Геологическая история архипелага Новосибирские острова в палеозое-мезозое по палеомагнитным данным Чернова Анна Ивановна

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор геологического строения новосибирских островов и тектонических моделей восточной арктики . 18

1.1. История геологического изучения Новосибирских островов 19

1.2. Основные черты геологического строения Новосибирских островов .

1.2.1. Архипелаг Анжу 22

1.2.2. Архипелаг Де-Лонга 26

1.2.3. Ляховские острова 32

1.3. Новосибирский террейн в структуре Восточной Арктики. 35

ГЛАВА 2. Методика исследований 42

2.1. Выбор объектов для палеомагнитных исследований 44

2.2. Методика петромагнитных исследований 47

2.3. Палеомагнитные эксперименты и методические приемы их интерпретации. 54

ГЛАВА 3. Петромагнитная и палеомагнитная характеристика пород архипелага анжу 58

3.1. Остров Котельный 58

3.2. Остров Бельковский 75

3.3. Выводы по петро- и палеомагнитной характеристике горных пород архипелага Анжу. 84

ГЛАВА 4. Петромагнитная, палеомагнитная и геохронологическая характеристика пород архипелага де-лонга 88

4.1. Остров Беннетта 88

4.2. Остров Жаннетты 99

4.3. Остров Генриетты 110

4.4. Выводы по петро- и палеомагнитной характеристике и геохронологии пород архипелага Де-Лонга 122

ГЛАВА 5. Петромагнетизм и палеомагнетизм мезозойских отложений ляховских островов . 126

5.1. Остров Столбовой 126

5.2. Остров Большой Ляховский 133

5.3. Выводы по петро- и палеомагнитной характеристике отложений Ляховских островов 136

ГЛАВА 6. Интерпретация палеомагнитных данных: геологические и тектонические выводы 139

6.1. Степень достоверности полученных палеомагнитных определений 140

6.2. Палеозойский интервал траектории кажущегося движения палеомагнитного полюса 143

6.3. Взаимоотношения Новосибирского террейна и окружающих континентальных массивов в палеозое 147

6.4. Мезозойское перемагничивание 152

6.5. Палеотектонические реконструкции 156

Заключение 172

Список литературы 174

• Основные черты геологического строения Новосибирских островов
• Методика петромагнитных исследований
• Остров Генриетты
• Палеозойский интервал траектории кажущегося движения палеомагнитного полюса

Введение к работе

Актуальность работы. Геологическим исследованиям шельфа Восточной Арктики сегодня уделяется особое внимание. Мультидисциплинар-ные исследования, связанные с расшифровкой геологического строения и восстановлением тектонической эволюции, активно ведутся на архипелаге Новосибирские острова. Несмотря на достигнутые успехи, вопросы тектонической целостности, структурной принадлежности и геологической истории этого тектонического элемента, который иногда рассматривают как составной, включающий террейны Котельнический (бльшая часть островов Анжу) и Де-Лонга (архипелаг Де-Лонга), до сих пор остаются спорными [Косько, 2007; Кузьмичев и др., 2007; Данукалова и др., 2014; Ershova et al., 2014; Metelkin et al., 2016]. Возникающие противоречия часто обусловлены односторонним подходом к реконструкции геологической истории на основе полуколичественных или качественных методов тектонического анализа. Таким образом, комплексирование известных литологических, палеонтологических, изотопно-геохронологических, структурных, других геолого-геофизических данных и отсутствовавших до сих пор результатов пет-ромагнитного и палеомагнитного изучения, которым посвящена настоящая работа, является актуальной задачей и позволит количественно оценить палеогеографическое положение, кинематику дрейфа и другие важнейшие вопросы геологической истории Новосибирского архипелага и Восточной Арктики, в целом.

Цель исследования: провести палеомагнитную верификацию существующих палеотектонических и палеогеографических реконструкций для территории Восточной Арктики и на основе синтеза всех имеющихся геолого-геофизических данных, включая собственные палеомагнитные и геохронологические определения, разработать непротиворечивую комплексную модель геологического развития архипелага Новосибирские острова в палеозое и мезозое.

