Тектоностратиграфия (диастрофические методы)

Особую группу методов стратиграфического расчленения и корреляции составляют те из них, которые основаны на проявлениях диастрофизма. Идея о возможности использования для целей стратиграфии различных тектонических движений возникла в конце прошлого века. Однако фактически неосознанное использование тектогенеза началось одновременно с разработкой стратиграфической шкалы еще в первой половине XIX в. Действительно, при первоначальном выделении систем они подразумевались как региональные стратиграфические подразделения в значительной мере на основе литолого-формационного подхода. При этом границы систем в ряде случаев проводились с учетом перерывов в напластовании, подчеркивающих их четкость и придававших им характер естественных рубежей. Однако только в конце прошлого века успехи геотектоники подготовили почву для теоретически обоснованного подхода к использованию проявлений диастрофизма в качестве критерия при проведении стратиграфических границ различного ранга.

В первой четверти XX в. широкое распространение получили представления Т. Чемберлина и Г. Штилле о всесветном и кратковременном проявлении фаз орогенеза и возможности использования так называемого канона орогенических фаз Штилле применительно к стратиграфии. Многие геологи увидели в орогенических фазах лучший критерий для стратиграфического расчленения и корреляции, поскольку как условия осадконакопления, так и развитие органического мира в конечном счете являются производными диастрофизма. В дальнейшем, однако, эти представления подверглись критике за «неокатастрофизм» и упрощение реально существующих в природе событий и явлений.

Отдельные фазы орогенеза оказываются обычно территориально ограниченными, будучи приурочены к определенным складчатым областям или даже к зонам внутри последних. Поэтому проявления орогенеза хотя и используются для установления границ местных и региональных стратиграфических подразделений, но не пригодны для целей межрегиональной или планетарной корреляции.

Другое направление в области использования данных геотектоники для целей стратиграфии делает главный упор не на складчатую, а на колебательную (эпейрогеническую) форму диастрофизма, проявляющуюся в виде морских трансгрессий и регрессий. Это направление берет свое начало от высказанных еще в конце прошлого века Э.Зюссом представлений о чередовании периодов общих погружений и поднятий континентов.

В дальнейшем было показано, что большинство трансгрессий и регрессий обусловлено относительными перемещениями (поднятиями или опусканиями) отдельных континентальных массивов или их частей. Соответственно трансгрессии и регрессии в большинстве своем являются местными, не имеющими универсального значения, хотя в истории Земли были широко распространены и всеобщие трансгрессии и регрессии, обусловленные эвстатическими колебаниями уровня Мирового океана.

Независимо от причин, вызвавших трансгрессии и регрессии, последние фиксируются в разрезе осадочных толщ в виде перерывов морского осадконакопления, являющихся таким образом, естественными рубежами, удобными для привязки к ним границ региональных стратиграфических подразделений. Перерывы в осадконакоплении и обусловленные ими несогласия вызываются не только эпейрогеническими, но и складкообразовательными движениями.

 

8.6.1. Перерывы и несогласия

Несогласие, или несогласное залегание, характеризует пространственные и исторические соотношения разновозрастных, преимущественно слоистых отложений. При несогласии более молодые отложения отделяются от более древних поверхностью размыва или перерыва в осадконакоплении. Несогласие возникает в том случае, если под воздействием тектонического движения участок земной коры сначала выводится из зоны осадкообразования и может подвергаться процессам денудации, а затем опускается, и на нем отлагаются более молодые отложения. Несогласия могут возникать и без участия тектонических движений при размывании осадков придонными течениями, в результате подводных оползней и других причин.

Под перерывом в осадконакоплении понимается интервал времени, в течение которого на том или ином участке земной поверхности отложения не накапливались. Продолжительность перерывов изменяется от краткого промежутка между двумя процессами, происходящими без существенного изменения общего режима в области осадконакопления, до больших отрезков времени, вплоть до нескольких геологических периодов, соответствующих этапам крупных региональных поднятий. Перерывы могут сопровождаться размывом ранее образовавшихся отложений или даже толщ осадочных пород, что приводит иногда к значительному увеличению пробела геологической летописи.

В других случаях перерывы, особенно кратковременные, не сопровождаются размывом, а представляют лишь паузу в накоплении осадков.

