественной остаточной намагниченности и выявленная на основе региональной шкалы геомагнитной полярности Западно-Сибирской плиты продолжительностью 54 млн. лет от верхнего палеоцена до верхнего плиоцена, разработанной на основе комплексных данных.
Актуальность проблемы. Хотя разработка шкалы геомагнитной полярности, в основу которой положены инверсии магнитного поля Земли, относится к разряду актуальных проблем геологии и геофизики, тем не менее, общая мировая шкала геомагнитной полярности, которая важна для понимания особенностей развития геомагнитного поля, а также для дальнейшей разработки теории земного магнетизма, находится в стадии уточнения и совершенствования. Построение такой шкалы ведется на основе синтеза и интеграции шкал, составленных различными способами. При этом используются: магнитохронологическая шкала, составленная на основе датирования горных пород, имеющих палеомагнитную характеристику, абсолютными методами; аномалийная шкала, построенная путем прослеживания инверсий в линейных морских аномалиях; палеомагнитная шкала, созданная в процессе изучения колонок глубоководного бурения (донных колонок) и региональные палеомагнитные шкалы, разработанные в результате магнитобиостратиграфического изучения опорных разрезов на континентах. Построение региональных шкал геомагнитной полярности для отдельных наиболее важных геологических провинций на континентах, таких, например, как Западно-Сибирская плита (ЗСП), является важной частью решения этой актуальной и фундаментальной проблемы.
Проблема создания региональной шкалы геомагнитной полярности для кайнозоя ЗСП, одного из крупнейших седиментационных и нефтегазо-
носных бассейнов мира, весьма актуальна. Отсутствие региональных перерывов в геологической летописи кайнозоя Западно-Сибирской плиты, определяющее полноту палеомагнитнои записи, слабая палеомагнитная изученность палеогена в глобальном масштабе и полное отсутствие палеомаг-нитных данных для этого временного интервала в региональном плане де-лают уникальным полученный материал и' обуславливают актуальность решения этой проблемы.
Цель работы. Изложенное выше определяет цель работы - создание региональной шкалы геомагнитной полярности для кайнозоя Западно-Сибирской плиты и восстановление истории геомагнитного поля на основе комплексного (палеомагнитного, биостратиграфического, лито-фациального) изучения опорных и стратотипических разрезов этих отложений.
Основные задачи следующие:
Проследить историю геомагнитного поля кайнозоя, выявив режим
и продолжительность инверсий путем создания регионального палеомаг
нитного разреза кайнозоя Западно-Сибирской плиты на основе синтеза
комплексных (палеомагнитных, биостратиграфических и геолого-
литологических) данных по локальным седиментационным бассейнам,
располагающимся в пределах Кулундинской и Барабинской равнин (Обь-
Иртышское междуречье), Омско-Павлодарского и Тарского Прииртышья,
Томского Приобья.
Определить возрастное (хронологическое и стратиграфическое)
положение ортозон магнитной полярности и хронологические границы от
делов кайнозоя на основе сопоставления региональной палеомагнитнои
шкалы кайнозоя Западно-Сибирской плиты с мировой магнитохронологи-
ческой шкалой.
Установить по опорным разрезам кайнозойских отложений ЗСП
характер распределения геомагнитного поля и рассчитать положение вир
туальных палеомагнитных полюсов.
Провести корреляцию «север-юг» ледниковых и лессово-
почвенных отложений с использованием палеомагнитных данных.
Фактический материал и методы исследования. Основу диссертационной работы составляют результаты многолетних исследований по коллекциям, отобранным автором из кайнозойских отложений (включая совершенно не изученный в палеомагнитном отношении палеоген) в Барабинской равнине, Омско-Павлодарском и Тарском Прииртышье, Томском Приобье, в районах Нижнего Иртыша, Нижней Оби и в других районах Западно-Сибирской плиты. Исследования проводились по планам научно-исследовательских работ, сначала отдела геофизики ИГиГ СО АН СССР, а затем Института геофизики СО РАН; по хоздоговорным работам с ПГО "Новосибирскгеология" (1984-1987 гг.), ПГО "Тюменьгеология" (1989-1990 гг.), Омской геолого-разведочной экспедицией (1999-2001 гг.), Новосибирской геолого-поисковой экспедицией (2000-2001 гг.); а также по грантам РФФИ и Национального географического общества Америки (1996-1998 гг.). В работе использованы уникальные материалы, полученные по 50 разрезам естественных обнажений и колонкам керна скважин, и данные литолого-фациального, палеокарпологи-ческого, палинологического, фаунистического, минералогического методов изучения, полученные другими исследователями и исследовательскими коллективами (ПГО "Новосибирскгеология" — 1984—2002 гг., ПГО "Тюменьгеология" — 1989-1990 гг., Институт геологии нефти и газа СО РАН — 1996—2002 гг.). Общее количество изученных ориентированных образцов в палеомагнитных коллекциях Института геофизики СО РАН достигает 20 000.
