CC BY
26
УДК 550.382.3 Ю. С. Ржевский
Вестник СПбГУ. Сер. 7,2007, вып. 1
ПАЛЕОМАГНИТНЫЕ ДАННЫЕ
ПО ПОРОДАМ РАННЕЙ ПЕРМИ ЮЖНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ И ИХ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ В РАМКАХ ТРАДИЦИОННОЙ И АЛЬТЕРНАТИВНОЙ МОДЕЛЕЙ
Поскольку альтернативная модель интерпретации палеомагнитных данных была предложена совсем недавно [1] и не получила широкого распространения, то вначале нужно, по-видимому, рассмотреть, почему возникла необходимость в этой модели и в чем ее суть. Дело в том, что с увеличением объемов палеомагнитных исследований в складчатых поясах и при все большем совершенствовании методики и техники выделения древнего компонента МН.М начали накапливаться случаи, когда материал очень высокой кондиции в палеомагнитном отношении не может быть разумно объяснен в рамках традиционной модели интерпретации.
Здесь не помогали ни предположения о влиянии локальной тектоники, ни привлечение гипотезы дрейфа континентов и т. д. Именно для этих случаев и была предложена альтернативная модель интерпретации палеомагнитных данных. Она основана на следующем: при возникновении векторы КИМ располагаются компланарно плоскостям тектонических трещин. Это не означает, что магнитные минералы, обусловливающие векторы ЫЯМ, сосредоточены в тектонических трещинах (хотя и не исключено), но свидетельствует о том, что при образовании как тектонические трещины, так и векторы ЫЯМ закономерным образом реагируют на ориентировку тектонических напряжений. Необходимо отметить, что альтернативная модель не отменяет традиционную, а только ее дополняет. При этом все методические приемы традиционной модели, включая анализ результатов чисток на основе диаграмм Зийдервельда, остаются основными и для альтернативной модели. Однако данные модели существенно отличаются.
В традиционной модели интерпретируются нормали кругов размагничивания, т. е. для каждого образца по траектории конца вектора ЫЛМ в процессе чистки восстанавливается плоскость, затем для нее находится нормаль, а далее - плоскость, вдоль которой располагаются выявленные ранее нормали. Считается, что полюс этой плоскости соответствует наиболее кучной компоненте ЫЯМ. Такой методический прием известен как метод Холлса.
В альтернативной модели последовательность приемов состоит в следующем. Векторы NR.N1, выделенные на основе анализа результатов магнитных чисток с помощью диаграммы Зийдервельда, наносятся на стереопроек-цию. При этом не столь важно, что векторы ИИМ обнаруживают большой разброс и располагаются в двух и более четвертях сферы. В этих распределениях визуально находятся участки наиболее кучного расположения векторов NR.N1 и вокруг них проводятся круги радиусом 10-15°. Векторы, попавшие внутрь этих кругов, считаются принадлежащими к одной группе, и подсчитывается положение среднего вектора в группе. Нумерация групп векторов была произвольной. Затем определяется положение нормалей к плоскостям, образованным разными парами найденных средних векторов ЫЯМ в группах, аналогичным образом выделяются участки наиболее кучного расположения нормалей и подсчитывается их положение в группах.
Полученные таким образом группы нормалей есть не что иное, как полюса плоскостей компланарного расположения средних векторов ИЛМ в таких группах, и теперь остается установить, какой тектонической плоскости соответствует та или иная группа векторов ЫКМ.
Известно, что в горных породах повсеместно развиты две системы трещин: ортогональная и диагональная [2]. Простирание трещин в первой системе - север-юг и запад-восток, во второй - северо-восток-юго-запад и северо-запад-юго-восток [2]. Ранее было показано [1], что палеомагнитные векторы компланарны тем тектоническим трещинам, стенки которых были смещены относительно друг друга в условиях горизонтального сжатия. Если направление сдвиговых смещений стенок определить невозможно (это и сдвиги, и сбросы, и т. д.), то направление горизонтального сжатия совпадает с азимутом средней нормали, и по ориентировке последней можно судить о направлении горизонтального сжатия и соответственно установить, к какой системе трещин относится та или иная плоскость компланарного расположения векторов
Для написания статьи были использованы уже опубликованные материалы. Однако они были проинтерпретированы в рамках традиционной модели, которая, как будет показано ниже, не является универсальной и даже в некоторых своих положениях ошибочна.