Научные задачи:

1. Опираясь на палеомагнитные данные, реконструировать пространственные взаимоотношения и расположение структур архипелагов Де-Лонга и Анжу в геологическом прошлом относительно друг друга и прилегающих кратонов Арктики.

2. На основе синтеза собственных палеомагнитных, имеющихся и полученных при участии автора изотопно-геохронологических и других геолого-геофизических данных реконструировать кинематику составных элементов Новосибирского террейна в палеозое и мезозое.

Фактический материал, методы исследования и личный вклад.

Фактическим материалом служит уникальная геологическая коллекция, в том числе 388 ориентированных образцов (31 точка опробования) для пет-

ромагнитного и палеомагнитного анализа, собранная на Новосибирских островах в ходе экспедиций 2011 и 2013 гг. и переданная автору научным руководителем диссертации Д.В. Метелкиным. Это, в основном, осадочные породы (известняки, доломиты, песчаники), слагающие большинство разрезов архипелага, реже вулканогенно-осадочные и магматические породы широкого возрастного диапазона от неопротерозоя до мела. Палеомагнитное опробование производилось там, где возраст пород либо достоверно определен, либо его предполагалось получить методами абсолютной геохронологии. Так, результаты ⁴⁰Ar/³⁹Ar изотопного датирования долеритовых даек о. Жаннетты и базальтовых покровов о. Генриетты (архипелаг Де-Лонга), выполненные при участии автора являются частью фактической основы настоящей работы. Однако главный вклад автора связан с комплексом лабораторных петромагнитных и палеомагнитных экспериментов, результаты которых положены в основу тектонического анализа и реконструкции геологической истории Восточной Арктики в палеозое и мезозое. Бльшая часть измерений проведена автором на аппаратуре лаборатории геодинамики и палеомагнетизма ИНГГ СО РАН. Также была задействована аппаратурная база НГУ, КФУ и АЦ ИГМ СО РАН.

Защищаемые положения:

3. Сходство ордовикско-силурийских палеомагнитных полюсов островов Анжу (о. Котельный) и Де-Лонга (о. Беннетта, о. Жаннетты) указывает на тектоническое единство Новосибирского террейна, по крайней мере, с раннего палеозоя.

4. Раннепалеозойский интервал траектории кажущегося движения полюса Новосибирского террейна имеет своеобразную форму и отличается от аналогичных траекторий для Сибири, Балтики, Лаврентии, что свидетельствует об отсутствии жесткой связи и наличии тектонически активных границ с ними.

5. Палеозойско-мезозойские отложения юго–западной окраины Новосибирского террейна подвергнуты локальному перемагничиванию в раннем мелу, которое предполагает ее последовательную деформацию на заключительном этапе коллизии в Восточной Арктике.

Научная новизна.

Все полученные палеомагнитные определения являются новыми, уникальными и пока единственными для Новосибирского архипелага. Их тектонический анализ с учетом геохронологических, палеобиогеографических, структурных и других геолого-геофизических данных позволяет сделать следующие принципиально важные и новые научные выводы:

1. Большинство раннепалеозойских пород о-вов Котельный, Беннетта, Жаннетты и Генриетты фиксируют палеомагнитный сигнал, который несет информацию о их пространственном положении в момент формирования пород. Установлено, что Новосибирский террейн в то время находился в тропических и субтропических (не выше 39) широтах.

2. Базитовый магматизм на о. Жаннетты соответствует как минимум двум этапам: в конце неопротерозоя (553.6 ± 10.3 млн лет) и раннем палеозое (около 460-480 млн лет). Базальтовые покровы, венчающие разрез о. Генриетты, сформировались не ранее среднего кембрия (520.6 ± 9.5 млн лет). При этом анализ геохронологических данных позволяет выявить несколько этапов термальной переработки пород архипелага Де-Лонга: в раннем-среднем ордовике, конце силура, позднем девоне.

3. Резкая смена направления кажущегося движения палеомагнитного полюса Новосибирского террейна в начале ордовика отражает тектоническое событие, сопровождавшееся термальной переработкой пород.

