Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Несколько десятилетий назад проблема вязкой остаточной намагниченности (VRM) была одной и з самых популярных среди палеомагнитологов всего мира. В период с 50-х по 70-е годы был накоплен большой экспериментальный и теоретический материал по магнитной вязкости горных пород. В настоящее время теория вязкого намагничивания горных пород разработана достаточно глубоко. По исследованиям лабораторной вязкой намагниченности самых различных объектов экспериментально проверены основные положения теории. Меньшее внимание уделялось исследованию естественной вязкой остаточной намагниченности (NVRM). Несогласие между теоретическими представлениями и экспериментальными данными по NVRM обусловлено, во-первых,тем, что нестабильная к нагревам до 150%200С компонента NRH включает в себя не только вязкую, но и . другие виды намагниченности, во-вторых, тем, что в сравнении с используемыми моделями реальные геологические объекты являются более сложными. Объем информации о температурно нестабильной компоненте NRM горных пород, полученный в процессе палеомагнитных исследований, огромен. Однако эта информация не систематизирована и очень мало работ , в которых естественная вязкая компонента исследовалась специально.
Между тем, как отмечалось некоторыми учеными ( Л.Е.Шолпо, В.И.Трухиным, Ю.Д.Тропиным, И.А.Стрецкулом, С.С.Фаустовым, В.А.Большаковым и др.), вязкая намагниченно с ть является не только помехой при палеомагнитных исследованиях; VRM , так же, как и древняя намагниченность, несет ценную информацию о тех явлениях , которые сопутствовали геологической жизни породы.
Вязкая намагниченность горных пород может выступать как источник информации по крайней мере в следующих случаях:
при изучении временной структуры магнитного поля Земли в недавнее, в геологическом масштабе, время;
при определении абсолютного возраста горных пород;
при изучении структуры ферромагнитной фракции горной породы (например,, определение объемов, Не и других параметров ферромагнитных зерен);
при ориентировании керна скважин.
Поэтому исследования естественной вязкой остаточной намагниченности горных пород различного генезиса , состава, возраста имеют важнейшее значение для решения целого ряда фундаментальных и прикладных задач. В первую очередь возникают проблемы идентификации вязкой компоненты , разработки методов ее выделения и исследования ферромагнитных зерен-носителей, а такие выработки общих подходов к выбору типов горных пород, пригодных для подобных исследований.
Цель работы.
В. соответствии с вышеизложенным, целью данной работы является развитие методики исследования естественной вязкой остаточной намагниченности горных пород на основе имеющихся теоретических представлений и экспериментального исследования некоторых типов красноцветных отложений позднепермского возраста востока Русской плиты.
При этом решались следующие задачи:
статистический анализ данных температурной магнитной чистки образцов керна скважин и выявление основных причин неудовлетворительной ориентировки образцов по вязкой намагниченности;
изучение влияния изменения внешнего поля на процесс вязкого намагничивания горной породы и изменения температуры и времени нагрева на процесс размагничивания VRM путем математического моделирования процессов образования и разрушения вязкой намагниченности;
разработка критериев выбора объектов для исследования естественной вязкой остаточной намагниченности; выбор объекта исследования;
- обоснование методики и постановка эксперимента по
детальному изучению NVRM реального геологического объекта на
примере красноцветных осадочных пород позднепермского возраста;
анализ компонентного состава NRM в области температур блокирования от комнатной до 250*С, расчет спектров времен релаксации зерен-носителей NVRM;
оценка возможностей выявления геомагнитных изменений в недавнем геологическом прошлом (п-10*лет) по исследованиям NVRM.
На защиту выносятся следующие положения:
1.Методика ориентирования керна скважин по вязкой компоненте может быть усовершенствована' за счет более полного использования данных температурной магнитной чистки путем анализа дополнительных расчетных параметров,таких, как величины и направления разностных компонент, величины угла между ними, а также за счет подробного изучения магнитовязких свойств наиболее характерных образцов исследуемого геологического объекта.
2.Результаты моделирования позволяют утверждать, что при определенных условиях вязкая компонента может "записывать" и "сохранять" информацию об изменениях геомагнитного поля в недавнее, в геологическом масштабе,время.
3.Основные элементы методики исследования NVRM, включающей: комплекс магнитно-минералогических методов и компонентный анализ температурно нестабильной части NRM для выбора объектов и выделения NVRM, методику выбора режимов температурной чистки, методику расчета и анализа спектров времен релаксации зерен-носителей NVRM.
Научная новизна.
Разработана комплексная методика исследования NVRM осадочных горных пород, позволяющая выделить эту намагниченность , оценить свойства ее зерен носителей.
Впервые проведено систематическое исследование NVRM осадочных горных пород на примере верхнепермских красноцветных
отложений с использованием методов математического моделирования, широкого комплекса магнитно-минералогических и палеомагнитных методов, установлены ранее неизвестн ) особенности компонентного состава HRM в области блокирующей! температур до 250 С-
На основе математической модели процессов образования и разрушения вязкой намагниченности предложены оригинальные зависимости изменения величины VRM от температуры и времени в процессе терморазмагничивания, а также продемонстрирована возможность записи геомагнитных изменений в NVRM.
Научно-практическая ценность.
1.Предлагаемый анализ данных температурных магнитных чисток образцов может быть использован при ориентировании керна скважин с целью отбраковки образцов и уточнения результатов.
2.Метод математического моделирования, развитый в работе, может быть использован для исследования свойств вязкой намагниченности и оценки ее геологической и палеомагнитной информативности.
3.Разработан комплекс методов исследования NVRM осадочных горных пород, область применения которого крайне разнообразна -от выбора объектов для ориентирования керна, до определения свойств зерен-носителей NVRM.
4.Выявлена роль ассоциации гетит-гематит в NRM пермских красноцветных отложений, что имеет практическое значение при ориентировании керна скважин и выяснения природы компоненты NRM, связанной с гематитом.
Апробация результатов и публикации.
Основные положения "работы докладывались на ежегодных
итоговых научных конференциях Казанского университета (1990,
1993,1994 г.г.), Всесоюзном семинаре по физическим основам
палеомагнетизма / Борок, 1993 /, на IV Всесоюзном съезде по
геомагнетизму / Суздаль, 1991 /, на Общемосковском семинаре по
палеомагнетизму / Москва, ИФЗ РАН, 1994 /. По теме диссертации
опубликованы 3 работы.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Содержит 5"машинописных страниц, S%- рисунке? Є таблиц . В списке используемой литературы ^^наименований.
Искреннюю благодарность и признательность автор выражает научному руководителю доценту Д.К.Нургалиеву за .постоянное внимание и помощь на всех этапах работы. Особую благодарность хотелось бы выразить доценту П.Г.Леонову за предоставленную возможность использовать его программы для решения поставленных задач, а также доценту Ш.З.Ибрагимову, мл.научному сотруднику Д.И.Хасанову и ст.преподавателю И.Я.Жаркову за полезные обсуждения и сотрудничество на определенных этапах работы.