CC BY
24
УДК 560. 384. 5
ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ ВЕРХНЕГО ДЕВОНА МИНУСИНСКОГО МЕЖГОРНОГО ПРОГИБА
В.П.Апарин \ М.З.Хузин 2, С.В.Шипунов 3
1,2Институт земной коры СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул, Лермонтова, 128,
всероссийский научно-исследовательский геологический институт имени А.П. Карпинского, 199026, г. Санкт-Петербург, Средний проезд, 74,
Приведены результаты палеомагнитных исследований красноцветных алевролитов в разрезе тубинской свиты (верхний девон) Минусинского межгорного прогиба на разрезе р. Быстрая (53,5° N, 91,5° Е) вблизи г. Минусинска. Результаты термомагнитной чистки исходной коллекции показывают, что в составе NRM доминирует однокомпо-нентная составляющая. Кластеры этой компоненты в разрезе изученного интервала образуют в фамене две маг-нитостратиграфические зоны: нижнюю отрицательную и верхнюю положительную, Распределение на сфере Средних полюсов по Этим магнитным зонам лежит внутри девонского поля полюсных позиций Сибирской платформы.
Ил, 3, Табл, 1, Библиогр, 19 назв,
Ключевые слова: палеомагнетизм; терморазмагничивание; красноцветы; тубинская свита; валидность; NRM -естетственная остаточная намагниченность.
PALEOMAGNETISM OF UPPER DEVONIAN OF MINUSINSK INTERMONTANE SAGGING V.P. Aparin, M.Z. Huzin, S.V. Shipunov
The Institute of Earth Crust of Siberian Department of Russian Academy of Sciences 128 Lermontov St,, Irkutsk, 664033
All-Russian Scientific-Research Geological Institute named after A,P, Karplnsky 74 Sredniy Proezd, St. Petersburg, Russia, 199026
The authors present the results of paleomagnetic studies of red-gem siltstones in the cut of tubinskaya assise (upper Devonian) of Minusinsk intermontane sagging in the section of the Bistraya river (53,5° N, 91,5s E) near the town of Minusinsk. The results of thermomagnetic cleaning of the initial collection demonstrate that a single-component constituent dominates in the composition of NRM. Clusters of this component in the cut of the studied interval form two magnetostra-tigraphic zones in the upper Devonian: lower negative and upper positive ones. The distribution on the sphere of medium poles along these magnetic zones is within Devonian field of pole positions of Siberian Platform. 3 figures, 1 table, 19 sources.
Key worcie: palcomagncttem; thermodemagnitication; red-gems; tubin3kaya аээЬс; validity; NRM- natural residual magnetization.
Введение, Осадконакопление в бассейнах позднего девона в восточной части Саяно-Алтайской складчатой области приходится на финальный интервал свободного перемещения литосферных блоков, когда скорости перемещения главных континентальных плит начали резко падать и приблизились к минимуму в раннем карбоне, в стадии аккреции суперконтинента Пангея. По заключению Зоненшайна [1] территория Минусинского прогиба в середине девона уже была в составе Сибирского кратона, Однако фактических материалов для таких утверждений пока еще мало, в частности, валидных палеомагнитных данных [2,3] . Первые исследования палеомагнетизма тубинской свиты проводились в начале 60-х годов прошлого столетия, когда наличие красного цвета осадков рас-
сматривалось как признак магнитной стабильности древней намагниченности, Однако для тубинской свиты это соотношение выполняется далеко не на всех разрезах красноцветных пород Минусинского прогиба. Для того чтобы понять географию распределения маг-нитостабильных обнажений, в те годы был проведён эксперимент, В узком стратиграфическом интервале вблизи кровли тубинской свиты был проведен отбор и исследования естественной остаточной намагниченности (^М ) образцов по 23 обнажениям на всей территории Минусинского межгорного прогиба. В результате оказалось, что только 5 из них содержали векторы магнитостабильной образующие кластеры, удаленные от направления перемагничивания [4]. Отсюда, задача настоящей работы связана с получени-