Из приведенных формулировок несогласия и перерыва следует, что эти понятия сопряженные. Термин «несогласие», или «несогласное залегание», выражает структурное соотношение слоев, т. о. форму взаимоотношения слоев.

Термин «перерыв» относится ко времени формирования несогласия, т. е. характеризует процесс, действие.

Перерывы обычно фиксируются при морском осадконакоплении. Перерывы бывают:

• Субаэральные (континентальные) — с осушением площади.

• Субаквальные — без осушения площади.

Иногда перерывы подразделяются на отдельные категории, в зависимости от их масштаба. Так, наиболее длительные перерывы и несогласия нередко обозначаются как «стратиграфические», хотя все остальные перерывы (и несогласия) всего лишь различные проявления стратиграфически несогласного залегания.

Некоторые исключения (оговорки) делаются для «мелких» перерывов, которые, следуя Дж. Баррелу, обозначаются термином диастема126. От истинных перерывов и несогласий следует отличать понятие, обозначаемое как «внутриформационное несогласие (перерыв)», под которым понимается угловое несогласие, возникающее в сериях косослоистых пород.

Существует целый ряд признаков, свидетельствующих о перерывах в осадконакоплении. Главными признаками перерывов в морском осадконакоплении, по мнению В. Н. Яблокова, являются следующие:

1. Угловое несогласие с подстилающими породами;

2. Поверхность размыва, обычно неровная, волнистая, срезающая нижележащие отложения на разную глубину;

126 Диастема — небольшие перерывы в разрезе, обусловленные моментами, в течение которых не происходило отложения осадков или имело место взмучивание и перемещение отложившего материала.

-142-

3. Коры выветривания;

4. Признаки карстообразования и выветривания в отдельных горизонтах глинистых и песчаных пород;

5. Поверхности напластования с трещинами усыхания и брекчии;

6. Прослои пород со следами автохтонной корневой системы растений;

7. Ископаемые почвы;

8. Прослои галек и конгломератов;

9. Палеодолины и аллювиальные песчаные породы;

10. Породы эолового происхождения;

11. Ледниковые отложения;

12. Резкая смена фауны, не обусловленная сменой фаций на данном участке.

Особые трудности вызывает установление скрытых несогласий.

Таким образом, тектоностратиграфические методы имеют ведущее значение для стратиграфии докембрийских отложений. Установление местных подразделений докембрия высокого ранга — серий — базируется на тектоническом подходе, т. е. на выявлении несогласий, фиксирующих проявления тектонических движений и интрузивного магматизма, имевших место в промежутках времени между этапами формирования супракрустальных толщ.

Для фанерозоя тектоностратиграфические методы утрачивают свои позиции. Это обусловлено рядом обстоятельств. Прежде всего, как свидетельствуют данные абсолютной геохронологии, общий для всего земного шара ритм тектонических движений в фанерозое становится сильно учащенным по сравнению с докембрием и осложняется многочисленными дополнительными диастрофическими импульсами.

Важнейшим свидетельством проявлений диастрофизма в форме как складкообразующих, так и колебательных движений, зафиксированных в разрезах, служат несогласия, отражающие перерывы в осадконакоплении.

 

Событийная стратиграфия

Событийная стратиграфия (event stratigraphy), или стратиграфия по событиям, имеет своей целью изучение событий, документируемых в разрезах, и их использование в качестве опорных хронологических рубежей для совершенствования временной корреляции осадочных толщ. Событийная стратиграфия основана на концепции существования глобальных синхронных событий, многие из которых приурочены к границам подразделений общей стратиграфической шкалы128. Она представляет собой метод мультидисциплинарных стратиграфических исследований осадочных, вулканогенно-осадочных комплексов верхнего докембрия и фанерозоя, направленных на изучение свойств пород, характера строения толщ, состава и разнообразия биоты на рубежах критических изменений или в событийных интервалах.