Основным методом исследования является палеомагнитный метод, позволяющий по вектору естественной остаточной намагниченности пород восстановить направление геомагнитного поля времени их формирования и проследить распределение этого поля во времени. Кроме того, в работе широко использован метод сопоставления, позволяющий сравнивать созданную региональную шкалу геомагнитной полярности кайнозоя Западно-Сибирской плиты с мировыми палеомагнитными шкалами, общей магни-тостратиграфической шкалой фанерозоя и региональными шкалами других геологических провинций, устанавливая полноту разрезов, их сходство и различие и проводя датирование пород и стратиграфических подразделений. Использован также сопряженный анализ палеомагнитных данных и данных, полученных методами геологического, палеокарпологического, палинологического, фаунистического, минералогического методов изучения пород кайнозоя.
Защищаемые положения:
Геомагнитное поле кайнозоя в период от верхнего палеоцена до верхнего плиоцена продолжительностью 54 млн. лет, восстановленное по векторам естественной остаточной намагниченности пород Западно-Сибирской плиты, испытало 48 инверсий и зафиксировало 24 режима прямой и 24 режима обратной полярности.
Продолжительность инверсии N/R, изученной в верхнем миоцене («хрон 5 — хрон Гильберт» — СЗАп-СЗг, возрастной рубеж 5,9 млн. лет) составляет 40 тыс, лет.
По последовательности распределения ортозон магнитной полярности и сопоставлении их с временной мировой шкалой установлены (в абсолютном летоисчислении) границы отделов кайнозоя в региональной стратиграфической шкале. Граница палеоцена и эоцена, определяемая приблизительно в 55 млн. лет (хрон С24г), фиксируется в региональной
шкале в морских отложениях вблизи кровли нижнелголинворской подсвиты (внутри ортохрона R2E11); граница эоцена и олигоцена в 33,8 млн. лет (хрон С13г)— близ подошвы атлымской свиты (в ортохроне Rs-iE2. зр-r); граница олигоцена и миоцена в 23,8 млн. лет - в подошве ляминских слоев абросимовской свиты (в основании ортохрона RiNtaq); граница миоцена и плиоцена в 5,2 млн. лет (хрон СЗг) - в новостаничной свите (чер-лакских слоях) (в ортохроне R9N1.2Z).
Палеомагнитное поле в кайнозое носило дипольный характер и характеризовалось частой сменой полярности, являющейся отражением нестабильного режима поля в этот временной интервал. Рассчитаны положения виртуальных палеомагнитных полюсов. .-
Научная новизна. Личный вклад.
получены палеомагнитные характеристики и построены магнитост-ратиграфические разрезы и корреляционные схемы кайнозойских отложений для локальных седиментационных бассейнов, располагающихся в пределах Барабинской и Кулундинской равнин (Обь-Иртышское междуречье), Омско-Павлодарского и Тарского Прииртышья, Томского.Приобья, а также для районов Нижнего Иртыша и Нижней Оби;
разработана детальная шкала геомагнитной полярности кайнозоя Западно-Сибирской плиты для 54 млн. лет, включающая стратиграфические подразделения от верхнего палеоцена до верхнего плиоцена, которая состоит из.48 биполярных ортозон и является сегодня единственной для кайнозоя всей Северной Азии;
- определено возрастное (хронологическое и стратиграфическое)
положение 48 выделенных ортозон, зафиксированных во временном
диапазоне 57,8 - 4,8 млн. лет.
С использованием шкалы геомагнитной полярности кайнозоя Западно-Сибирской плиты:
оценена продолжительность инверсионного перехода N/R в
миоцене («хрон 5 — хрон Гильберт» - СЗАп-СЗг, возрастной рубеж 5,9
млн. лет), которая составляет 40 тыс. лет;
установлена длительность перерывов в осадконакоплении отложе
ний палеогена и неогена в разных лито-фациальных зонах;
установлены (в абсолютном летоисчислении) границы отделов
кайнозоя в региональной стратиграфической шкале;
проведено расчленение и корреляция отложений на основе ортозон и палеомагнитных характеристик;
рассчитаны скорости осадконакопления кайнозойских отложений Западно-Сибирской плиты;
зафиксирована граница Матуяма-Брюнес в немых озерно-
ледниковых плейстоценовых отложениях севера ЗСП и выполнена корре
ляция "север—юг" — ледниковых и внеледниковых образований.
Научная и практическая значимость:
Диссертация является первым полным и систематическим изложением палеомагнитных исследований кайнозоя Западно-Сибирской плиты.
