CC BY
124. Имаев B.C.. Имаева Л.П., Козьмич Б.М. Сейсмотектоника Якутии. - М.: ГЕОС, 2000. - 226 с.
5. Садовский М.А., Писаренко В.Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. - М.: Наука. 1991. - 96 с.
6. http://www.expert.ru/, №27 (287). За горизонтом предсказуемости.
7. Соболев F.A. Эволюция периодических колебаний сейсмической интенсивности перед сильными
землетрясениями // Физика Земли. -2003. - № 11. - С. 3-15.
8. Авторское свидетельство № 2238575 С2 7С 01 У9/00.
9. Козьмич Б.М.. Голечецкий С.И.. Ста/пива А. С. и др. Южно-Якутское землетрясение 20 апреля 1989 года. - Южно-Сахалинск: ИМГнГ ДВО РАН, 1992. -43 с.
УДК 551.7:550.838.5:551.2
Палеомагнитные исследования монотисовых слоев Верхояно-Колымской складчатой области (230-208 млн лет)
К.М. Константинов
Приведены результаты петромагншппых. магнито-минералогических и палеомагнитных исследований четырех разрезов алевропесчаников Верхояно-Колымской складчатой области (ВКСО), стратиграфически приуроченных к уровню карния-нория (монотисовые слои). В изученных породах установлена метахронная естественная остаточная намагниченность (ЕОН), носителями которой являются пирротин и магнетит. По выделенным в породах группировкам векторов ЕОН рассчитаны палеомагнитные полюсы. Интерпретация палеомагнитных данных допускает, что метахронная ЕОН монотисовых слоев возникла после линейной складчатости в апте (около 115 млн лет), но до формирования современной дугообразной формы ВКСО.
The results of petromagnetic, magnetic-mineralogical and paleomag investigations of samples collected from four mostly representative terrigenous Formations of the Verkhoyan-Kolima folded belt (VKFB) area are presented. All Formations belong to Carnian-Norian time (monotis level). The metachronic component of natural remanent magnetization (NRM) was recognized for all samples studied. Pyrrhotite and magnetite are minerals which are responsible for this sort of magnetization. The palepoles were calculated using NRM component recognized for samples studied. We suggest that metachronic component of NRM in rocks of monotis level was generated after linear folding at Aptian time (-115 Ma), but before stress deformations led to VKFB arc-shape transformation.
Геологическое строение Верхояно-Колымской складчатой области (ВКСО) характерно для континентальной окраины [1]. С запада ВКСО ограничивает Приверхоянский краевой прогиб Сибирской платформы, на ссвсрс и северо-востоке граница области проходит по Южно-Анюйскому шву, представляющему зону столкновения Сибирской платформы и Гинсрборси в раннем мелу. На юге и юго-востоке границей ВКСО является Охотско-Чукотский складчатый пояс, маркирующий активную континентальную
КОНСТАНТИНОВ Константин Михайлович - к.г.-м.н., вед. геофизик Амакинской геологоразведочной экспедиции АК «АЛРОСА».
окраину. Внешний пояс ВКСО представляет Верхоянская складчатая система, которая возникла на месте пассивной окраины (шельф, континентальный склон) Сибирской платформы. Она сложена карбонатными отложениями среднего рифея - среднего палеозоя и залегающей на ней монотонной обломочной толщей верхнего палеозоя - юры (верхоянский комплекс). Верхоянская складчатая система на протяжении более чем 500 млн лет представляла собой обширную (около 1000 км) пассивную окраину Сибирской платформы. Внутренний пояс ВКСО включает Колымскую структурную петлю, образованную структурами хребтов Полоусного, Черского,
7.3акаэ №12
Приколымья и Юкагирского, в ядре которой располагается Алазейское плоскогорье, и состоящую из множества тсктоно-стратиграфических экзотических блоков (Алазейский, Приколым-ский, Березовский и др.), на которые наложены разновозрастные океанические комплексы и мезозойские островодужные пояса (Уяндино-Ясачненский и Олойский). Породы докембрий-ского фундамента обнажаются в пределах Омо-лонского микроконтинента. Структуры внешнего и внутреннего поясов ВКСО сечет гирлянда коллизионных меловых гранитоидов (колымский батолитовый комплекс). Все структурные элементы ВКСО в плане соподчинены выгнутой на запад структурной петле, которая образовалась в результате сжатия в меридиональном направлении при сближении плит: Сибирской, Гиперборейской и Тихоокеанской [2].