История развития Земли имеет непрерывно-прерывистый характер и представляет собой периоды относительно стабильных условий, сменяющихся эпизодами быстрых изменений. Эти изменения могут быть периодическими, связанными с воздействиями Солнечной системы, либо экстраординарными или эпизодическими событиями. Событие определяется как кратковременное, часто катастрофическое прекращение непрерывности процесса. Временной интервал события значительно короче предшествовавшего и последующего периодов относительно стабильного развития или медленных изменений литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. По своей природе различаются абиотические и биотические события, по пространственному проявлению — глобальные и региональные. Глобальные события важны для понимания истории Земли и планетарной корреляции, а региональные — используются в расчленении осадочных толщ и их корреляции на конкретных территориях.

 

8.7.1. Глобальные события

Глобальное событие в отличие от процесса — это всегда глубокое и относительно кратковременное изменение. Термин «глобальное» используется для определения абиотического или биотического события в том случае, если оно проявляется синхронно на разных палеоконтинентах, в сравнимых обстановках и палеогеографических ситуациях и прослеживается в пределах самой меньшей, хорошо коррелируемой единицы — биостратиграфической зоны. События или маркируемые ими событийные уровни служат основными реперами межконтинентальных корреляций и распознавания большинства границ отделов и многих ярусов общей стратиграфической шкалы на основании распознавания их по резким изменениям различных признаков: литологических, седиментологических, биотических, химических и др.

128 Например, иридиевый горизонт, характеризующий отложения конца мелового периода. Иридий, элемент весьма редкий на Земле, но типичный для астероидов. Считается, что это косвенное подтверждение «астероидной» теории гибели динозавров, аммонитов и т. д.

К настоящему времени хронологическая последовательность в фанерозое насчитывает около 60 глобальных событий различной значимости, которые в качестве хорошо датируемых уровней могут быть использованы для более точной корреляции. События в конце докембрия, томмотского века кембрия, ордовика, франского века девона, перми, триаса и мела, к которым приурочены массовые вымирания биоты, классифицируют как события первого порядка. Всего же выделяется пять категорий или порядков.

Последовательность глобальных событийных уровней фанерозоя часто называют событийно-стратиграфической шкалой, хотя она таковой и не является.

Различают две группы глобальных событий:

Абиотические — это те, которые фиксируются в разрезах по изменениям вещественного состава, структуры, текстуры, химических, физических и других седиментологических характеристик пород (соленость, содержание изотопов О2, С и S), по проявлению продуктов эксплозивной вулканической деятельности.

Причины абиотических событий:

1. Изменения уровня Мирового океана;

2. Значительные изменения климата, тесно связанные с химическими и физическими свойствами морской воды, земной поверхности и атмосферы. Они, в свою очередь, вызывают изменения характера седиментации, биопродуктивности и эволюции биоты.

• Эвстатические изменения130 уровня Мирового океана, обусловленные климатическими изменениями, глубинными тектоническими процессами и другими причинами, приводят к глобальным регрессиям и трансгрессиям.

• Геохимические события выражаются в накоплении повышенных концентраций иридия (Ir) и негативных содержаний изотопов углерода (813С), кислорода (518О), серы (б^Э) и соотношения изотопов стронция (^Sr/^Sr). С ними связаны изменения содержания кислорода в водах и биопродуктивность Мирового океана. Таких событий только в фане-розое установлено более 60.

• Океанографические события связаны с изменениями циркуляции океанических вод и уровня бескислородного слоя в их толще. Это приводит к кратковременному глобальному формированию черносланцевых прослоев (с аномальным содержанием углерода, кислорода и серы), посреди толщи светлоокрашенных карбонатных пород.

 

130. Эвстатическое изменение (колебание) [eustatic change] — глобальное изменение уровня моря, затрагивающее весь Мировой океан, или же относительное изменение уровня моря в глобальном масштабе, вызванное изменением либо объема морской воды, либо площади поверхности океанических бассейнов, либо тем и другим вместе.

 

• Климатические события — это следствие длительных, наложенных друг на друга, процессов:

– эвстатических колебаний;

– образования срединно-океанических хребтов;

– перестроек систем океанических течений;

– изменения физико-химических свойств морских вод;

– глобального изменения температуры морских вод.

Все они вызывают изменения стратификации морских вод, колебания уровня бескислородного слоя, вертикальных конвекции и системы океанических течений, формирующих и меняющих вещественный состав и «органическое наполнение» осадочных толщ.