1 Апарин Вадим Петрович, кандидат гёблбгб-минёралбгичёских наук, старший научный ебтрудник, тел.: (3952)42-70-00., факс: 42-70-00, e-mail; palmaq@crust.irk.ru
Aparin Vadim Petrovich, a candidate of geological and mineralogical sciences, a senior research assistant, tel.: (3952)42-70-00, fax; 42-70-00, e-mail: palmaq@crust.irk.ru
2Хузин Марат Зинурович, главный специалист подразделения, тел.; (3952) 42-70-00, e-mail; palmaq@crust.irk.ru Huzin Marat Zinurovich, a chief specialist of the department, paleomagnetism, Tel.: (3952)42-70-00, e-mail: palmaq@crust.irk.ru
3 Шипунов Станислав Валериевич, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, e-mail: svshihu-nov@mil.ru
Shipunov Stanislav Valerjevich, a candidate of physical and mathematical sciences, a senior research assistant, e-mail: svshihu-nov@mil.ru
ем новых палеомагнитных полюсных определений на основе современной технологии извлечения характерных компонент намагниченности. В палеомагнит-ном стратиграфическом разрезе верхнего девона Минусинского прогиба, кроме того, сохранились задачи, связанные с выделением здесь зоны прямой полярности [4].
Отбор коллекции образцов. Настоящая работа выполнена на одном из таких не потерявших палео-магнитную информацию разрезов на протоке р. Енисей под названием Быстрая (53,5° N. 91,5° Е) рядом с г. Минусинском. Позднедевонский возраст тубинской свиты определен по фауне панцирных рыб и растительным остаткам [5], а также подтвержден четкой литологической границей кровли и фауной турнейских отложений. Нижняя граница тубинской свиты на этом разрезе установлена бурением. Она находится на глубине около 700м, Видимый стратиграфический
I»*
20"
V0*
\ 130' I
\ •11К)^
вЭО"
Scale - Ю niA/m
объем свиты, вскрытый обнажениями по склонам горы Фунтиковой, от уреза реки до вершины, оценивается нами приблизительно в 650м. В большей своей части эта мощность толщи принадлежит фаменскому ярусу и залегает горизонтально, что исключает применение теста складки для оценки возраста компонент ШМ образцов тубинской свиты в этом разрезе. Отбор ориентированных образцов проводился в крест простирания пластов разреза от уровня реки вверх и охватил интервал мощности - около 450 м, Всего было отобрано 38 ориентированных штуфов, из которых было изготовлено около 100 образцов.
Лабораторные исследования проведены в па-леомагнитной лаборатории Института земной коры СО РАН. Для выделения компонент !\1Р?М применялась термочистка в магнитоэкранированной печи с остаточным полем ниже 10 нТл. Температурный ряд задавался в интервале 80 - 650°С с шагом 20 - 50°С, число
Обр, 7 4. М мах в0 6 мАум ч
а)
М'Ммщ
ioo~ ¿00~ iooioo 'О
20" вО"
Scuiu - 2 тЛ/т
* О
100 MOO BOO /00
ООр. 17_1,Ммах174мМи
б)
Рис.1. Результаты терморазмагничивания образцов пород верхнего девона Минусинского межгорного прогиба тубинской свиты (отбор образцов произведен в древней системе координат): а - примеры для образцов из магнитной зоны обратной намагниченности; б - примеры для образцов из магнитной зоны
прямой намагниченности
шагов температурных интервалов изменялось от 7 до 14. Измерения намагниченности производились на рок-генераторе ^ - 4. Изменения минерального состава ферримагнетиков в образцах в ходе термочистки контролировались измерениями магнитной восприимчивости на каппометре К1_У-2. Анализ распределения компонент ЫРМ проводился по методике Кир-швинка [6], результаты изображались на ортогональных проекциях Зийдервельда [7]. Расчеты проводились на основе программ Энкина [8].