Согласно имеющимся палинспастическим реконструкциям [2-4] ВКСО представляет собой неоднократно деформированную аккреционную мозайку чужеродных блоков и островных дуг, имеющих индивидуальную геологическую историю. Основные тектонические события, сформировавшие современный облик ВКСО, протекали в середине раннего мела, перед аптом. Палео-магнитные исследования монотисовых слоев проведены в пределах Верхоянской складчатой системы [5] с целью уточнения геодинамической модели Северо-Востока Азии.
Отбор ориентированных образцов алевро-песчаников позднего триаса (230-208 млн лет), содержащих фауну Мопоиэ осИопса, М. ,чки11-¡огт'п, М. гаЬткаИса, Огарт]а и.ш<пелшп (данные Трущелева А.М.), проведен из четырех береговых разрезов (табл. 1). Породы ороговикованы и смяты в линейные складки с субгоризонтальными шарнирами. Всего, по принятой методике [6], отобрано 270 ориентированных штуфов, из которых выпилено 736 кубиков с ребром 20 мм.
Лабораторные работы проводились в лабораториях г. Иркутска (Восточно-Сибирский НИИ геологии, геофизики и минерального сырья) и г. Мюнхена (Институт общей и прикладной геофизики). Петромагнитные измерения магнитной восприимчивости (аг) выполнены на каппа-мосте КЬУ-2, векторов естественной остаточной намагниченности (ЕОН, 1п) - на рок-генераторе Ж-4. Расчет полного спектра магнитных параметров (ПСМП) и статистический анализ материалов проведены по программам ОПАЛ-3 [7] и 31аП5-
tica-6. Алевропесчаники относятся к слабомагнитным образованиям (табл. 1): в разрезах pp. Куранах-Биллях, Нельгесе и Спокойная среднегеометрические значения ж варьируют от 25 до 4010"5СИ, In - от 1 до ЗЮ'А/м, I - от 12 до 20Т0"3А/м и фактора Q - от 0,11 до 0,18, в то время как в разрезе р. Березовка наблюдаются несколько повышенные среднегеометрические значения In до ISIO'A/m, I - до 4010'3А/м и фактора Q - до 0,94. Если для трех первых разрезов мы наблюдаем достаточно выдержанные значения магнитных параметров (е= 1,03-1,04), то на четвертом разрезе разброс скалярных и векторных значений заметно больше (8=1,10-1,26), а кучность векторов I существенно меньше (к=8,0°). О существенных эпигенетических изменениях алевропесчаников р. Березовка свидетельствует заметный разброс фигуральных точек магнитных параметров на тернарных графиках In-k-I (рис. 1).
Магнито-минер алогические исследования по изучению доменной структуры и идентификации минералов-носителей намагниченности (МНН) выполнены на вибромагнитометре по методике Variable Force Translation Balance, разработанной H. Петерсоном. Установлено, что основными МНН в алевропесчаниках являются пирротин и магнетит. Пирротин уверенно диагностируется по точке Кюри 0=325 °С и фазовым переходом в магнетит при температуре 450 °С, ферромагнитные свойства которого исчезают при температуре 575 °С (рис. 2). Пирротин в алевропесчаниках р. Березовка находится практически в чистом виде (обр. mnt 518-90), что свидетельствует о более высокой метасоматической переработке пород этого разреза (по сравнению с рассмотренными) в результате тектонической активизации. Монотисовые слои, изученные в разрезах pp. Куранах-Биллях, Нельгесе и Спокойная, содержат пирротин в подчиненном количестве. В этих разрезах в качестве основного МНН присутствует магнетит с точкой Кюри 0=575 °С (обр. mnt 755-89). Практически все изученные образцы содержат примеси парамагнитных минералов. относящихся, вероятнее всего, к сульфидам. Согласно критерию Дея |8] (отношение коэрцитивных спектров) МНН изученных образцов находятся в псевдооднодоменом состоянии.