Разработанная региональная палеомагнитная шкала кайнозоя Западно-Сибирской плиты восполняет недостаток палеомагнитных данных для палеогена в глобальном масштабе и их полное отсутствие в региональном плане.
Созданная палеомагнитная шкала позволяет проводить корреляцию и датирование отложений в абсолютном летоисчислении и может быть использована при решении теоретических и прикладных задач физики Земли, стратиграфии и геодинамики.
Палеомагнитная шкала кайнозоя ЗСП может быть использована при детализации общей магнитостратиграфической шкалы фанерозоя.
Данные палеомагнитных исследований обязательны и необходимы при разработке магнита стратиграфических схем кайнозоя, используемых в геолого-разведочных, геолого-поисковых и геолого-съемочных работах. Магнитостратиграфические схемы палеогена, неогена и квартера ЗСП и объяснительные записки к ним вошли как составные части в унифицированные стратиграфические схемы кайнозойских отложений ЗСП. Они приняты на Межведомственных стратиграфических совещаниях в 2000—2001 годах и к настоящему времени изданы (Новосибирск, 2000, 2001).
Апробация работы.
Полученные результаты опубликованы и неоднократно обсуждались на Международных конгрессах, съездах, всесоюзных конференциях и совещаниях по палеомагнетизму и магнетизму горных пород (Баку, 1973; Москва, 1976; Тбилиси, 1981; Ялта, 1986; Суздаль, 1990; и т.д.); постоянно действующем палеомагнитном семинаре (Обсерватория Борок, 1987—2001 гг.); на заседаниях палеогеновой, неогеновой и четвертичной Комиссий МСК (1996-2001 гг.). Материалы автора в виде шкалы инверсий геомагнитного поля кайнозоя (магнитостратиграфической шкалы) вошли в региональные стратиграфические схемы палеогена, неогена и четвертичной системы, принятые Межведомственным Стратиграфическим Комитетом России. Результаты исследований опубликованы в 65 работах, изданных во всесоюзных, российских и зарубежных ведущих рецензируемых изданиях и журналах: «Наука», «Геология и геофизика», «Стратиграфия. Геологическая корреляция», «Quaternary International» и других.
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения и содержит 212 страниц машинописного текста, 70 рисунков, 13 таблиц, список литературы из 280 наименований.
Благодарности. В заключение автор считает своим приятным долгом сказать, что в процессе исследований на различных этапах его много-
летней работы он ощущал благожелательное внимание и содействие, а также получал ценные советы и помощь коллег и специалистов — Н.Н. Пу-зырева, СВ. Гольдина, А.Н. Храмова, Э.А. Молостовского, М.И. Эпова, Т.Н. Петровой, С.А. Архипова, В.А. Мартынова, В.П. Никитина, В.В. Кузнецова, Г.З. Гурария, B.C. Волковой, И. А. Волкова, И. А. Кулько вой, Ф.И. Сулеймановой, Г.Ф. Букреевой, Г.М. Морозовой, В.Д. Суворова, Н.Н. Семакова, В.В. Донченко, А.С. Вакуленко, В.В. Ботвиновского, Л.В. Витте, С.Г. Жилина, В.Д. Дергачева, Ж.А. Доля, Т.М. Муратова, СП. Казьмина и многих других. Большая и неоценимая помощь в полевых исследованиях была оказана В.А. Мартыновым, В.П. Никитиным, Н.Н. Семаковым, В.В. Донченко, В.А. Бобровым, А.С Вакуленко, А.А. Бишаевым, Ю.А. Бишае-вым, З.Л. Шмыревой, Е.Г. Леуткиной, В.Д. Дергачевым, Ж.А. Доля, Т.М. Муратовым, СП. Казьминым и другими. Всем им автор искренне благодарен. Особо автор признателен А.Д. Дучкову и М.И. Дергачевой, настойчивые и дружеские советы которых в значительной степени способствовали появлению этой работы. Автор искренне благодарен Г\А. Поспеловой за приобщение к проблемам палеомагнетизма кайнозоя и за то прекрасное время, когда мы были единомышленниками.
Условные обозначения к рисункам, используемым в работе
7-глина; 2-песок; J-суглинок лессовидный; 4-суглинок; 5-супесь; 6-алеврит; 7-глины алевритовые, переслаивание глины и алеврита; 8 — алевриты песчаные, переслаивание алеврита, глины и песка; 9 - галечник; 10 — ископаемая почва; // — глины опоковидные; 12 — песчаники глауконитовые; 13 - современная почва; 14 — аргиллиты; 15 — карбонатные стяжения (конкреции); 16— сидеритовые прослои; 17—семенные комплексы; /5—отпечатки листьев (а), лигнит (б); 19 - обломки лигнитизированной древесины; 20 - растительный детрит; 21 — корневая система; 22 - прослои бурого угля; 23 — остатки млекопитающих; 24 - моллюски; 25 - остракоды; 26 - урез воды; 27 - уровни отбора ориентированных образцов; 28 — граница зон магнитной полярности, корреляционная; 29 — граница свит, корреляционная; 30—следы перерывов в осадконакоплении; намагниченность: 31 — прямая, 32 - обратная, 33 - аномальная; 34 - отсутствие палеомагнитных данных; 35 - скважины; 36-обнажения; і7-проекции векторов Jn на нижнюю полусферу; 38—проекции векторов Jn на верхнюю полусферу; 39 - направление перемагничивания; 40 — зоны наннопланктона; 41—район исследования; 42—граница Западно-Сибирской плиты.
