Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Палеомагнитные методы






В 50-е годы нашего века было обнаружено, что горные породы, как осадочные, так и магматические, если они подвергались интенсивным механическим или тепловым воздействиям, сохраняют «память» о магнитном поле, в котором они образовались. Это явление, получившее название остаточной намагниченности, объясняется тем, что ферромагнитные минералы, входящие в состав пород, в момент осаждения осадка или кристаллизации магмы (из которой они выпадают первыми) приобретают ориентировку, отвечающую ориентировке магнитного поля, в котором протекал процесс осадконакопления или магматизма. Эта ориентировка сохраняется до тех пор, пока соответствующие минералы не будут нагреты до точки Кюри, разной для минералов, — 550° для магнетита и 120° для титаномагнетита, но в среднем около 400°. Ориентировка выражается в том, что магнитное склонение направлено на северный магнитный полюс, а наклонение зависит от широты: чем она выше, тем наклонение больше.

Открытие остаточной намагниченности положило началу новому научному направлению — палеомагнетизму. Первые исследования были проведены в Англии (К. Ранкорн и др.), затем в США, значительный вклад был внесен советским ученым А.Н. Храмовым, а затем и другими магнитологами. Для палеомагнитных исследований требуется взятие ориентированных образцов, что достигается в настоящее время выбуриванием их из обнажений или взятием ориентированных кернов из скважин. В случае, если пласты оказались дислоцированными, необходимо внести поправку на их вторичный наклон. Далее необходимо подвергнуть образцы так называемой чистке, чтобы избавиться от эффекта вторичных изменений намагниченности породы.

Рис. 9.9. Сравнение траекторий кажущейся миграции Северного геомагнитного полюса с кембрия до настоящего времени, по К. Сайферту, Л. Сиркину, 1979:
1 — Северная Америка; 2 — Европа; 3 — Южная Америка; 4 — Африка

Первые же определения ориентировки остаточной намагниченности привели к парадоксальным, с господствующей в те годы точки зрения, результатам. Оказалось, что эта ориентировка расходится с ориентировкой современного магнитного поля, и чем древнее породы, тем, как правило, в большей степени. Вывод, который напрашивался из этих наблюдений, состоял в том, что магнитные полюса в геологическом прошлом занимали иное положение, чем в настоящее время, и не совпадали с географическими полюсами (они не точно совпадают и в настоящее время, но отклоняются на небольшую величину). Но довольно быстро было обнаружено, что это объяснение несостоятельно, ибо образцы пород одного и того же возраста, взятые на разных континентах, указывают на разное положение полюса. Такое могло быть лишь при допущении, что древнее магнитное поле, в отличие от современного, было не дипольным, не полем осевого диполя, но для такого допущения нет серьезных оснований. К тому же вскоре выяснилось, что если совместить, например, доюрские полюса Северной Америки и Европы вместе с контурами этих материков, по образцам с которых они были определены, получим единый континент, который впишется в очертания Пангеи, как она была намечена Вегенером. Это открытие дало один из самых мощных импульсов к возрождению мобилизма и появлению тектоники плит.

Итак, выяснилось, что движутся не магнитные полюса, а материки. Полученные для каждого материка кривые, соединяющие последовательность положения полюсов, установленных для отдельных геологических эпох и веков, представляют собой кривые не истинной, а кажущейся миграции полюсов (в зарубежной литературе они обозначаются APWP — apparent polar wonder path) (рис. 9.9). Это не означает, что не существует истинной миграции магнитных полюсов, — сравнение реконструкций движений плит по палеомагнитпым данным и по горячим точкам (считая их стационарными) обнаруживает расхождение, позволившее определить инстинную миграцию полюсов, но она происходит в небольших пределах (рис. 9.10).