4. Впервые высказана идея о возможной связи геологических комплек
сов, формирующих Новосибирский террейн и террейны пассивной окраины
Колымо-Омолонской аккреционно-коллизионной системы на основе зако
номерностей в расположении их палеозойских палеомагнитных полюсов.

5. Палеомагнитный полюс пермско-триасовых долеритов о. Бельков-ский (Plat = 59, Plong = 115.2, A95=7.0) значительно отличается от сибирского, что указывает на отсутствие связи с Сибирской крупной магматической провинцией.

6. Раннемеловое перемагничивание палеозойско-мезозойских осадочных пород юго–западной окраины архипелага Новосибирские острова закономерно омолаживается и указывает на продвижения фронта деформаций с юга на север, что можно объяснить правосторонним вращением Новосибирского террейна во время коллизии с Сибирью.

Предложены авторские варианты глобальной палеотектонической реконструкции для раннего палеозоя (520, 480, 440 млн лет назад) и проанализированы два возможных сценария геологической истории Новосибирского террейна.

Теоретическое и практическое значение. Полученные данные и сделанные тектонические выводы важны для обоснования геологического строения шельфа и могут иметь как теоретическое, так и прикладное значение при поисковых геологоразведочных работах, в том числе для расшифровки результатов геофизической съемки в акватории Восточно-Сибирского моря. Учитывая, что о геологическом строении о. Жаннетты информация практически отсутствовала, авторский вклад является значительным шагом вперед, а новые данные – уникальной основной для детального геологического картирования. Собранный комплекс петромагнитных, палео-магнитных и изотопно-геохронологических определений существенно пополнил геолого-геофизическую базу данных для территории Восточной Арктики.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 15 работ, из них 4 статьи в рецензируемых научных журналах из списка ВАК: 2 статьи в журнале «Доклады Академии Наук», 1 статья в журнале «Литосфера» и 1 статья в журнале «Gondwana Research». Результаты доложены на 9-ти науч-

ных конференциях, в частности: AGU Fall Meeting (2014, 2015, Сан-Фран-циско, США), 3P Arctic (2015, Ставангер, Норвегия), всероссийской молодежной научно-практической конференции «Науки о земле. Современное состояние» (2013-2015, респ. Хакасия), Сибирской научно-практическая конференции молодых ученых по наукам о Земле (2014, Новосибирск), международной научно-практической конференции «Современные проблемы географии и геологии» (2014, Томск), а также на научном семинаре «Палеомагнетизм и магнетизм горных пород: теория, практика, эксперимент» (2015, Борок).

Структура и объем работы. Диссертация объемом 203 страницы состоит из введения, шести глав и заключения. Она включает 70 рисунков, 6 таблиц, 3 приложения и содержит список литературы из 138 наименований.

Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю профессору РАН Д.В. Метелкину за возможность работать со сложным, но уникальным материалом, за помощь в освоении методов магнито-тектоники, геологической интерпретации полученного материала и постоянные консультации. Автор благодарен академику РАН В.А. Верников-скому и кандидату геол.-мин. наук Н.Ю. Матушкину за собранный во время экспедиций на Новосибирские острова и предоставленный геологический материал. Искренняя благодарность докторам наук А.Ю. Казанскому и Г.Г Матасовой, которые впервые познакомили автора с петро- и палеомаг-нитными методами, были учителями и наставниками на протяжении многих лет. За помощь в лабораторных исследованиях и измерениях автор благодарит В.В. Абашева, З.Л. Шмыреву, А.В. Травина, Е.А. Васюкову, Д.М. Кузину, а также весь коллектив палеомагнитной группы Лаборатории геодинамики и палеомагнетизма ИНГГ СО РАН, оказывающих разностороннюю помощь и поддержку на всех этапах исследовательской работы. Автор также весьма признателен всем соавторам публикаций, рецензентам, участникам совещаний, конференций и научных семинаров, высказавших конструктивные замечания и предложения по настоящей работе, что позволило значительно ее улучшить.