Условные обозначения для намагниченности и геомагнитного поля, принятые в работе
Jn, ЕОН — естественная остаточная намагниченность
Jn - первичная остаточная намагниченность
Jnh - вторичная остаточная намагниченность
Jnv — вязкая намагниченность
Jro - ориентационная остаточная намагниченность
Jrc — химическая остаточная намагниченность
Jrs — остаточная намагниченность насыщения
Js — намагниченность насыщения
Н — постоянное намагничивающее поле
Н — размагничивающее переменное поле
Т - время
т - время релаксации
Тс — точка (температура) Кюри
N, п — прямая полярность поля
R, г - обратная полярность поля
NR, RN— переменная полярность
D - склонение геомагнитного поля и вектора намагниченности
I — наклонение геомагнитного поля и вектора намагниченности
Р - коэффициент переосаждения
X — магнитная восприимчивость
Хо — магнитная восприимчивость переосажденных пород
Q - фактор Кенигсбергера (фактор Q); Q=Jn/x,H
Ф, X — географические координаты точек отбора образцов (ф - широта
долгота)
Ф, Л - широта и долгота палеомагнитного и геомагнитного полюсов в
современных географических координатах
фш - геомагнитная широта
N- число единичных векторов, участвующих в статистике
R - модуль их геометрической суммы
К - кучность, определяющая степень ориентации векторов
Радиус круга доверия при вероятности р=0,95
а95 — для среднего вектора
А95 —для среднего полюса
dp, dm- полуоси овала погрешности для среднего полюса
Примечание: в рисунках и на графиках в диссертации величина Jn приведена в мА/м, магнитная восприимчивость - в 10"5 ед. СИ, палеоскло-нение и палеонаклонение в градусах.
Другие буквенные обозначения:
Свиты: gn - ганькинская, IX - люлинворская, tv - тавдинская, at - атлым-ская, nm — новомихайловская, zr - журавская, trt — туртасская, Igt — лагер-нотомская, ab - абросимовская, bs - бещеульская, tg - таганская, кг — Киреевская, tv — таволжанская, pv - павлодарская, nv - новостаничная, кс — коч-ковская, krd - краснодубровская; Q - четвертичные отложения. Слои: nil — нижнеильинские, gor — горские, ns — новостаничные, chr — черлакские. Ярусы; t — танетский, і - ипрский, 1 - лютетский, b - бартонский, р - при-абонский, г - рюпельский, h — хаттский, aq - аквитанский, Ьг - бурдигаль-ский, In — лангийский, s — серравалийский, t - тортонский, m — мессин-ский, z - занклийский, рІа - пьяченский, ge - геллазийский.
Шкалы геомагнитной полярности и геомагнитное поле кайнозоя
К настоящему времени разработано большое количество шкал для различных временных интервалов планетарного и регионального плана. По типу и способу построения эти шкалы делятся на магнитохронологические, построенные путем датирования абсолютными методами горных пород, имеющих палеомагнитную характеристику; шкалы линейных магнитных аномалий, разработанные путем прослеживания инверсий в линейных морских аномалиях; палеомагнитные шкалы, составленные в процессе изучения колонок глубоководного бурения, и палеомагнитные шкалы, созданные в результате магнитоби о стратиграфического изучения наиболее полных опорных и стратотипических разрезов осадочных и вулканогенно-осадочных толщ на континентах. На рис. 1.2.1 приведены шкалы геомагнитной полярности неогена и квартера разных авторов, составленные различными методами и сопоставленные между собой Тейксом (Tauxe et al., 1987).