Кайракская свита Байсунской структурно-формационной зоны, мощностью около 900 м, представлена переслаиванием раннепермских пироксеновых и оливин-пироксеновых трахибазапьтов с редким прослоями вулкано-миктовых крупно- и среднезернистых песчаников. Несмотря на высокую намагниченность и почти идеальные кривые на диаграммах Зийдервельда, выделенные векторы ЫЯМ обнаруживают очень большой разброс как в стратиграфической, так и в географической системе координат (рис. 1). Отметим, что распределение векторов ЫКМ с такими параметрами в традиционной модели интерпретации не используются, и такие коллекции бракуются.
О Ю. С. Ржевский, 2007
Рассмотрим теперь, что может дать применение альтернативной модели к полученному материалу. На рис. 1 показаны распределения компонентов ^М исследуемых пород, выделенных на основе анализа результатов термочистки с помощью диаграмм Зийдервельда. Визуально было выделено семь участков более или менее компактного расположения векторов и определены их границы. В табл. 1 приведены средние направления векторов ЫКМ
Рис. I. Стереопроекция векторов (/) и
нормалей (5), а также границы выделенных групп (1-4) кучного расположения этих параметров (2) для пород кайракской свиты (ранняя пермь) Байсунской структурно-формационной зоны.
1 1 СИ 1 2 1 д \3
Таблица 1. Средние направления векторов N1114 в группах пород кайракской свиты (ранняя пермь) в стратиграфической системе координат и направления нормалей к плоскостям, образованным различными парами этих векторов
№ Количество Направление векторов
группы векторов в группе А град. /, град. К А95, град. направление нормалей'
] 3 262 -49 38,5 13,0 X
2 5 221 -73 229,0 4,1 8 -14 X
3 4 156 -61 146,0 5,8 18 -22 33 -17 X
4 3 127 -27 176,0 6,0 25 -25 28 -17 27 -19 X
5 4 216 -56 390,0 3,5 43 -34 303 3 357 -27 19 -33 X
6 4 226 -40 161,0 5,5 89 -42 318 -3 343 -29 9 -43 328 -14 X
7 5 187 -38 97,0 6,3 59 -38 87 -12 296 -23 358 -51 72 -30 33 -50
Над чертой - склонение, град.; под чертой - наклонение, град, (то же для табл. 2 и 3).
в группах в стратиграфической системе координат и направления нормалей к плоскостям, образованным различными парами этих векторов. Из нее следует, что кучность векторов в каждой группе довольно высокая, а ошибка в определении среднего направления небольшая. На рис. 1 также показано распределение нормалей и границы четырех участков более или менее компактного расположения нормалей. В табл. 2 приведены средние направления нормалей в разных группах. На основе анализа рис. 1 и табл. 2 отметим, что кучность нормалей в группах значительна, а ошибка при определении среднего, наоборот, небольшая.
Таблица 2. Средние направления нормалей в разных группах пермских образований кайракской свиты Байсунской структурно-формационной зоны
№ группы Количество векторов в группе Направление нормалей Соответствие выделенной группы тектонической плоскости
А град. /, град. К Л95, град.
1 4 311 -9 20,3 15,7 Диагональной, простирание юго-запад - северо-восток
2 4 356 -38 32,3 12,3 Ортогональной, простирание запад - восток
3 5 26 -20 172,0 4,8 Диагональной, простирание юго-восток - юго-запад
4 4 53 -39 26,0 13,7 Ортогональной, простирание север - юг
По расположению средних нормалей можно сделать вывод, что векторы ЫЯМ исследуемых пород в выделенных группах компланарны как диагональной, так и ортогональной системам тектонических трещин, чем и объясняется столь большой разброс этих векторов.
Выше были рассмотрены результаты применения альтернативной модели интерпретации к самому «неблагополучному» распределению векторов. Оценим теперь более «благополучные» данные по раннепермским образованиям Южного Тянь-Шаня. Нужно отметить, что самое большое количество материала наиболее высокой кондиции было собрано независимо друг от друга двумя творческими коллективами [3,4]. В один из них входили исследователи Всесоюзного нефтяного научно-исследовательского геолого-разведывательного института (ВНИГРИ) и Всесоюзного геолого-разведывательного института (ВСЕГЕИ), в другой - Геологического института Академии наук СССР (ГИН).
