Палеомагнітний метод
У 1953-1958 роках був розроблений і впроваджений в практику геологорозвідувальних робіт палеомагнітний метод. Розвиток цього методу стало важливою частиною процесу становлення нової галузі геофіshy-зики - палеомагнитологи [Храмов А. Н., Шолпо Л. Є., 1967].
Палеомагнитологи вивчає явища палеомагнетизму, т. Е. Магнітне поле Землі геологічного минулого, закріплене в своєрідних відбитках цього поля - векторах природної залишкової намагніченості гірських порід. Намагніченість гірських поshy-род дозволяє вивчати історію магнітного поля Землі, сінshy-хронізіровать породи, що містять відбитки цього поля, і визначати їх вік.
При утворенні осадових порід на магнітні частинки в процесі осадження надає ориентирующее дію геоshy-магнітне поле-частинки прагнуть розташуватися таким чином, щоб їх вектори намагніченості виявилися направshy-ленними по полю. При зневодненні осаду отримана оріshy-ентации частинок закріплюється, і осад набуває орієнтаційну залишкову намагніченість Jro. Аналогічним чином закріплюється вектор геомагнітного поля в остигаючих кристалізуються магматичних породах, що утворюються і перетворюються мінералах метаморфічних порід.
Надійну інформацію про давнє геомагнитном поле несе тільки та компонента, вік якої збігається з возраshy-стом породи, - первинна намагніченість. Тому головне завдання будь-якого палеомагнітного дослідження - виділити первинну намагніченість (опредеshy-лити напрямок і модуль вектора).
Передумовами використання палеомагнітного методу в стратиграфії є наступні:
1. Гірські породи при своєму утворенні намагнічуються в напрямку геомагнітного поля часу і місця їх утворення (гіпотеза фіксації).
2. Придбана первинна намагніченість зберігається (хоча б частково) в породі і може бути виділена (гіпотеза збереження).
3. палеомагнітна поле (осредненное за проміжки часу близько 1 млн. Років, крім епох його різких перебудов), є полем диполя, поміщеного в центр Землі і орієнтованого по її осі обертання (гіпотеза центрального осьового диполя).
Встановлено, що напрямки палеомагнітного поля є функцією географічного положення і віку досліджених гірських порід.
Глобальність обох явищ - дрейфу континентів і геоshy-магнітних інверсій - служить передумовою застосування палеомагнітного методу в стратиграфії, т. Е. Магнітостратіграфіческіх досліджень.
Таким чином, використання палеомагнетизму в стратиграфії засноване на тому, що в історії Землі відбувалися багаторазові інверshy-сі магнітного поля, обумовлені зміною вектора перshy-вічной намагніченості Jonна 180 °. Ці багаторазові інверсії геомагнітного поля призвели до того, що розрізи осадових і вулканогенних товщ виявилися расshy-членування на чергуються горизонти прямий і обратshy-ної намагніченості.
Інверсії магнітного поля відбувалися нерівномірно в часі: тривалі інтервали часу хаshy-рактерізует постійністю напрямки вектора первинної намагніченості, ці інтервали чергуються з періоshy-дами багаторазових інверсій. Таке неоднорідне будова паshy-леомагнітних розрізів дозволяє виділяти характерні реshy-Пери і істотно підвищує точність кореляції. Оскільки кожна інверсія магнітного поля Землі фіксувалася на будь-якій ділянці земної кори одночасно, то кордону скоррелірованних палеомагshy-нітних горизонтів є строго ізохронними, а сама палеомагнітостратіграфія, як биостратиграфия і визначення абсолютного віку, належить до числа методів безпосередньої кореляції.
Так як геомагнітні інверсії - явище глобальне, долshy-жна бути точна стратиграфическая і хронологічна корреshy-ляция прямо і назад намагнічених утворень по всьому світу. Тому шкала геомагнітних інверсій в принципі може бути побудована як хронологічна, якщо зразки горshy-них порід, для яких визначена магнітна полярність, удаshy-ється датувати фізичними методами. Така шкала називаshy-ється магнітохронологіческой.