Магншпохронологические шкалы первого типа основаны на калий-аргоновых датировках изверженных пород, изученных в палеомагнитном отношении (Сох et al., 1963, 1964; Сох, 1969; McDougall et al,, 1976, 1976a, 1977; Watkins et al., 1976; Kristjansson et al., 1980; Минасян, 1981; Глевасская и др., 1982; McDougall et al., 1984 и многие другие). Самой известной и широко используемой среди этих шкал является магнитохронологическая шкала А. Кокса (Сох et al., 1963; 1964; Сох, 1969) для последних 4,5 млн. лет, которая была построена на основе обобщения большого количества данных целого ряда авторов, проводивших палеомагнитное изучение изверженных пород в различных точках земного шара (рис. 1.2.1, А). Но для времени древнее 4,5 млн. лет, эта методика построения магнитохронологической шкалы дает большие погрешности в определении абсолютного возраста, и это, наряду с прерывистостью извержения лав, увеличивает ее недостатки. Следует отметить, что для уточнения возраста границ геологических подразделений в классической шкале А. Кокса (Сох, 1969) уже были использованы данные по морским магнитным аномалиям и глубоководным осадкам, т.е. эта шкала является уже синтетической. Позднее Харрисон (Herrison et al, 1979) продлил шкалу А. Кокса до 12,5 млн. лет, также применяя стратиграфический контроль.
Аномалийные шкалы геомагнитной полярности являются вторым типом магнитохронологических шкал, позволяющим преодолеть
недостатки первого. Эти шкалы построены по сочетанию данных о спрединге и пространственном распределении океанских магнитных аномалий, в них магнитные аномалии отождествляются с хронами и субхронами магнитной полярности, а возраст границ аномалий принимается за возраст границ хронов и субхронов (Lowrie et al., 1981, Lung, Alvares, 1983). Первой в ряду аномалийных шкал была шкала Хейтцлера (Heirtsler et al., 1968), разработанная в Ламонтской обсерватории (рис. 1.2.1, В). При ее построении авторы исходили из предположения о постоянстве скорости спрединга океанического дна для последних 80 млн. лет, при этом калибровка шкалы проводилась по двум точкам отсчета — границе хронов Гильберт-Гаусс (шкала А. Кокса) и границе мел-палеоген. Одна из наиболее известных шкал была разработана Ле Брекку (La Breque et al., 1977) для последних 120 млн. лет. Впоследствии было создано много магнитохронологических шкал, при построении которых учитывались также данные, полученные при изучении как вулканических, так и осадочных образований, но уже с использованием элементов шкал других типов — это шкалы, составленные Манкиненом (Mankinen, 1979), Нессом (Ness et al., 1980), Ловрие (Lowrie et al., 1981), Харлендом (Harland et. al., 1982), Хистесом (Huestis, Acton, 1997), Берггреном (Berggren et al., 1985 -рис.1.2.1,J). Одними из последних версий такой шкалы являются макеты, предложенные Харлендом (Harland et al., 1990), Стивеном и Кентом (Steven, Kent, 1992 ), Канде и Кентом (Cande, Kent, 1992, 1995), Берггреном (Berggren et al., 1995) (рис. 1.2.2).
Палеомагнитные шкалы по данным глубоководного бурения (донные колонки) дают более полную и равномерно распределенную во времени, а также независимую от магнитохронологических шкал первых двух типов информацию о геомагнитных инверсиях
Палеомагнитная изученность кайнозоя Западно-Сибирской плиты
Палеомагнитиые исследования в Западной Сибири имеют почти сорокалетнюю историю и были начаты с изучения мощных плиоцен-четвертичных толщ (кочковская и краснодубровская свиты) Приобского плато (рис. 2.2.1). Результаты этих исследований освещены в работах Г.А. Поспеловой и др. (Поспелова, Зудин, 1967; Поспелова, 1971; Поспелова, Ларионова, 1971; Поспелова и др., 1976), А.Н. Зудина и др. (Зудин, Поспелова, 1970; Зудин и др., 1977; Зудин, 1980), Г.А. Поспеловой и З.Н. Гиибиденко (Поспелова, Гнибиденко, 1971, 1973, 1977, 1982), А.А. Свиточа с соавторами (Разрез новейших отложений..., 1978; Свиточ и др., 1972; Свиточ и др., 1973), В.А. Большакова и А.А. Свиточа (Большаков, Свиточ, 1988) и многих других.
Первоначальные рекогносцировочные палеомагнитные исследования этих отложений по левому берегу р. Оби, между селами Учь-Пристань и Шелаболиха — разрезы у сел Учь-Пристань, Вяткино, Белово, Калистратиха, Ерестная, Барнаул, Гоньба, Харькове, Елунино, Боровиково, Шелаболиха (Поспелова, Зудин, 1967) и последующее детальное изучение отложений у сел Гоньба и Елунино (Зудин, Поспелова, 1970) показали, что плиоцен-плейстоценовые отложения, представленные кочковской и краснодубровской свитами по схеме МСК (володарской, телеутской и калманской по А.Н. Зудину), весьма перспективны для палеомапштных исследований.