Биологические, или Биотические — это внезапные события и «биологические катастрофы», затрагивающие биоту в границах определенного таксона (класса, отряда, семейства и т. д.) одной или нескольких групп организмов, а также палеоэкосистем в целом или их крупных частей. Биологическими обычно называются события, связанные с изменением таксономического состава организмов, к которым относятся события вымирания, появления морфологических структур и радиации. Перестройки в составе и структуре палеоэкосистем чаще классифицируются как биотические события.

Постепенное снижение биоразнообразия, происходящее в течение более длительного времени, когда скорость вымирания таксонов превышает скорость их появления, обычно определяется термином «кризис».

Обычно глобальное биособытие вызывается сложным комплексом абиотических изменений, накладывающихся и усиливающих друг друга. Изучение биособытий фанерозоя показало, что основными и часто взаимоувязанными причинами их возникновения являются изменения климата и эвстатические колебания уровня Мирового океана. Эти причины лежат в основе коренных биотических перестроек различного масштаба, они часто затрагивают как морскую, так и наземную биоты. Однако во многих случаях конкретные причины биособытий не проявляются в седиментологических последовательностях и наоборот.

Сравнительные масштабы проявления конкретных биособытий оцениваются по таксономическому рангу вымерших таксонов, а также по статистическим подсчетам общего количества вымерших, выживших и появившихся таксонов или по их процентному соотношению. При анализе биособытий учитываются эволюционный уровень и роль в палео-экосистемах конкретных групп, затронутых событием.

Среди глобальных биологических событий наиболее распространены

1. События массовых вымираний;

2. Появления новых морфологических структур;

3. События увеличения разнообразия или радиации организмов.

Глобальные события массовых вымираний, внезапных или ступенчатых по своей природе, обычно затрагивают несколько групп организмов, большую часть или всю биоту. Они происходят со скоростями, существенно большими, чем скорости обычных фоновых вымираний в разделяющие их периоды относительно стабильных состояний биоты. Такие события имеют палеоэкологическую или палеоэкосистемную природу.

Не все резкие абиотические события приводят к массовым вымираниям, кроме того, выявляется их избирательность по отношению палеоэкосистем а м или палеогеографическим обстановкам. События массовых вымираний могут быть также избирательными по отношению к различным таксонам или экологическим группам организмов. Например, в конце мелового периода вымерли многие представители тетра-под, и наоборот, представители млекопитающих быстро эволюционировали и увеличивали свое таксономическое разнообразие.

Обычно массовые вымирания дают начало регулярной эволюционной модели, которая включает следующую последовательность фаз:

• вымирание;

• выживание единичных консервативных таксонов;

• восстановление на основе выживших таксонов и восстановление разнообразия отдельных групп организмов или биоты в целом.

Глобальное биологическое событие, выраженное в появлении морфологического новшества, означает введение нового структурного плана или нового морфологического признака, на основе которого происходят диверсификация131 и дальнейшая эволюция таксона.

Глобальные события диверсификации или радиации обычно происходят ступенчато и следуют за массовыми вымираниями. Однако по сравнению с последними возникновение новых таксонов и их расселение в осободившихся экологических нишах происходят в более продолжительные отрезки времени. События радиации также могут быть обусловлены морфологическими инновациями, возникшими до или в период массовых вымираний.

Диверсификации, следующие за биотическими перестройками, вызываются благоприятными для данного таксона изменениями обстановок, а внезапное увеличение разнообразия может быть результатом событий иммиграции таксонов и следующих за ними эволюционных событий.

Определенных правил наименования глобальных абиотических и биотических событий фанерозоя пока нет, в их названии обычно дается возрастная датировка и/или отражается ведущее абиотическое изменение. В некоторых случаях используется географическое название местности, где данное событие было впервые распознано и описано. События массовых вымираний чаще всего именуются по видовому названию датирующего их зонального таксона. В большинстве случаев крупные абиотические перестройки и связанные с ними массовые вымирания имеют одно и то же географическое или геохронологическое название.

 

8.7.2. Региональные события

Региональные абиотические и биотические кратковременные изменения, распознаваемые в конкретных регионах, могут быть усилены или затушеваны наложением на них глобальных событий.