Основные черты геологического строения Новосибирских островов

Известны Новосибирские острова чуть более трехсот лет. Самыми первыми были открыты о-ва Ляховские в 1712 г. купцом Иваном Ляховым. Большинство островов группы Анжу были открыты в конце XVIII – начале XIX веков. В 1879-1881 году во время экспедиции Дж. В. Де Лонга на яхте «Жаннетта» были открыты три из островов архипелага впоследствии названные им как о. Жаннетты, о. Генриетты и о. Беннетта. Другие два острова в составе архипелага Де-Лонга были открыты в 1914 году во время экспедиции Б.А. Вилькицкого на судах «Вайгач» и «Таймыр». Геологическое изучение наиболее крупного острова Новосибирского архипелага – о. Котельного было начато в 1886 Э.В. Толлем, который неоднократно посещал эти места. Он также оставил первые геологические описания и коллекции с острова Беннетта. Особое значение для геологии о. Котельный, Большого Ляховского и других островов имели исследования К.А. Воллосовича, Б.А. Вилькицкого, М.М. Ермолаева, Н.В. Пинегина в начале XX века (1900-1930 гг).

Первые геолого-съемочные работы были проведены сотрудниками НИИГА-ВНИИокеангеология и Арктической (Полярной) экспедиции в 50-70-е годы ХХ века, в результате которых были изданы листы Государственной геологической карты СССР масштабов 1:1 000 000 и 1:200 000. Позднее такие масштабные работы уже не проводились

Геологическая съемка сопровождалась активными научно исследовательскими изысканиями самого разного направления, в том числе связанными с изучением магматических и метаморфических образований на всех островах [Дорофеев и др., 1999]. С середины 1992 геологические работы на Новосибирских островах были приостановлены.

Обобщением всей накопленной геологической информации стала публикация геологической карты листов S -53-55 (Новосибирские острова) в 1998 г. В 2005 г. была издана новая геологическая карта масштаба 1:1 000 000 листа Т-53-56 (о. Жохова), а в 2014 г. появилась серия карт третьего поколения масштаба 1:1 000 000, среди которых был издан лист Т-57-60 (о. Генриетты) геологической карты доплиоценовых образований.

В последние десять лет наиболее активно геологические работы проводились сотрудниками ГИН РАН (г. Москва) под руководством Кузьмичёва А.Б., а также сотрудниками ВСЕГЕИ, ИНГГ СО РАН и различными иностранными специалистами. 1.2. Основные черты геологического строения Новосибирских островов.

Новосибирские острова являются важным геологическим звеном Восточной Арктики и в современном плане представляют собой орогенное поднятие, которое располагается в зоне перехода от окраинно-континентальных структур Сибирской платформы к погруженным структурам дна Северного Ледовитого океана с континентальной корой – хребту Ломоносова, поднятию Менделеева и котловине Макарова.

Блок Новосибирских островов имеет континентальную природу. Палеозойский осадочный чехол, сложенный карбонатно-терригенными отложениями, залегает на раннедокембрийском кристаллическом фундаменте [Косько, 1977; Вольнов и др., 1999; Дорофеев и др., 1999; Natal in et al., 1999; Кораго и др., 2014].