Величина ЫРМ красноцветных алевролитов и песчаников тубинской свиты варьирует в интервале от (2 до 180)*10"3А/м, средняя величина магнитной восприимчивости (каппа) составляет (6 - 14)*10"6 ед, СИ. Терморазмагничивание образцов обнаружило, что после удаления вязкой современной части намагниченности оставшаяся часть ЫРМ является одноком-понентной, Причем для многих образцов однокомпо-нентность проявляется с небольшим отклонением от первичного направления ЫРМ, существовавшего до термочистки, что в итоге определило сходство конечных результатов настоящей работы и предыдущей [4], Кривые теплового разрушения ШМ (рис. 1 а, б) образцов №; 7_4; 34_3; 17_1; 19_1 показывают, что основным минералом - носителем естественной остаточной намагниченности является мелкодисперсный магнетит, покрытый тонкой пленкой гематита. Об этом свидетельствует интервал полного разрушения намагниченности (500-550°С) и высокая магнитная жесткость образцов, обусловленная магнитной текстурой, которая, как правило, связана с наличием обменной анизотропии в красноцветных осадочных породах, в
N
частности, в образцах из разреза на протоке Быстрой [4,9,10]. Вклад гематитовых зерен в намагниченность образцов по сравнению с носителями титаномагнети-тового ряда, судя по ходу рисунка кривых терморазмагничивания, незначителен.
Основные результаты. Распределение проекций палеомагнитных векторов на сфере по результатам магнитной чистки показывает наличие двух групп концентрации векторов прямой и обратной полярности (рис, 2 а, б). Анализ стратиграфической позиции образцов выделенных кластеров разной полярности позволяет определить в разрезе тубинской свиты две зоны магнитной полярности: нижнюю - обратной намагниченности, и верхнюю - прямой намагниченности. Мощность зоны обратной полярности достигает 200 м, а зона прямой полярности - 60 - 80 м, До границы фа-мена и турне часть разреза, не исследованная в данной работе, имеет мощность примерно 250 м, По материалам прежних работ [4] этот интервал принадлежит зоне обратной намагниченности, которая занимает верхнюю часть фамена и низы турне. Распределение средних направлений NRM изученных здесь двух зон не образует строгого антипараллельного соответствия, то есть угла 180°, что позволяет трактовать тест обращения как отрицательный. Реально угол, полученный между средними векторами прямой и обратной зон полярности, составляет 160°. Соответственно палеомагнитные полюсы вычислялись для двух зон полярности: обратной и прямой (таблица). Распределение палеомагнитных полюсов на сфере, полученных в настоящей работе и в предыдущих работах по верхнему девону Минусинского межгорного прогиба,
Рис. 2. Отереоараммы распределения Л//?М; а - прямой ( \) и б - обратной (п) намагниченности в разрезе тубинской свиты; о - координаты средних значений для зон а) и б)
занимают близкие позиции, особенно для зон обратной полярности. Возможная причина этого сходства упомянута выше. Проблема магнитной стабильности красноцветов, синхронности приобретения ^М с возрастом осадконакопления сегодня снова выходит на арену дискуссий о репрезентативности ЫРМ крас-ноцветных осадочных пород [11]. Одним из факторов этого обсу>кдения сегодня являются вопросы о соот= ветствии низких величин демагхода в мировых базах данных и той реальной репрезентативности ЫР?М красноцветов из конкретных разрезов татарского яруса, которые фиксируются на разрезах Русской платформы [11]. Аналогичная ситуация имеет место для нижнего палеозоя юга Сибирской платформы [10], а также для новых материалов по верхнему девону Минусинского прогиба, полученных ныне. Сопоставление результатов палеомагнитных исследований, проведенных в 60-е годы, с последними работами, выполненными на современной измерительной базе и по новым технологиям по тем же обнажениям и возрастным интервалам, как уже упоминалось выше, обнаруживает согласованность палеомагнитных полюсов на сфере. Природа столь явного постоянства результатов, вероятно, связана с магнитной жесткостью, выделенной компоненты ЫКМ. Детальные исследования процессов окисления минералов ■ носителей намагниченности проводились в 70-е годы на образ-
цах искусственных и природных красноцветов путем отжига в различных режимах в Институте физики СО-РАН в Красноярске. Таким же образом изучались образцы тубинской свиты ( 20 образцов из разреза на р. Быстрой). Аналогичным образом изучались красно-цветные горельники Кузбасса в сильных магнитных полях (до 40 килоэрстед) методом вращательного момента, что показало связь обменной анизотропии с хорошо кристаллизованной пленкой оксидного минерала, как правило, гематита на поверхности зерен магнетита [9,10], Сохранность в условиях гипергенеза поверхности обнажений определяет успех палеомагнитных работ.