Кратко напомним, что Володарская свита (верхняя часть кочковской свиты) — это тяжелые сизовато- и буровато-серые суглинки, залегающие в основании обрывов Приобского плато; телеутская свита — это толща пород аллювиального генезиса, сложенная ритмично переслаивающимися мелкозернистыми песками светлосерого и белого цвета и пачками суглинков с погребенными почвами, а калманская свита представлена монотонными лессовидными суглинками с редкими погребенными почвами. Телеутская и калманская свиты — это краснодубровская свита, нижняя подсвита которой отвечает телеутской, а верхняя — калманской свите.
Граница Матуяма-Брюнес в предложенной Г.А. Поспеловой и А.Н. Зудиным (Поспелова, Зудин, 1967) палеомагнитной схеме проведена в верхах телеутской свиты (в средней части краснодубровской свиты), под отложениями с остатками млекопитающих хазарского комплекса. Таким образом, по направлению первичной естественной остаточной намагниченности к хрону Брюнес были отнесены верхняя часть телеутской и калманская свиты, а к хрону Матуяма - володарская свита, нижняя и средняя части телеутской свиты. В хроне Матуяма в телеутской свите (разрез у с. Гоньба) были выделены узкие, прямо намагниченные интервалы, сопоставленные с субхронами Олдувей, Гилза и Харамильо.
Заключение Г.А, Поспеловой и А.Н. Зудина о предхазарском возрасте последней инверсии геомагнитного поля в плиоцен-плейстоценовых отложениях Приобского плато и датировка с учетом палеомагнитных данных нижней, подводной части володарской свиты (кочковской по схеме МСК) у с. Гоньба в 2,4 млн. лет позволили этим авторам сделать вывод о более древнем, чем представлялось ранее (Мартынов, 1966; Архипов, 1971), возрасте плиоцен-плейстоценовых отложений Приобского плато.
Позднее, в результате тщательного палєомагнитного изучения керна скважин, пробуренных на плато в районе сел Елунино и Харьково, и детализации палєомагнитного разреза у с. Шелаболиха, Г.А. Поспелова (Поспелова, Ларионова, 1971, Поспелова, Ларионова, 1973; Методы и результаты..., 1973) отказалась от предложенной ранее интерпретации палеомагнитных данных, согласно которым удревнялся возраст плиоцен-плейстоценовых толщ Приобского плато, признав ошибочность высказанных суждений. А.Н. Зудим (Зудин и др., 1977; Зудин, 1980), развивая дальше свои прежние представления, продолжал утверждать, что в ряде разрезов плато (разрезы у сел Вяткино, Белово, Калистратиха,
Шелаболиха, у г. Барнаула и др.) существуют крупные, порядка 0,5-1,0 млн. лет, перерывы в осадкоиакоплении между калманской и телеутской свитами, наличие которых могло привести к выпадению из палеомагнитной колонки целой магнитозоны (например, Матуяма) либо значительной ее части. По разрабатываемому им варианту интерпретации палеомагнитных и биостратиграфических данных, полученных по плиоцен-плейстоценовым отложениям, предлагается считать Володарскую свиту (верхнюю часть кочковской свиты) плиоценовой с абсолютным возрастом от 2,5 до более 3,5 млн. лет (хрон Гаусс, верхний фрагмент хрона Гильберт); телеутскую (нижняя подсвита краснодубровской свиты) — эоплейстоценовой с абсолютным возрастом от 0,7 до 2,5 млн. лет (возрастной аналог апшерона и калабрия, хрон Матуяма); калмаискую свиту, представленную лессовидными суглинками с остатками млекопитающих мамонтового типа, — плейстоценовой с абсолютной датировкой от 0,7 млн. лет до ныне (хрон Брюнес).
Магнитные минералы и компонентный состав естественной остаточной намагниченности пород
В целом кайнозойские отложения ЗСП относятся к классу слабомагнитных пород и по магнитным свойствам весьма неоднородны. Магнитная восприимчивость меняется в пределах 2,3-Ї-І 25,0x10 5 ед. СИ, величина естественной остаточной намагниченности варьирует от долей единицы до 53 мА/м. Фактор Кенигсбергера имеет значения от 0,01 до 10. Вязкая намагниченность Jnv изученных отложений меняется в широких пределах и составляет от 10 до 70-80% величины естественной остаточной намагниченности. Минимальные значения магнитной восприимчивости имеют глины нижнелюлинворской подсвиты и алевриты в нижней части новоми-хайловской свиты в интервале глубин 235-198 м; % этих пород колеблется от 2,3 до 10,0x1 О 5 ед. СИ, Максимальными величинами магнитной восприимчивости и естественной остаточной намагниченности обладают глины тавдинской (х — 4,3-125х10"5 ед. СИ; Jn — 0,6-37,5 мА/м), алевритовые глины и пески журавской (х — 20,0-35,0x10"5 ед. СИ; Jn — 0,6-4,5 мА/м) и красноцветные глины и суглинки павлодарской (х — 20-50x10 5 ед. СИ; Jn - 6-52,9 мА/м) свит. Ниже в таблицах приведены магнитные параметры пород кайнозоя по отдельным седиментационным бассейнам ЗСП, располагающимся в пределах Барабинской и Кулундинской равнин, Омско-Павлодарского и Тарского Прииртышья, Томского Приобья. В таблице 3.2.1 содержатся данные о магнитных свойствах морских и континентальных палеогеновых отложений Кулундинской и юго-западной части Барабинской равнин по результатам их изучения в скважинах 011-БП, 9 и 10. Таблица 3.2.2 содержит данные о магнитных характеристиках неогеновых отложений этих же скважин. Подобные таблицы составлены для палеоген-неогеновых отложений центральной части Барабинской равнины (скважины 18, 19, 98 и 29), а также для отложений павлодарского и новостаничного горизонтов Омско-Павлод аре кого Приртышья и бещеульского горизонта Западно-Сибирской плиты (таблицы 3.2.3, 3.2.4,3.2.5).