В пределах архипелага различные группы островов имеют принципиально разные черты геологического строения, поэтому некоторые исследователи относят их к отдельным тектоническим элементам, выделяя террейн Де-Лонга, по одноименной группе островов, и Котельный (Котельнический) террейн, занимающий территорию архипелага Анжу [Тектоника, геодинамика и металлогения …, 2001, Косько, 2007, Drachev, 2011]. В пределах архипелага Анжу геологические разрезы вскрывают, в основном, деформированную терригенно-карбонатную толщу палеозойского возраста. На ней с несогласием залегают терригенные породы мезозойского возраста. На островах Ляховских распространены позднеюрско-раннемеловые терригенные породы и офиолиты, возраст и происхождение которых дискусионно, однако чаще всего породы офиолитовой ассоциации интерпретируются как фрагменты литосферы Южно-Анюйского океана [Кузьмичев, 2005, Sokolov et al., 2002]. Также широко распространены гранитоиды [Дорофеев и др., 1999; Самусин, Белоусов, 1985]. Архипелаг Де-Лонга содержит всего пять островов, но и их геологическое строение и возраст геологических образований сильно различаются. Палеонтологически немые вулканогенно-осадочные толщи на о. Жаннетты и о. Генриетты вызывали наибольшее количество споров о их происхождении и возрасте, а геологическое строение о. Жаннетты было впервые изучено лишь в 2013 г [Соболев и др., 2014]. Несмотря на трудности с датировками осадков, на вышеперечисленных островах доказано присутствие раннепалеозойских отложений [Ershova et al., 2016b]. Наиболее детально изучено геологическое строение о. Беннетта. Осадочный разрез сложен терригенными отложениями кембрия и ордовика и перекрывающими их раннемеловыми осадками и базальтовыми покровами [Вольнов, Сороков, 1961, Геологическая карта …, 1961]. Раннепалеозойские отложения подробно описаны и охарактеризованы фаунистически [Данукалова и др., 2014а]. На о. Беннетта присутствуют также меловые базальты, а на о. Жохова и о. Вилькицкого распространены лишь кайнозойские вулканогенные породы, которые не являются объектами исследования в настоящей работе и не будут затрагиваться в ней. Рассмотрим кратко геологическую характеристику групп островов, входящих в состав архипелага Новосибирских островов.

Методика петромагнитных исследований

Основным методом, используемым в работе, является палеомагнитный. В последние десятилетия он зарекомендовал себя в качестве надежного и эффективного метода для решения множества задач в тектонике, палеогеографии, стратиграфии и не только. Этот метод основан на явлении «магнитной памяти», то есть способности магнитных минералов сохранять информацию о направлении вектора естественной остаточной намагниченности (NRM), зафиксированного во время формирования горной породы. Палеомагнетизм основывается на трех гипотезах [Палеомагнитология, 1982]: гипотеза фиксации, гипотеза сохранения и гипотеза центрального осевого диполя. Гипотеза фиксации. Горные породы при своем образовании намагничиваются по направлению геомагнитного поля времени и места их образования Гипотеза сохранения. Приобретенная первичная намагниченность сохраняется (хотя бы частично) в породе в геологическом масштабе времени и может быть выделена из суммарной многокомпонентной естественной остаточной намагниченности породы. Гипотеза центрального осевого диполя. Геомагнитное поле, осредненное за любые промежутки времени порядка 100 000 лет (кроме эпох инверсий), является полем диполя, помещенного в центр Земли и ориентированного по ее оси вращения

Измеряемая в лабораторных условиях намагниченность представляет собой векторную сумму, складывающуюся из компонент, связанных с различными событиями за период существования породы. Тип первичной намагниченности определяется генезисом пород. Как правило, информацию, зафиксированную на момент формирования породы и которая может быть использована для построения реконструкций, несут в себе два вида намагниченности – термоостаточная, для магматических пород и детритная (ориентационная), для осадочных пород. Детритная намагниченность (DRM) возникает в осадках за счет ориентировки магнитных частиц, находящихся в осадке во взвешенном состоянии, по направлению внешнего магнитного поля. [Collinson, 1983]. В результате диагенеза и литификации магнитные частицы оказываются как бы запечатанными внутри породы в своем первоначальном положении. Нужно принимать во внимание, что это направление является усредненным за тот промежуток времени, за который осадок преобразуется в сцементированную породу. Кроме того, при наличии удлиненных магнитных частиц, в процессе уплотнения, первичная ориентировка может несколько нарушаться, т.к. частицы будут стремиться длинными осями расположиться в плоскости напластования, что приводит к занижению магнитного наклонения (до 30) [Печерский, Диденко, 1995].