Цей підхід до вивчення історії геомагнітних інверсій коректний тільки за умови, що тривалість епох, протягом коshy-торих зберігається геомагнітна полярність, перевершує поshy-похибки методу датування. Побудова магнітохронологічеshy-ської шкали, і то тільки для пізнього кайнозою, стало возможshy-ним лише з розвитком калій-аргонового методу, який дозволив дуже точно датувати вулканогенні породи, головним обshy-разом основні лави, для яких була визначена магнітна полярність.Найбільш відома шкала геомагнітної полярності Кокса для поshy-следних 4,5 млн. Років, заснована на 150 визначеннях возраshy-ста і полярності лав в самих різних точках земної кулі. Це шкала впоследстshy-вії була уточнена і продовжена до 7 млн. Років. Продовження магнітохронологіческой шкали на давніші епохи зустрічає труднощі, які пов`язані зі зростанням абсолютних похибок калій-аргонових датувань. Для дослідження більш давніх інверсій поки реаshy-льон тільки стратиграфічний підхід.
Геомагнітні інверсії, якщо їх розглядати за длітельshy-ні інтервали (ери і більш), підкоряються складної рітмічshy-ності. Вони нерівномірно распредеshy-ляють за шкалою часу, дозволяючи виявити інтервали сгущеshy-ний і розрідження і характерні угруповання. Следоваshy-кові, в магнітостратіграфіческой і магнітохронологіческой шкалах полярності можна виділити таксономические одиниці різного рангу. придбати за найкращими цінами ви зможете на сайті asb-tur.ru
Був розроблений ряд пропозицій по номенклатурі і класифікації палеомагнітних стратіграфіshy-чеських підрозділів. А. Н. Храмов запропонував називати палеомагнітним горизонтом «інтервал з однієї і тієї ж прямої або зворотної первинної намагниченностью порід» а групу горизонтів з характерним їх чергуванням виділяти в якості палеомагнітного зони. При цьому палеомагнітні зоною прямої намагніченості поshy-лучают індекс N, зворотного - індекс R, змінної полярності поєднанням букв N і Rв залежності від приблизної рівності або переважання Nrі Rn. Ірвінг запропонував іменувати підрозділи палеомагнітного шкали за місцем їх виділення.
В результаті в стратиграфічний кодексі в якості основних одиниць магнітостратіграфіческой шкали (загальних магнітополярних підрозділів) запропоновані (в низхідному порядку): Мегазона, гіперзона, суshy-перзон, ортозона, субзонах, а в якості їх тимчасових аналоshy-гов відповідно мегахрон (тривалість більше 100 млн .років), гіперхрон (100-30), суперхрон (30-5), ортохрон (5-0,5), субхрон (близько 0,5) і мікрохрон (менше 0,5 млн.лет). Ранг одиниці визначається тривалістю і значенням соshy-ответствуй їй етапу в загальній історії геомагнітного поля. Мегазона за своїм обсягом приблизно відповідають ератема обshy-щей стратиграфічної шкали, гіперзони - системам, суперshy-зони - відділам або декільком ярусах, ортозони - ярусах або їх частин.
Гіпер- і суперзон присвоюється географічна назва із зазначенням полярності і стратиграфічного положення (наприклад, гіперзона RКіама З2-Р2).
Ортозона - основний підрозділ магнітостратіграфіческой шкали, що представляє собою монополярний інтервал або поєднання різнополярних субзон. Ортозони нумерують окремо по полярності від низу до верху із зазначенням стратиграфического положення (R1 Р2t ).
Субзонах - елементарна одиниця магнітостратіграфіческой шкали, що представляє собою вузький монополярний інтервал розрізу. Нумерується від низу до верху в межах ортозони (n1R1Р2t). Допускається, як і в ортозоне, збереження географічної назви.