Рис. 9.10. Определение относительного движения литосферных плит путем частичного совмещения траекторий кажущейся миграции геомагнитного полюса «метод Грэхема» для случаев, когда часть пути — до разобщения или после соединения — плиты движутся как единое целое):
I — современное положение; II — совмещение траекторий, показывающее совместнoe движение плит за время 1—5 и раздельное за время 5—8. Точки — последовательные положения геомагнитного полюса для плиты А, кружки — то же для плиты Б.Внизу — траектория истинной миграции Северного геомагнитного полюса в координатах горячих точек за последние 180 млн лет, по Ч. Андрюсу (1985), окружности — 95%-ные доверительные границы для каждого усредненного положения полюса

Рис. 9.11. Поворот Иберийского континентального блока на 41° против часовой стрелки (после раннего мела), определенный по склонению векторов остаточной намагниченности в породах готерива—апта; Б—клинообразное раскрытие (сфенохазм) Бискайского залива с океанской корой, датированной линейными магнитными аномалиями. Справа — палинспастическая реконструкция (по А. Гольдеано и др., 1989). Внизу — магнитные силовые линии при диполе в центре шара и схема, иллюстрирующая зависимость магнитного наклонения от географической широты


Рис. 9.12. Перемещение Африки (А) относительно Северной Америки (СА) от раскрытия Центральной Атлантики (средняя юра) до настоящего времени, полученное путем последовательного совмещения все более древних магнитных аномалий одного возраста, расположенных по разные стороны от оси спрединга. По Л. А. Савостину, Ж. Сибуэ и др., 1986: 1 — линии движения, время в миллионах лет; 2 — изохроны

Палеомагнитные определения дают два параметра — направление на полюс и широту; их сочетание позволяет вычислить положение полюса. Для получения достоверных результатов необходимо взять образцы из разных участков и сделать по ним замеры, указывающие на положение палеополюса. Следует ожидать, что положение полюсов, определенных по разным образцам из разных участков, окажется несколько различным. Эти полюса, называемые виртуальными, наносят на карту и очерчивают круг, в который должны попасть 95% виртуальных полюсов; такой круг называется доверительным. Усредненное положение палеополюса отвечает центру этого круга. Желательно, чтобы его радиус составлял не более 5°; при этом образцы должны быть взяты из пород, несколько отличающихся по возрасту, чтобы получить необходимый разброс данных.

При обсуждении результатов палеомагнитных исследований следует иметь в виду два обстоятельства. Во-первых, палеомагнитный метод позволяет определить направление на полюс, широту и положение полюса, но не долготу участка, из которого взят образец. Во-вторых, если взять образцы из одного участка, но из пород, значительно различающихся по возрасту, то при сохранении того же наклонения, т.е. той же широты, направление на полюс может оказаться различным. Это означает, что за время, прошедшее между временем образования породы, из которой взят первый образец, и породы, из которой взят второй образец, литосферная плита испытала вращение по часовой стрелке или против нее. Подобный вывод можно сделать, если исследовать образцы одного и того же возраста, но взятые с разных плит, и окажется, что их склонение отличается на некоторую величину. Это будет означать, что со времени образования соответствующих пород произошел поворот одной плиты относительно другой, как, например, Испании (Иберийская плита) относительно Европы (Лавразийская плита) (рис. 9.11).

Палеомагнитные исследования получили за последние 30 лет широкое развитие и охватили весь интервал геологического времени начиная с раннего протерозоя, т.е. с 2, 5 млрд лет, до современности. При этом остаточная намагниченность обнаружена и у архейских пород с возрастом до 3, 4 млрд лет. Но, как показал недавно в своем анализе американский палеомагнитолог Ван дер By, достаточно достоверными пока можно считать лишь данные для фанерозоя. Вообще палеомагнитные данные дают возможность определить относительное положение континентальных блоков с точностью не более 500 км.

К счастью, для последних 165 млн лет мы располагаем другим, более точным палеомагнитным методом, основанным на использовании линейных магнитных аномалий, развитых в океанах и обязанных своим происхождением спредингу в условиях периодических инверсий магнитного поля. Эти аномалии, как было показано в гл. 5, могут рассматриваться как изохроны. Если мы возьмем пару таких аномалий — изохрон, симметрично расположенных относительно современной оси спрединга, то всю полосу океанской коры между этими аномалиями можно считать образовавшейся в более позднее геологическое время. Следовательно, если картографически совместить эти сопряженные аномалии, континенты сблизятся и займут то положение, которое они занимали во время образования данных аномалий. Такие реконструкции с успехам осуществлены для позднеюрского и более позднего времени и более точны, чем осуществленные предыдущим методом, по остаточной намагниченности континентальных пород (рис. 9.12). Мы увидим дальше, что описанный метод открывает возможность определять не только ширину, но и глубину палеоокеанов и распределение в них течений.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.