Термоостаточная намагниченность (TRM) образуется благодаря остыванию магматических пород, содержащих магнитные минералы, от температуры Кюри до некоторой температуры при постоянном магнитном поле [Butler, 1992]. Происходит переход минерала из парамагнитного в ферромагнитное состояние благодаря упорядочиванию ориентировки магнитных моментов. Геомагнитное поле позволяет упорядочить всего около 1% магнитных моментов зерен магнитных минералов, имеющихся в гoрной породе, но, несмотря на это, термоостаточная намагниченность наибoлее устoйчива к внешнему воздействию. Магматические породы способны сохранять палеомагнитную информацию сотни миллионов лет, что делает их наиболее предпочтительными объектами для магнитотектонических исследований. Помимо первичной намагниченности, магнитные минералы в породах могут со временем приобретать вторичные виды намагниченности. К этому приводят процессы минеральных и структурных преобразований магнитных частиц, новообразования магнитных минералов из парамагнитных, стресс и т.п. Возникают химическая намагниченность, динамическая намагниченность, вязкая намагниченности и др. В зависимости от степени воздействия различных факторов, может происходить полное или частичное перемагничивание. Однако, как первичная, так и вторичные компоненты могут быть выделены из суммарного вектора естественной остаточной намагниченности. Для этого используются магнитные чистки, основанные на различной устойчивости магнитных минералов и видов намагниченности к воздействию таких внешних факторов как переменное магнитное поле, температура или время, т.е. сводятся к ступенчатому разрушению суммарной намагниченности и измерению направления ее остаточной величины.

До проведения магнитных чисток, как правило, производится комплекс петромагнитных измерений, включающих в себя измерение концентрационно-зависимых, гистерезисных характеристик, а также изучения состава магнитных минералов. Эти результаты используются для обоснования выбора магнитной чистки, однако ее эффективность сначала проверяется на единичных пилотных образцах. Одной из основных задач настоящей работы является построение магнитотектонических реконструкций. Благодаря получению информации о направлении вектора первичной намагниченности, мы получаем возможность реконструировать пространственное положение изучаемого тектонического элемента и количественно оценить кинематику дрейфа. Ниже приводится информация о сути и методике проведенных петро- и палеомагнитных экспериментов, принципах построения пространственных реконструкций, а также общая характеристика тех объектов, которые были изучены.

Остров Генриетты

На стереограммах распределения осей эллипсоида анизотропии (рис. 3.5), видно, что в ордовикско-силурийских карбонатных отложениях оси распределены довольно хаотично, тогда как для девонских пород характерна группировка минимальной, средней и максимальной осей эллипосида во взаимно перпендикулярных направлениях. Подобная группировка осей в девонских отложениях скорее всего связана с деформациями.

Результаты палеомагнитных чисток Палеомагнитные эксперименты по размагничиванию нижнепалеозойских осадков включили в себя размагничивание коллекции переменным полем и измерение намагниченности на высокочувствительном криогенном магнитометре 2G, учитывая слабые магнитные свойства пород и изученные особенности изменения состава магнитных минералов при температурном воздействии. При размагничивании отложений айанской свиты хорошо фиксируется одна стабильная компонента – характеристическая (ChRM). В ходе размагничивания типичным является постепенный спад величины NRM, а медианное разрушающее поле составляет 15-35 мТл. Наблюдаются некоторые различия в характере размагничивания образцов из двух опробованных обнажений. В образцах из точки 11ns08 значение медианного разрушающего поля (MDF) составило 15-20 мТл. Незначительный разворот вектора происходит в интервале от 5 до 50 мТл, при дальнейшем воздействии переменным полем вектор стремится к центру координат ортогональной диаграммы (рис. 3.5). В полях свыше 100 мТл разрушается до 90% NRM. Направление среднекоэрцитивной (5–50 мТл) компоненты в пределах ошибки определения не отличается от средней ChRM. Для точки 11ns07 свойственен более жесткий носитель намагниченности. Значения MDF в два раза выше – около 30-35 мТл. При максимальном (в настоящем эксперименте разрушающем поле в 140 мТл разрушается менее 90% суммарной NRM. Тем не менее, на ортогональной диаграмме четко видна тенденция к смещению проекции вектора по прямой, направленной в центр координат (рис. 3.6). В некоторых образцах можно Рисунок 3.6 - Результаты палеомагнитных чисток ордовикско-силурийских отложений о. Котельный. Приведены ортогональные диаграммы, стереограммы и соответствующие графики зависимости величины намагниченности M от переменного магнитного поля. Здесь и далее - черные круги на ортогональных диаграммах (стереограммах) - проекция на горизонтальную плоскость (нижнюю полусферу). Белые круги - на вертикальную плоскость (верхнюю полусферу). заметить присутствие среднекоэрцитивной компоненты, направление которой незначительно отличается от ChRM.