Стратиграфическое распределение зон различной магнитной полярности в изученном разрезе тубинской свиты в сопоставлении с проектом магнитост-ратиграфического кодекса России подтверждает возрастные позиции выделенных зон в данной работе, что в целом убеждает в реальности полученной картины истории геомагнитного поля в позднем девоне [12].
Гипотеза о том, что в интервале 750 -250 млн. лет Сибирского кратона как такового не было, а существовал коллаж террейнов [13], в настоящей работе поддержки не находит. Так, в частности, распределение позиций позднедевонских полюсов Сибирской платформы и примкнувшим к ним литосферным бло-
Объекты Возраст, млн. лет Sil es N DC Р Jcp К а95 Полюсы Ссылки
Ф А Ф а dp/dm
Крас-но/цв.,Туби-нская свита, Минусинский про- 03,т зона обратной 54 91. 5 38 32 3,8 61, 7 17, 1 5,8 -11,3 297, 7 6,9/9,0 Настоящая работа
гиб, алевролиты зона прямой N1^/1 54 91. 5 16 17 6,7 32, 9 22, 9 7,4 -18,5 94,8 4,8/8,4 Настоящая работа
Кимберлиты, тр. Бо-туобинская 380-446 65, 15 11 7,1 45 35 0 -23 23, 4 4,6 -13 127 2,6/4,9 Константинов К.М., 2003
Кимберлиты, тр. Ай-хал 367™ 378 65, 90 11 1,5 14 31 9 -34 9,0 11, 2 0,2 149, 9 7,3/12, 8 Кгау-сЫпзку, е! а1, 2002
Урминская толща гч 51. 0 10 5.8 31 14 9.0 65. 6 89 9.8 12.3 126. 5 13.0/15 .9 Горди-енко и др., 2003
Минусинский прогиб □з,т 54. 92. 13 2 29 0 -62 11, 5 5 24 142 7.8/6,1 Апарин, 1966
ПРИМЕЧАНИЕ. Результаты палеомагнитных исследований верхнего девона Сибирской платформы и примкнувшим к ней литосферных блоков; <р, А - широта и долгота объекта; Ф, А - широта и долгота па-леомазнитнозо полюса; А 95 - радиус овала доверия; dp/dm - полуоси овала доверия; N - количество образцов; Dep. Jcp - склонение>, наклонение; К-кучность.
кам образует единое поле девонского звена кривой движения полюсов (АР\Л/р), что зафиксировано в таблице и в ряде публикаций [14,2], предполагает вывод о существовании Сибирского кратона в позднем девоне на территории не меньше той, которая заключена между изученными палеомагнитными разрезами Сибирской платформы и обрамляющими ее складчатыми поясами, Другой фактор группирования полюсов может быть связан с однонаправленным движением литосферных блоков в финальную стадию формирования суперконтинента Пангея, что характерно для глобальных геодинамических процессов, например, для длиннопериодных эвстатических колебаний уровня океана в фанерозое, Однако в этом случае необходимы реконструкции, которых пока нет [2], в то время как изотопно - геохимические данные процессов кра-тонизации блоков Сибирской платформы помещают их в начало протерозоя, Распределение зон магнитной полярности в разрезе тубинской свиты приведены на рис. 3.