У розрізах часто спостерігаються інтервали, відповідні нестійкого стану геомагнітного поля (сильному отshy-лень напрямки поля, незавершеною інверсії). Такий інтервал називається аномальним, включається до складу вмеshy-щающую магнітостратіграфіческого підрозділу в якості реперного рівня або виділяється як Микрозона. Його тимчасової аналог називається екскурсом магнітної полярності.
Микрозона - найменша одиниця магнітостратіграфіческой шкали, що фіксують елементи тонкої тимчасової структури геомагнітного поля: екскурси, аномальні відхилення та ін. Можуть виступати в якості реперних рівнів всередині одиниць більших рангів. Нумеруються знизу вгору в межах суб-або ортозон із зазначенням полярності.
Регіональні та місцеві магнітостратіграфіческіе підрозділи - це магнітополярние підрозділи, пізнавані в межах конкретних структурно-фаціальних зон або регіонів. Виділяються на основі стратотип регіональних або місцевих Стратонов. Ранг зон визначається по їх співвідношенню з одиницями загальної стратиграфічної шкали. Якщо їх ранг щодо загальної стратиграфічної шкали не встановлено, то вони позначаються термінами «зона полярності» або «підзона полярності», для яких допустимі власні, в тому числі географічні назви. Назви утворюються з вікового індексу (нумеруються знизу вгору), позначення полярності і скороченого географічної назви основного Стратона (зона P2R1- Чаган).
Зрозуміло, при зіставленні горизонтів прямий і зворотній намагніченості тільки по їх знаку завжди можлива помилка, обумовлена розмивами, перервами в осадконакоплении і фаціальними змінами порід. Тому такі зіставлення повинні контролюватися характером коливань вектора Jon, а також ступенем відхилення Jonвід вектора сучасного магнітного поля Землі Н. Так, для європейської частини СРСР кут між Jon (Пряма намагніченість) і Н становить близько 10про для неогену, 20про для палеогену, 40 ° для пермі і т. д.
Палеомагнітостратіграфіческіе дослідження можуть використовуватися для розчленування, кореляції і картування, широких регіональних зіставлень і для розробки загальної палеомагнітного стратиграфічної шкали.
Широке використання палеомагнітних даних в практичній стратиграфії обмежується головним чином технічеshy-ським недосконалістю самого методу, його значною трудомісткістю, необхідністю складання великого числа опорних розрізів з огляду на взаємного переміщення в геологічному прошshy-лом окремих ділянок земної кори, нарешті, незначною намагниченностью ряду порід, що поки не дозволяє іспользоshy-вать ці породи для цілей палеомагнітного стратиграфії.
Таким чином, магнітостратіграфіческіе дослідження ведуться за декількома напрямками, які включають:
- розчленування товщ гірських порід по палеомагнітним характеристикам (полярності, координатам полюсів, реперних горизонтів аномальних напрямків векторів, скалярним параметрам);
- палеомагнітна кореляцію регіональних і місцевих стратиграфічних схем і їх зіставлення з загальної стратиграфічної шкалою;
- створення єдиної магнітостратіграфіческой шкали.
Практика використання палеомагнітного методу в геології показала, що найбільш успішно він може застосовуватися при вирішенні наступних завдань стратиграфії
1) у вивченні стратиграфії четвертинних і пліоцену відкладень, визначенні нижньої межі четвертичной системи;
2) при розробці та обґрунтуванні геохронологічної шкали протерозою і фанерозою;
3) в кореляції стратиграфічних шкал для континентів і біогеографічних областей (особливо континентальних утворень) і прив`язці їх до загальної шкалою;
4) у вивченні стратиграфії німих товщ і визначенні геологічного віку вулканогенних утворень і руд;
5) для детальної кореляції розрізів неогену, тріасу - верхньої пермі, ордовика - верхнього кембрію.
Найбільш сприятливими об`єктами є первинно пофарбовані червоноколірна осадові породи і ефузиви основного складу, деякі сероцветних осадові породи і боксити.