Таким образом, в карбонатных породах нижнего ордовика Котельнической зоны отмечается присутствие регулярной относительно высококоэрцитивной компоненты намагниченности (табл. 1.1), которая, вероятно, связана с незначительной примесью аллотигенного или биогенного Рисунок 3.7 - Стереограммы с распределением единичных направлений CHRM (в стратиграфической системе координат) и распределение среднесайтовых направлений в географической (слева) и стратиграфической (справа) системах координат для отложений Нерпалахской зоны (вверху) и Котельнической зоны (внизу). Тест складки для пород Нерпалахской зоны. магнетита. Мы предполагаем, что сохранившаяся ChRM имеет ориентационную природу и отвечает направлению магнитного поля в момент формирования пород – 475 млн. лет назад. Об этом свидетельствует значение кучности (k), которое более чем на порядок выше в древней системе координат, по сравнению с современной (см. табл. 3.1). Поскольку изучено только два обнажения, что недостаточно для корректной оценки на уровне средних по обнажениям, тест складки поставлен по совокупности единичных векторов. Отношение кучности тестируемой выборки (n=23) в древней и современной системах координат ks/kg = 39.1/22.6. При распрямлении складки [Watson, Enkin, 1993] максимум кучности достигается на уровне 84.7%. Корреляционный тест складки [Enkin, 2003] положительный, коэффициент корреляции (DC Slope: 0.851 ± 0.293) близок к 1.

Известняки урасинской и терютехской свиты также были подвергнуты ступенчатому размагничиванию переменным полем. Несмотря на петромагнитные различия по поведению вектора NRM в ходе размагничивания переменным магнитным полем все изученные известняки весьма однородны. Значение MDF составляет от 20 до 30 мТл. Более 90% NRM разрушается в полях амплитудой выше 100 мТл. На ортогональных диаграммах прослеживается только одна компонента (рис. 3.6). В полях амплитудой до 15 мТл часто можно заметить присутствие вязкой или лабораторной вязкой компоненты.

С учетом ошибки определения, установленная регулярная ChRM отличается от стабильной раннеордовикской компоненты более чем на 25 по склонению (см. табл. 3.1). Судя по распределению значений Qn, намагниченность известняков также в основном обусловлена присутствием аллотигенных зерен магнитных минералов. Применив тест складки в модификации [Watson, Enkin, 1993] максимальная кучность достигается в древней системе координат, при 101.1% ± 22.0% распрямлении складки (рис. 3.6). Корреляционный тест [Enkin, 2003] положительный (DC Slope: 1.029 ± 0.515). Так как изученные обнажения в Нерпалахской зоне близки по возрасту их представляется возможным объединить для наибольшей статистики, тогда можно предположить, что формирование ChRM соответствует возрасту пород – 440 млн лет. Верхнедевонские песчаники нерпалахской свиты были размагничены переменным полем до 140 мТ. Образцы из двух обнажений (13NS13 и 13NS14) показали практически одинаковое поведение вектора намагниченности при проведении AF-чистки. Вязкая намагниченность разрушается в полях до 5-10 мТл, до 20-30 мТл происходит разворот вектора.