Палеомагнитные исследования по изучению компонентного состава векторов ЕОН проводились на термоустановке Schönstedt и трехкомпо-
Таблица 1
Полный спектр магнитных параметров алевронссчаников карния-нория (моногнсовыс слои) Всрхоино-Колымской складчатой области
№ Разрез N Стандартная статистика Ма/е Статистика Фишера
1п (ДСК) 1п (ССК) I
X. 10 5 СИ 1п, 10'3 А/м 0. ед. 1. 103 Д/м Э0 1° к. ед. / „ 0 ¡° к, ед. / „ 0 о« 3° к, ед. / „ 0
1 р. Куранах-Биллях 154 40,0/ 1.03 3,0/ 1,04 0,18/ 1.03 20.0/ 1.03 155 50 5,4/ 5.4 90 80 14,2/ 3,1 25 80 637,0/ 0.5
2 р. Нельгесе 229 40,0/ 1,03 2,5/ 1,03 0,12/ 1,03 20/ 1,03 80 30 15,7/ 2,4 320 80 24.3/ 1.9 10 80 1384.0 / 0.2
3 р. Спокойная 197 25,0/ 1.03 1,2/ 1,04 0,11 / 1,04 12,0/ 1.03 300 85 7,8/ 3.9 60 75 9,9/ 3.4 20 80 884.7 / 0.3
4 р. Березовка 156 30.0/ 1,10 15,0 1,26 0.94/ 1.19 45,0/ 1.17 85 60 3,0/ 8.0 260 80 3,0/ 8.1 305 85 8.0/ 4.3
ВСЕГО: 736
Примечание. N - количество образцов, участвующих в статистике, х - магнитная восприимчивость, 1п - вектор естественной остаточной намагннченности (ЕОН), фактор 0=1п/К - коэффициент Кеннгсбергера, I - вектор суммарной намагниченности (1=1п+П, где Н=а:Н, Н - вектор напряженности геомагнитного поля в точке отбора проб), Ма - среднегеометрическое, е - стандартная ошибка. Направления: О - склонение, ¡ - наклонение, к - кучность. оц5 - овал доверия с вероятностью 95%. Направления ЕОН даны в древней и современной системе координат, соответственно. ДСК и ССК.
I I
Рис. 1. Распределения магнитных параметров монотисовых слоев на тернарных графиках 1п-к-1. Обозначения вершин: эе -скалярная величина магнитной восприимчивости, 1п - скалярная величина ЕОН. I - вектор суммарной намагниченности
Рис. 2. Магпито-минералогичсские исследования монотисовых слоев но коэрцитивным спектрам и точкам Кюри: А - петля гистерезиса (li- индукцированная намагниченность. Не - коэрцитивная сила); Б - остаточная намагниченность lr, Нсг - поле, разрушающее остаточную намагниченность насыщения Irs; В - термомагнитный анализ индуцированной намагниченности li(T). сплошная (пунктирная) кривая - процесс нагрева (охлаждения)
Зийдервсльда (рис. 3), эта компонента является магнитостабильной. т. е. сохраняет первоначальное направление вектора ЕОН (NRM) на протяжении всего эксперимента, начиная с температур от 100-150 до 570 °С. Вязкая компонента ЕОН снимается температурой до 100-150 °С. Блокирующие температуры характеристических компонент ЕОН близки к 330 и 550 °С, что достаточно хорошо согласуется с данными магнитной минералогии.