В каждом регионе имеются свои специфические событийные уровни, отражающие конкретные особенности его геологического развития. Возрастная датировка и реконструкция природы и характера этих изменений имеют важное практическое значение. Событийный подход в региональных стратиграфических исследованиях при полевых наблюдениях и особенно при изучении опорных разрезов способствует более точному стратиграфическому расчленению, выявлению и оценке масштабов стратиграфических перерывов на основе комплексирования стратиграфических методов, а также сопоставлению картируемых геологических образований на площади.

Резкие региональные абиотические изменения в разрезах на площади наиболее часто связаны с изменениями скорости и активности проявления тектонических процессов, а также с проявлением вулканической деятельности, кратковременными климатическими колебаниями регионального масштаба и химическими изменениями, вызываемыми вертикальными миграциями бескислородных зон. Многие из региональных абиотических изменений приводят к региональным биологическим событиям. Они выражаются в резком снижении или увеличении биомассы и /или таксономического разнообразия комплексов, в смене биофаций и других фиксируемых в разрезах биостратономических изменениях.

 

8.8. Магнитостратиграфия (палеомагнитный метод)

8.8.1. Магнитные свойства Земли

Земля представляет собой гигантский магнит. Магнитно© поле Земли по своей величине очень мало, но оно имеет громадное значение. Магнитное поле на поверхности Земли делят на постоянное и переменное. Главная часть постоянного магнитного поля обязана происхождением процессам, протекающим в ядре, на границе ядра и мантии, в мантии, где движение флюидов, вызываемое конвекцией, сравнимо с работой динамо-машины. На него накладывается магнитное поле, созданное породами земной коры. Переменное магнитное поле связано с процессами, происходящими на Солнце.

Земля имеет Северный и Южный магнитные полюса, которые не совпадают с географическими полюсами. Геомагнитное поле более или менее симметрично относительно оси вращения Земли. По причинам, которые пока не совсем ясны, потоки, циркулирующие в коре, через неправильные промежутки времени меняют свое направление движения на обратное, вызывая инверсии^5 магнитного поля.

Палеомагнитология изучает явление палеомагнетизма, т.е. магнитное поле Земли геологического прошлого, закрепленное в своеобразных отпечатках этого поля — векторах естественной остаточной намагниченности (NRM)134 J_n горных пород, которые фиксируют магнитное поле времени и места образования горных пород. Для этого используется тот факт, что в истории Земли многократно происходили инверсии магнитного поля, когда векторы первичной намагниченности (J_n) менялись на 180°, т.е. северный магнитный полюс становился южным и наоборот. Это обстоятельство позволяет расчленять разрезы на ряд горизонтов прямой и обратной намагниченности. Инверсии магнитного поля происходили неравномерно во времени: длительные интервалы времени характеризуются постоянством направления вектора первичной намагниченности {J°n), эти интервалы чередуются с периодами многократных инверсий. Такое неоднородное строение позволяет выделять характерные реперы и существенно повышает точность корреляции. Если учесть, что каждая инверсия магнитного поля Земли — событие глобального масштаба и происходила одновременно, то границы скоррелированных палеомагнитных горизонтов являются строго изохронными, а сам палеомагнитный метод наряду с палеонтологическим методом (имеется в виду использование ортофаун) и определениями абсолютного возраста принадлежит к числу методов непосредственной корреляции.

134 Свойство веществ, горных пород, минералов, определяемое магнитным моментом единицы объема и в общем случае характеризующее их способность к созданию магнитных полей. Различается индуцированная Ц) и естественная остаточная намагниченность (Jn). Индуцированная намагниченность возникает под действием земного магнитного поля и исчезает с прекращением его действия. Естественная остаточная намагниченность сохраняется в горных породах, минералах после прекращения действия намагничивающего поля. Направление естественной намагниченности совпадает с направлением магнитного поля прошлых эпох в случае отсутствия перемагничивания.

 

Исследуются распределение в пространстве и изменение во времени геомагнитного поля в геологическом прошлом, закономерности закрепления этого поля в горных породах и последующая история его отпечатков. Все эти явления находят приложение в изучении строения Земли, ее эволюции, а также в решении вопросов геологической практики. Подобно тому, как окаменелости и отпечатки организмов, живших в геологическом прошлом, позволяют изучать историю развития органического мира, синхронизировать содержащие их пласты и определять возраст этих пластов, «окаменелый геомагнетизм» — намагниченность Jn горных пород — позволяет изучать историю магнитного поля Земли, синхронизировать содержащие отпечатки этого поля породы и определять их возраст. И подобно тому, как окаменелость или отпечаток организма не есть сам организм, направление вектора в общем случае еще не есть направление вектора геомагнитного поля в эпоху и в месте образования породы, а модули этих векторов связаны соотношениями, зависящими от многих факторов.