Палеозойский интервал траектории кажущегося движения палеомагнитного полюса

Петромагнитные параметры глинистых песчаников толщи Кеппен на о. Беннетта обнаруживают следующие закономерности. Наиболее низкими значениями магнитной восприимчивости и естественной остаточной намагниченности обладают породы среднеордовикского возраста, при этом распределение данных характеристик в них является облачным (рис. 4.3а). Магнитная восприимчивость по сравнению с карбонатными породами ордовикского возраста на о. Котельный в отложениях о. Беннетта выше и составляет порядка 10-4 ед СИ, при этом значения NRM в породах низкие (от 0.1 до 0.8 мА/м), также как и отношение Кенигсбергера, которое варьирует от 0.05 до 0.5. Низкие значения Qn и облачное распределение с плохо выраженным трендом в крест линий равного Qn заставляет предполагать химическую природу намагниченности, связанную с образованными на месте аутигенными магнитными минералами. Вероятно, присутствуют и аллотигенные обломки, однако связанная с ними ориентационная намагниченность уступает по силе химической. В целом, такая же картина наблюдается и для кембрийских песчаников острова Беннетта. Единственным отличием здесь являются несколько более высокие значения К и NRM, однако, Qn также очень низкие – 0.01-0.1, что говорит о преобладании индуктивной намагниченности над остаточной. В пользу присутствия аллотигенных магнитных минералов типа магнетита в осадках о. Беннетта косвенно свидетельствуют коэрцитивные характеристики. Судя по измеренным гистерезисным параметрам, состав магнитных минералов в

Распределение некоторых петромагнитных параметров в кембрийских и ордовикских отложениях о. Беннетта: а) распределение магнитной восприимчивости и естественной остаточной намагниченности; б) распределение коэрцитивных параметров на диаграмме Дея-Данлопа. отложениях острова Беннетта довольно однородный и преобладают магнитомягкие минералы. Остаточные коэрцитивные поля составляют 42-53 мТл (Приложение Б). Размер магнитных частиц преимущественно псевдоодно доменный (рис. 4.3б), и среднеордовикские песчаники располагаются на диаграмме Дея-Данлопа вблизи теоретической кривой для зерен чистого титаномагнетита (рис. 4.3б), что косвенно свидетельствует о том, что в качестве магнитного минерала какое-то количество магнетита в осадках может содержаться. Отклонение от этой кривой в двух точках опробования кембрийских песчаников может показывать большее химическое преобразование магнитных минералов и больший вклад иных, более слабомагнитных минералов.

Результаты термокаппаметрии На температурной зависимости магнитной восприимчивости (рис. 4.4) пика Вервея ни в кембрийских ни в ордовикских отложениях не обнаруживается, что говорит о том, что чистый магнетит в данных осадках если и присутствует, то в крайне низких количествах. На кривой нагревания в ордовикских песчаниках фиксируется слабый перегиб в районе 320-350 С. На таких температурах может отмечаться падение К для некоторых 700 T, С

Зависимость магнитной восприимчивости от температуры в отложениях о. Беннетта. Красным цветом показаны низкотемпературная кривая до нагрева и кривая нагрева, синим - кривая остывания и низкотемпературная кривая после нагревания сульфидов, а также для титаномагнетитов. На кривой остывания явно фиксируются два перегиба, первый на температуре около 580 С, второй на 420-410С с пиком на 340 С.

В кембрийских песчаниках поведение магнитной восприимчивости при нагреве несколько отличается. В точке 13NS11 магнитная восприимчивость медленно падает с температурой вплоть до 600С, а на кривой остывания наиболее резкий рост К происходит при температуре -480-500 С, что характерно для титаномагнетита. В точке 13NS12 на 400С происходит многократный рост К, связанный очевидно с образованием магнетита из слабомагнитных минеральных фаз. При этом, ни в первом, ни во втором случае чистый магнетит не подтверждается на низкотемпературной части кривой, что может говорить о присутствии низкотитанистого титаномагнетита. Анизотропия магнитной восприимчивости.

Большинство изученных нижне-среднекембрийских и среднеордовикских песчаников о. Беннетта обладают невысокими значениями степени анизотропии Pj от 1 до 1.08. Выделяются лишь несколько образцов из разновозрастных отложений – в них Pj достигает 1.16. Низкие значения степени анизотропии, в совокупности с положительным фактором формы Т (рис. 4.5а), позволяют предположить, что магнитная текстура пород осталась не нарушенной, а породы не подвергались сильному стрессу, который мог бы исказить первичную палеомагнитную информацию [Hrouda, 1982]. Песчаники из всех точек опробования кроме одной (13NS12) характеризуются плоскостным типом анизотропии, являющимся обычным для осадочных пород (рис. 4.5б). А вот четкий линейный тип АМВ, проявленный в точке отбора 13NS12, заставляет усомниться в хорошей сохранности магнитной информации.