Анализ распределения значений % и Jn по разрезам в породах различных седиментационных бассейнов ЗСП показывает, что флуктуации этих величин связаны с генезисом пород и природой естественной остаточной намагниченности, с одной стороны, изменением режима седиментации, источниками сноса терригенного материала и степенью удаленности их от осадочного бассейна - с другой. Так, из отложений морского па леогена, представленных люлинворской и тавдинской свитами, повышенными значениями этих параметров, как было отмечено выше, обладают зеленые и зеленовато-серые глины тавдинской свиты (хсР-23,2х10 5 ед. СИ, Jncp=2,06 мАУм). Такие значения % и Jn пород свиты обусловлены высокой концентрацией магнитных минералов (20-30% тяжелой фракции) по сравнению с породами люлинворской свиты (2-3% тяжелой фракции) и определяются источниками сноса материала и изменением режима седиментации. Магнитная восприимчивость пород люлинворской свиты изменяется от 2,3 до 2б,8х10"5 ед. СИ, при средних значениях 13,4x10"5 ед. СИ; Jn варьирует в пределах 0,05-2,8 мА/м, при средних значениях 0,34 мА/м, Qn в среднем равен 0,11.
По распределению магнитных параметров в отложениях атлымской, новомихайловской и журавской свит континентального олигоцена на общем фоне, характеризующемся величинами х=14,4х10"5 ед. СИ и Jn=l,0-1,57 мА/м, выделяются алевриты, глины и пески нижних слоев новомихайловской свиты, имеющие пониженные значения х и Jn Сх=8,7х10"5 ед. СИ, Jn=0,9 мА/м, табл. 3.1.1). Такой характер распределения этих магнитных характеристик объясняется более низкой концентрацией магнитных минералов по сравнению с подстилающими и перекрывающими отложениями атлымской и журавской свит, что также обусловлено, по всей вероятности, источниками сноса и спокойным озерным типом седиментации.
Анализ изменения магнитных параметров (у, Jn) в породах аброси-мовской, бещеульской, таволжанской, павлодарской и ново станичной свит неогена ЗСП по латерали и вертикали позволяет выявить некоторые особенности их распределения по свитам и седиментационным бассейнам. Величины % и Jn в окраинных частях плиты — Омско-Павлодарском Прииртышье, Томском Приобье и Пред алтайской равнине — имеют более высокие значения, нежели в центральных ее частях — Обь-Иртышском междуречье, что обусловлено близостью первых к источникам сноса, которыми являлись Восточный Казахстан, Урал, Сибирская платформа и Алтай,
С другой стороны, интенсивность намагниченности Jn и величина % пород неогена ЗСП в некоторых случаях определяются видом намагниченности. Так, более высокие значения этих характеристик в красноцветных глинах и суглинках павлодарской свиты в Барабинской равнине и Омско-Павлодарском Прииртышье (x=18,8xl0"s ед. СИ, Jn=3,28 мА/м) по сравнению с другими породами этой свиты, а также другими свитами неогена обусловлены химической природой естественной остаточной намагниченности красноцветов. В подобной ситуации эти магнитные параметры также могут быть использованы при корреляции разрезов. Кроме того, верхние (черлакские) слои новостаничной свиты (разрез Черлак, Омское Приир тышье) по магнитным характеристикам - % и Jn - резко отличаются от нижних слоев свиты, где эти магнитные параметры почти в два раза ниже. Такое соотношение в значениях % и Jn обусловлено, как показали наши исследования, различной концентрацией магнитных минералов в нижних и верхних слоях свиты, определяемой источниками сноса
Бещеульский горизонт Западно-Сибирской плиты
Анализ палеомагнитных и биостратиграфических данных по абро-симовскому региональному горизонту Западно-Сибирской плиты показал, что для него невозможно предложить единый стратотипический разрез и приходится пользоваться составным стратотипом, интегрирующим латерально разобщенные стратоны (Стратиграфический кодекс, 1992; Мартынов, 1984). Это в равной мере относится и к бещеульскому горизонту (Гнибиденко и др., 1999; Мартынов и др., 2000).