Естественная остаточная намагниченность горной породы в общем случае включает ряд составляющих, возникших в разные моменты геологического бытия породы и в разной степени разрушенных к настоящему моменту. Намагниченность горной породы, как и любого ферромагнетика, зависит не только от ее свойств и значения приложенного магнитного поля, но также и от целого ряда факторов, таких, как время, температура, механические напряжения, химические изменения. Эти факторы сами по себе способны лишь разрушать имеющуюся намагниченность, однако в присутствии магнитного поля любой из них способствует образованию намагниченности. В зависимости от того, какой из перечисленных факторов оказывает влияние, возникает намагниченность особого вида.

Среди перечисленных факторов общим для всех горных пород является время. Поэтому всеобщее распространение имеет процесс намагничивания, обусловленный магнитной вязкостью. Остаточная намагниченность, возникающая после длительной выдержки пород в магнитном поле, называется вязкой остаточной намагниченностью (VRM) J_v.

Все ферромагнетики, будучи нагретыми выше температуры Кюри135, теряют свои ферромагнитные136 свойства. Если затем охладить такое вещество до комнатной температуры, то оно приобретет остаточную намагниченность, направление которой совпадает с направлением внешнего магнитного поля. Эта намагниченность называется термоостаточной (TRM) J_rt, ее приобретают все магматические породы в процессе остывания. Высокие синхронность в породе и стабильность к внешним воздействиям делают величину Jn важным носителем палеомагнитной информации.

 

135 точка (температура) Кюри — температура, выше которой ферромагнитные вещества превращаются в парамагнитные.

136 Ферромагнетизм —свойство материала намагничиваться в магнитном поле и частично сохранять намагниченность при исчезновении намагничивающего поля. Связан с наличием в материале областей спонтанной намагниченности. Сопровождается другими аномалиями физических свойств (магнитной восприимчивостью, теплоемкостью). Парамагнетизм — свойство веществ (парамагнетиков) слабо намагничиваться в направлении намагничивающего поля. Обусловлен частичной ориентацией магнитных моментов атомов в магнитном поле.

Опыты показывают, что термоостаточная намагниченность возникает при охлаждении образца не только от температуры Кюри Т_с до комнатной, но и в любом другом температурном интервале ниже Тс. Такая намагниченность называется парциальной137 термоостаточной и обозначается J_rpt.

Как во время формирования, так и в дальнейшем в горной породе образуются и преобразуются ферромагнитные минералы. Если это происходит при температуре ниже точки Кюри возникающего минерала, то в процессе роста его зерен появляется химическая (или кристаллизационная) остаточная намагниченность (CRM) J_rc. Как химическая, так и парциальная термоостаточная намагниченность — характерные виды намагниченности метаморфических пород.

При образовании осадочных пород на магнитные частицы в процессе осаждения оказывает ориентирующее действие геомагнитное поле; частицы стремятся расположиться таким образом, чтобы их векторы намагниченности оказались направленными по полю. При обезвоживании осадка полученная ориентация частиц закрепляется, осадок приобретает ориентационную (седиментационную) остаточную намагниченность (DRM) J_ro, Другие виды намагниченности, хотя и могут присутствовать в горных породах, играют меньшую роль в палеомагнетизме.

Существует еще также и пъезоостаточная^38 намагниченность (PRM), которая является дополнительной остаточной намагниченностью, приобретаемой при наложении или снятии механических напряжений во внешнем магнитном поле при постоянной температуре.

Надежную информацию о древнем геомагнитном поле несет только та компонента Jn (естественной остаточной намагниченности), возраст которой совпадает с возрастом породы (первичная намагниченность J°n). По происхождению она может быть термоостаточной, химической и ориентационной. Поэтому главная задача любого палеомагнитного исследования— выделить первичную намагниченность (определить направление и модуль вектора J°n). Решение этой задачи (выделить первичную намагниченность, определить направление и модуль J°n) ведется геометрическими, статистическими и магнитными способами, среди которых наиболее распространен способ «магнитной чистки».