Рис. 3. Лабораторные эксперименты по терморазматничиванию монотисовых слоев. А - стереограммы: черные кружочки -положительные направления векторов ЕОН. ЫЯМ- начальное направление векторов ЕОН. цифры - значения температуры; Б -диаграммы Знйдервельда: линии с черными (светлыми) кружочками - проекции векторов ЕОН на горизонтальную/вертикальную плоскости, цифры - значения температуры; В - графики зависимости ЕОН от температуры
нентном криогенном магнитометре типа CTF SQUID, установленных в комнате «магнитного вакуума». Анализ полученных результатов осуществлялся согласно методике, изложенной в работах [6, 9-1 lj. В результате палеомагнитных исследований в алевропесчаниках установлена характеристическая ЕОН - компонента вектора In, которая претендует на геологическую интерпретацию полученного палсомагнитного результата [10]. Судя по стсреограммам и диаграммам
lrt-3.79 тА'м
Направления векторов характеристической ЕОН в современной и древней (с учетом тектонической поправки за наклон крыльев складки) системах координат приведены на рис. 4, А. Данные по двум разрезам рр. Березовка и Спокойная сгруппированы в один объект, так что количество векторов, участвующих в статистике, составило: N=28 (табл. 2). Кучность векторов к характеристической ЕОН, рассчитанная по каждому объекту, в современной системе координат превышает их распределение в древней системе
координат примерно в 1,5-4 раза (рис. 4, А). Таким образом, согласно тесту складки [11], выявленная на всех разрезах характеристическая ЕОН, является постскладчатой, а для разреза р. Нельгесс - возникла на завершающей стадии складкообразования (рис. 4Б).
Координаты палеомагнитных полюсов по изученным объектам приведены в табл. 2. Па-лсомагнигные полюсы монотисовых слоев не совпадают с базовой траекторией кажущейся миграции полюса (ТКМП) Сибирской платформы
N=35
J =46 «< [}=149 • к=5.3
Ц»=П,7 "
Рис. 4. Интерпретация палеомагнитных результатов. А - стерео граммы: направление векторов характеристической ЕОН в современной (слева) и древней (справа) системах координат по объектам (номера согласно табл. 2): чсрные/свстлые кружочки -положительные/отрицательные вектора НОН; дуги - круги перемагничивання направлений ЕОН; звездочки с эллипсом - среднее направление с овалом доверия 95 %; N - количество векторов характеристической ЕОН; Л - направление; О - склонение; к -кучность и 0,5 - овал доверия с вероятностью 95 %. Б - тест складки: цифры у графиков - номера изученных объектов. В - па-леомагнитные полюсы: 1) интервал траектории кажущейся миграции полюса Сибирской платформы с указанием геологического возраста (12], 2) палсомагнитный полюс с овалом доверия 95% по объектам и 3) номер и положение изученных объектов
Таблица 2
Палеомагнитиые направлении и полюсы алевронесчаников карнии-нории (монотисовые слои) Верхояно-Колымской складчатой области
№ пп Объекты Координаты отбора проб N Палеомагнитное направление (современная система координат) Палеомагнитный полюс
<Р X Dep.0 Jcp,0 к, ед. 0,5.° dp/dm,0 fm,°
1 р. Куранах-Биллях 67° 1' 133°25' 35 100 79 21.1 5.4 57 173 9.8/10.3 69
2 р. Нельгссе 66° Г 135и20' 34 348 81 28.5 4.7 82 111 8.8/9 1 73
3 pp. Березовка-Спокойная 66°25' 157°10' 28 50 75 21.0 6.1 69 235 10.2/11. 1 62
Примечание. N - количество образцов, участвующих в статистике; параметры группировки векторов характеристической естественной остаточной намагниченности (ЕОН): склонение Dep. наклонение Jcp, кучность к и овал доверия оц,5; палсомагнитный полюс: широта Ф, долгота А, доверительные интервалы dp/dm и палеоширота fm.
[12J и не образуют единой группировки (рис. 4, В). Палсомагнитныс полюса рр. Куранах-Биллях и Нельгесе развернуты относительно ТКМП Сибири соответственно по и против часовой стрелке. Таким образом, разброс папсомагнитных полюсов определен последующим формированием дугообразных структур ВКСО.
Значения палсоширот, рассчитанных по объектам рр. Куранах-Биллях (fm=69°) и Нельгесе (fm=73°), указывают на то, что южный (в современной географической системе) край Сибирской платформы на момент формирования характеристической ЕОН монотисовых слоев (перед аптом) располагался севернее рядом с полюсом. Такое положение Сибирской платформы является следствием ее поступательного движения в фанерозое из экваториальных широт западного полушария в средние широты восточного полушария, через северную полярную область [6].
Выводы. В результате проведения работ по изучению палеомагнетизма монотисовых слоев ВКСО установлено следующее.