На рис. 2 показаны распределения средних векторов ЫЯМ раннепермских образований различных разрезов Южного Тянь-Шаня в стратиграфической системе координат. При этом на рис. 2, А приведены данные ВНИГРИ и ВСЕГЕИ (обозначим их группой А [3], а на рис. 2, Б- ГИНа (группа Б [4]). Видно, что они вполне сопоставимы, и этими исследователями азимутальный разброс средних векторов был проинтерпретирован как свидетельство наличия локальных поворотов блоков горных пород. Но, как будет показано ниже, именно в этом предположении и кроется ошибка интерпретации. Нами были выделены три группы компактного распределения векторов (см. рис. 2, А и Б). Как видно из параметров распределения векторов в этих группах, помещеных в табл. 3, кучность векторов в выделенных группах очень высока, а ошибка в определении направления среднего вектора очень мала. При этом нормали к плоскостям, образованным различными парами средних векторов, как в группе А, так и в группе Б
Таблица 3. Средние направления векторов N№4 в группах пород ранней перми Южного Тянь-Шаня и направления нормалей к плоскостям, образованным различными парами этих векторов
№ Количество Направление векторов Направление нормалей Величина изменения в направлении
группы векторов в группе А град. /, град. К А95, град. среднего вектора: азимута (град.) и наклонения (град.)
1а 4 209 -44 357,0 3,7 X 32 -8
16 9 177 -52 66,4 5,7 344 -38 X 0 0
1в 8 138 -44 212,0 3,4 353 -41 2 -38 X 71 -8
2а 8 214 -49 100,0 4,9 X 42 -8
26 6 172 -57 132,0 5,0 352 -33 X 0 0
2в 3 115 -39 462,0 3,8 353 -34 354 -33 X 57 -18
А С
Б С
Рис. 2. Стереопроекция векторов и нормалей, а также границы выделенных групп кучного их расположения для пород ранней перми Южного Тянь-Шаня по данным ВНИГРИ и ВСЕГЕИ (А) и ГИНа (Б).
Объяснение см. на рис. 1.
Рис. 3. Статистическая связь между изменением склонения среднего вектора и уменьшением наклонения этого вектора.
распределены очень кучно. Среднее направление этих нормалей в группе А имеет координаты D - 353°, 1 = -39°, К = 125,8, /495 = 7,2°, а в группе Б - D = 353°, 1 = -35°, К = 6480, Л95 = 1,0°. Сравнивая эти направления друг с другом, можно сделать вывод, что они практически совпадают. Следовательно, согласно альтернативной модели интерпретации, векторы NRM раннепермских пород Южного Тянь-Шаня компланарны широтной составляющей ортогональной системы трещин.
Итак, одни и те же материалы проинтерпретированы по традиционной и альтернативной моделям, и возникает вопрос, какая модель дает более надежные результаты. По нашему мнению, более надежные результаты дает все же альтернативная модель. И вот почему. Если бы отклонение векторов от среднего направления, как это полагают в традиционной модели, было бы обусловлено поворотом блоков горных пород, то векторы располагались бы вдоль дуги малого круга, поскольку при тектонических поворотах меняется только азимут вектора, а его наклонение остается постоянным. В рассматриваемом случае векторы располагаются вдоль дуги большого круга, и чем дальше от среднего положения находится вектор, тем меньше его наклонение. Об этом свидетельствует тесная (почти функциональная) статистическая связь между величиной изменения азимута вектора и уменьшением его наклонения (рис. 3). Для построения рис. 3 мы воспользовались данными, помещенными в табл. 3, приняв за нулевой уровень направление среднего вектора в группах (см. рис. 2, А, Б).
Таким образом, предложенная недавно альтернативная модель интерпретации позволяет с новых позиций рассматривать палеомагнитные данные.
Автор благодарит Б. Н. Писанина за конструктивную критику и техническую помощь в подготовке рукописи к печати.
Summary
Rzhevsky Yu. S. Paleomagnetic data on rocks of the Lover Permian South Tien Shan and theirs interpretation in terms of traditional and alternative models.
Results of comparative analysis of traditional and alternative models of paleomagnetic data interpretation are considered. Published paleomagnetic data on of Lover Permian South Tien Shan for the analysis were used. Results of using of both the models are described. The alternative model provides more adequate results.
Литература
1. Ржевский Ю. С. Альтернативная модель интерпретации палеомагнитных данных // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7: Геология, география. 2003. Вып. 4 (№ 31). 2. Воронов П. С. Очерки о закономерностях морфологии глобального рельефа Земли. JI., 1968. 3. Клишевич В. J1., Ржевский Ю. С., Родионов В. П., Храмов А. Н. Раннеперм-ская реконструкция тянь-шаньской части Палеотетиса по палеомагнитным данным // Отеч. геология. 1992. № 12. 4. Баженов М. Л., Буртман В. С. Позднепалеозойские деформации Тянь-Шаня // Геотектоника. 1997. № 3.
Статья принята к печати 16 октября 2006 г.