 

8.8.2. Предпосылки использования палеомагнитного метода в стратиграфии

При интерпретации полученных палеомагнитных данных, которые представляют собой совокупность векторов Jn, «очищенных» от нестабильных компонент, в качестве исходной принимают модель, базирующуюся на фундаментальных положениях, которые называют основными гипотезами палеомагнетизма:

• Горные породы при своем образовании намагничиваются по направлению геомагнитного поля времени и места их образования (гипотеза фиксации).

• Приобретенная первичная намагниченность сохраняется (хотя бы частично) в породе в геологическом масштабе времени и может быть выделена (гипотеза сохранения).

• Геомагнитное поле, осредненное за любые промежутки времени порядка 1 млн. лет (кроме эпох его резких перестроек), — палеомагнитноеполе — является полем диполя139, помещенного в центр Земли и ориентированного по ее оси вращения (гипотеза центрального осевого поля).

Установлено, что направления палеомагнитного поля (палеомагнитные направления) являются функцией географического положения и возраста исследованных горных пород. Распределение палеомагнитных направлений для одновозрастных пород в пределах тектонически стабильных блоков литосферы соответствует полю центрального диполя с определенными для данного возраста координатами палеомагнитных полюсов (табл. 8) и определенной прямой (совпадающей с современной) или обратной полярностью геомагнитного поля.

Полюс, рассчитанный по среднему палеомагнитному направлению, осредненному по периодам -10⁴—10⁶ лет, достаточно долгим, чтобы неосевые компоненты поля Земли осреднялись, называется палеомагнитным полюсом (рис. 16). Поэтому палеомагнитный полюс приблизительно соответствует древнему географическому полюсу. От него нужно отличать виртуальный полюс, т. е. полюс, рассчитанный по ограниченной группе данных о направлении поля. В геологическом смысле виртуальный геомагнитный полюс соответствует какому-то моменту времени. Например, современные геомагнитные полюса являются по существу мгновенными полюсами.

 

139 Диполь (два полюса) — совокупность двух равных по величине фиктивных магнитных зарядов противоположного знака, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.

 

 

Изменение координат полюсов является отражением движения литосферных плит относительно оси вращения Земли. При этом для каждой плиты могут быть построены свои траектории кажущегося движения полюса, которые могут быть совмещены на основе принципов тектоники литосферных плит.

Многократные инверсии геомагнитного поля привели к тому, что разрезы осадочных и вулканогенных толщ оказались расчлененными на чередующиеся зоны прямой (N-зоны) и обратной (R-зоны) намагниченности.

Глобальность обоих явлений — дрейфа континентов и геомагнитных инверсий — служит предпосылкой применения палеомагнитного метода в стратиграфии. Основой этих исследований служат палеомаг-нитные шкалы или шкалы геомагнитных инверсий, привязанные к общей стратиграфической шкале или изотопным датировкам (рис. 17,18).

 

Рис. 18. Карты палеоконтинентов: а—г — по Морелу и Ирвингу, д—е по Ирвингу.

(а) Массив Пангея в конце докембрийского времени: SB — Сибирский щит, SN — Китайский щит. (б) Раскрытие Атлантики III и последующее значительное раздвигание континентов ВА — Балтика, G — Британия, LA — Лаврентия, (в) Закрытие Атлантики III и формирование каледонского складчатого суперпояса и новой Пангеи. (г) Раскрытие Атлантики II и рифтообразование с отделением Лавразии и Гондваны. (д) Закрытие Атлантики II в среднеквменноугольное время (герцинская орогения) и возникновение еще одной Пангеи. (в) Раскол Пангеи в юрское время ведет к формированию современных Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов; их ширина в меловой период была относительно небольшой

Время, в течение которого происходит инверсия, как это установлено детальными палеомагнитными исследованиями переходных зон, составляет около 5000 лет. По этой причине слои внутри переходных зон не могут быть скоррелированы в глобальном масштабе, и соответственно, разрешающая способность магнитостратиграфии примерно равна продолжительности перехода.