1. Для алевропесчаниксв карния-нория получен ПСМП. Породы разрезов рр. Куранах-Биллях, Нельгесе и Спокойная характеризуются достаточно близкими средними величинами магнитных параметров, в то время как аналогичные породы разреза р. Березовка подвергнуты существенной метасоматической переработке.
2. Основными МНН в алсвропесчаниках являются пирротин и магнетет.
3. Алевропссчаники позднего триаса обладают «магнитной памятью» и сохранили вектора характеристической ЕОН.
4. Природа характеристической ЕОН явно ме-тахронная. Она образовалась после (или в конце) линейной складчатости. Причиной ее возникновения, вероятнее всего, был коллизионный этап Сибирской платформы и Гипербореи в апте (около 115 млн лет), что не противоречит имеющимся палинспастическим и палеомагнитным реконструкциям [2, 13).
5. Рассчитанные по метахронной ЕОН палсомагнитныс полюса имеют достаточно высокий критерий надежности [12]: Q=4.
6. Разброс палеомагнитных полюсов может быть связан с последующими относительными разворотами блоков и формированием современной структуры ВКСО в результате давления со стороны Охотско-Чукотского складчатого пояса.
Автор выражает благодарность за помощь в работе В. Бахтадзе, В.А. Кравчинскому, Н. Пс-терсону, A.M. Трущелеву, В.Р. Туманову, С.В. Шерстянникову, Ю.А. Ян-Жин-Шину.
Литература
1. Парфенов Л.М. Континентальные окраины и островные дуги мезозоид Северо-Восточной Азии. -Новосибирск: Наука, 1984.
2. Зоненшайн JI.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР: В 2 кн.-М.: Недра, 1990.
3. Fujiia К. Prc-Cenozoic tectonic evolution of northern Sibiria // J. Gcol. - 1978. - V. 86. - P. 159-172.
4. Натапов Л.М.. С'тавский A.M. Геодинамическая модель Северо-Востока СССР и ее использование для металлогенического анализа // Сов. геология. - 1985. - № 3. - С. 70-78.
5. Константинов К.М. Постскладчатая естественная остаточная намагниченность монотисовых слоев Верхояно-Колымской складчатой области // Строение, геодинамика и минерагенические процессы в литосфере: Материалы 11-й международной научной конференции (Сыктывкар, 20-22 сентября 2005 г.) / Институт геологии Коми НЦ УрО РАН. - Сыктывкар: Геопринт, 2005. - С. 155-157.
6. Палеомагнитология / А.Н. Храмов, Г.И. Гончаров, Р.А. Комиссарова и др. Ред. А.Н. Храмов. - Л.: Недра, 1982.-312 с.
7. Винарский Я.С., Житков А.Н., Кравчинский А.Я. Автоматизированная система обработки палеомагнитных данных ОПАЛ // Алгоритмы и программы. Вып. 10/99. - М.: ВИЭМС, 1987. - 86 с.
8. Dunlop D.J. Theory and application of the Day plot (M-rs/M-s versus H-cr/H-c) 2. Application to data for rocks, sediments, and soils - art. no. 2057 // J. Geophys Res Solid Earth. - 2002. - Vol. 107. - Iss. B3. - P. 2057.
9. Fisher R.A. Dispersion on a sphere. Proc. Soc. L., A 217,- 1953.-P. 295-305.
10. Zijderveld J.D.A. Demagnetization of rocks, analysis of results // Methods in paleomagnetism / Col-linson D.W., Creer K.M., Runcorn S.K., eds. Elsenie. -Amsterdam, 1967. - P. 254-286.
11. McFadden P L and McElhinny M.W. The combined analysis of remagnetization and direct observation in paleomagnetism // Earth Planet. Sci. Lett. 87. - 1988.
P. 161- 172.
12. Van der Voo, R. Paleomagnetism of the Atlantic, Tethys, and lapetus Oceans / Cambridge University Press. Cambridge, 1993.-411 p.
13. Бондаренко Г.Е., Диденко А.Н. Новые геологические и иалеомагнитные данные о юрско-меловой истории Омолонского массива // Геотектоника. -1997. -№ 2. -С. 14-27.