ш О " 250 м
I 0) ГО О р; jp го О SC 0 го 1 1— (+) - 80 м
s ю 5&1 I- (-) - 200 м
Рис. 3. Схема распределения палеомагнитных зон тубинской свиты в разрезе р. Быстрая: (-)- обратная полярность; (+)- прямая полярность
Выводы. Впервые по разрезу тубинской свиты в Минусинском прогибе получены однокомпонентные (за счет чистки) векторы естественной остаточной намагниченности на позднедевонских образцах.
Полученные кластеры этих однокомпонентных образцов имеют две полярности: обратную и прямую, которые в разрезе верхнедевонской тубинской свиты образуют две отдельные палеомагнитные зоны, что представляет интерес для палеомагнитной стратиграфии.
Палеомагнитные полюсы, установленные для двух зон магнитной полярности, группируются на сфере в области концентрации девонских полюсов Сибир-
ской платформы и обрамляющих её подвижных поясов [2].
Библиографический список
1. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. М.:Недра, 1990. Т.1. 327 с.
2. Smethurst М.А., Khramov A.N., Torsvik T.N. Neoprote-rozoic and Paleozoic data for Siberian platform: from Rodinia to Pangea // Earth Science Reviews, 1998.v43.p.1-24.
3. Казанский А.Ю., Метелкин Д.В., Брагин В.Ю. Положение девонских палеомагнитных ПОЛЮСОВ Сибири: современное состояние проблемы и новые данные II Геодинамическая эволюция литосферы Центрально - Азиатского подвижного пояса (от океана К континенту), Материалы совещания. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2007. Т.1. Вып 5. С. 92 - 94.
4. Апарин В,П, Палеомагнитные зоны в разрезе верхнего девона Минусинского межгорного прогиба //Геология и геофизика. 1966. №11. С.79-85.
5. Анатольева А.И. Сравнительная характеристика девонских отложений Саяно-Алтайской складчатой области. М: Наука, 1964.
6. Kirschvink J.L, The least - squares lane and plane analysis of palaeomagnetic data, //Geophys. J, Roy. Astr. Soc, 1980, v62, p. 699-718.
7. Zijderveld J.DA, A.C. demagnetization of rocks. Methods in paleomagnetism. Eds, Collinson D.V. Kreer KM., Runcorn S.K. Amsterdam, Elsvie 1967 p. 254 - 286.
8. Enkin R,J. Computer program for analysis presentation of paleomagnetic data. Pacific Geoscience Centre, Geol.Survey Canada. Sydney1994,16p.
9. Апарин В.П., Власов А.Я., Федосеева H.B. Магнитная обменная анизотропия красноцветных осадочных пород //Физика земли, 1969. №12. С, 48-58.
Ю.Апарин В.П., Федосеева Н.В., Родионов В,П. Магнитам di-injuI|juiти краы-|ицв«|1-1ыл мирид hj luprusunivD
прямой и обратной намагниченности II Геология и геофизика. 1972. №1.0.58-63.
11. Шипунов С,В, Шацилпо А.В., Орпов С,Ю. Вапид-ность палеомагнитных полюсов и принципы построения их кривых миграции (на примере Восточно-Европейской платформы) II Физика Земпи. 2007. №11. С. 59-65.
12. Дополнение к Стратиграфическому кодексу России. Приложение 9 .СПб., 2002.ВСЕГЕИ.
13. Cocks L.R, Torsvik Т.Н. Siberia The Wandering northern terrane, and its changing geography through the Paleozoic II Earth Sci. Rw. 2007, V82 p. 29-74.
14. Храмов A.H. Стандартные ряды палеомагнитных ПОЛЮСОВ для плит Северной Евразии: связь с проблемами палеогеодинамики территории СССР II Палеомагнетизм и палеогеодинамика территории СССР; сб, трудов ВНИГРИ, Л., 1991, С. 154-176.