Бещеульский горизонт представляет собой пограничное региональное стратиграфическое подразделение, выше которого в разрезе платформенного чехла Западно-Сибирской плиты серия гумидных сероцветных отложений олигоцена и раннего-среднего миоцена сменяется новой, уже семиаридной серией осадков второй половины миоцена — плиоцена. Таким образом, этот горизонт отражает крупные изменения в природной среде кайнозоя Западной Сибири: развитие речной сети, связанное с поднятием горного обрамления, и образование латерального ряда аллювиальных свит, а также перестройку ландшафтов (угасание лесной тургайской флоры и формирование лесостепной — послетургайской). Бещеульский горизонт объединяет ряд близких по возрасту аллювиальных и аллювиально-озерных свит, выделенных при геологической съемке как в окраинных районах равнины, так и в ее срединной части. Так, вдоль южной, приказах-станской окраины Западно-Сибирской плиты и в предгорьях Алтая выделены шидертинская и крутихинская свиты, сложенные в нижней части разнозернистыми песками, а в верхней - глинами и алевритами. Далее, вглубь территории, были выделены бещеульская, каськовская, сузунская свиты песчаного и песчано-алеврито-глинистого состава. В юго-восточной части равнины, в Томском Приобье, были выделены болотнинская и ее аналог — таганская свиты аллювиальных и разнозернистых песков. Таганская свита распространена и севернее, в бассейне Чулыма. В Приенисей-ской части Западной Сибири аллювий этого же стратиграфического уровня представлен кирнаевской свитой. В соседнем Тур гае к перечисленным свитам близки по возрасту кушукские слои и другие аллювиальные образования, сходные с ними по времени и условиям образования.
Анализ обширного геологического материала показал, что рассмотренный латеральный ряд стратонов образует горизонт, представляющий самостоятельный седиментационный этап, проявившийся в условиях активизации эрозионных и аккумулятивных процессов (Мартынов и др., 2000). Возраст перечисленных свит устанавливается на основании корреляции с однотипными по характеру фаций стратонами смежных регионов с использованием палеоботанических методов: изучения сравнительно редких отпечатков листьев, массовых спорово-пыльцевых спектров и палеокарпо-логических комплексов. К настоящему времени выполнен большой объем палеомагнитных исследований, в результате которых палеомагнитную характеристику получили в основном все опорные и стратотипические разрезы горизонта. На рис. 4.4.1 показана палеомагнитная изученность и местонахождения семенных флор бещеульского горизонта от Прииртышья до Приобья.
При выделении горизонта как самостоятельной стратиграфической единицы регионального ранга в роли опорных рассматривались естественные разрезы неогеновых отложений на Иртыше, Ишиме и Оби. В качестве стратотипа бещеульского горизонта на МСРСС в 1967 г. был предложен детально изученный разрез на правом берегу Иртыша, в 3,5 км ниже с. Исаковка (В. Никитин, 1965; П. Никитин, 1978).
Исаковка В этом разрезе достаточно четко обособляются два законченных седиментационных цикла (рис. 4.4.2). На горизонтально слоистой песчано-глинистой толще, содержащей линзы бурых углей и венчающей скрытый под урезом воды более древний осадочный комплекс абросимов-ской свиты (глубина от бровки обнажения 45 м), с резким размывом лежит песчаная аллювиальная пачка мощностью 10-12 м, сложенная мелко- и тонкозернистыми песками с обломками древесины и мелким растительным детритом, со следами внутреннего перемыва и глиняной галькой, особенно обильной у основания. Выше, начиная с глубины 33 м, залегает пачка переслаивающихся алевритовых песков, алевритов, алевритовых глин с намывами тонкого растительного детрита мощностью 10-11 м. Увенчаны отложения бещеульской свиты двумя сближенными горизонтами погребенных почв, прослеживаемыми на всем протяжении обрывистого берега ниже по течению. Выше, над погребенными почвами, залегает завершающая цикл - явно размытая пачка буроватых, в сухом состоянии отбеленных глинистых алевритов — горские слои (Зм). Верхняя часть разреза (14 м) — это новый седиментационный цикл, начинающийся маломощным прослоем глиняного галечника, за которым следуют серые полимиктовые слюдистые пески и сменяющие их вверху глины с известковыми конкрециями, которые относятся к миоцен-плиоценовой новостаничной свите или ниж-неильинским и новостаничным слоям павлодарской свиты (Мартынов, 1967).
