Палеомагнетизм подводных базальтов и континентальных траппов (1104371), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Рис. 2. Кривые разрушения I_n при размагничивании переменным магнитным полем образцов траппов Мало-ботуобинского района Якутии.

Вероятно это связано с размагничиванием компоненты намагниченности, направленной противоположено общему вектору намагниченности. По-видимому, данная намагниченность имеет вязкую природу, поскольку неустойчива и после воздействия переменного поля h=8-15 мТл (рис.2) размагничивается. Наиболее вероятное направление вязкой намагниченности I_rv соответствует современному направлению ГМП, а ее вклад в полную I_n не превышает 15-18%.

На образце 334-5 также была обнаружена обратная компонента по отношению к основной части естественной остаточной намагниченности I_n, однако эта компонента более устойчива и размагничивается только после воздействии переменного магнитного поля h=40 мТл (рис.2).

Для данных образцов были построены диаграммы Зейдервильда для исследования компонентного состава при размагничивании в переменном поле. Для определения Н_др были выбраны образцы с однокомпонентной намагниченности.

С целью определения величины Н_др по I_n траппов Мало-Ботуобинского района Якутии было исследовано фазовое и структурное состояния ферримагнитных зерен образцов. Для этого был проведен термомагнитный анализ образцов и определены точки Кюри ферримагнитных фаз. Т_с определялись по зависимости намагниченности от температуры в полях Н=0.24 Тл и Н=0.25 мТл при нагреве образцов от комнатной температуры до 600°С и их охлаждении. По ходу кривых нагрева и охлаждения, и по измеренным магнитным характеристикам (коэрцитивные силы и намагниченности насыщения), была оценена устойчивость образцов к нагреву. Для определения Н_др были выбраны образцы более устойчивые к нагреву и имеющие в основном одну компоненту намагниченности.

Перед определением величины Н_др по I_n траппов, также как и для базальтов, была проверена работоспособность метода Телье на созданной в лаборатории термоостаточной намагниченности TRM. Поле образования данной TRM было получено с погрешностью не превышающей 7.6%. На образцах 334-5, Пи-10, и 334-24 имеющих в основном однокомпонентную намагниченность и более устойчивых к нагреву, было получено значение Н_др= (17.6±1.6) А/м. В отличие от базальтов, имеющих в основном однодоменные магнитные зерна, траппы имеют многодоменные магнитные зерна и зависимость (I_rpT/I_n0)=f(I_r/I_n0) на диаграмме Араи-Нагата невозможно аппроксимировать линейной функцией. Значения древнего геомагнитного поля обазования I_no траппов были получены при соединении точки на диаграмме Араи-Нагата полученной после разворота вектора Зейдервильда и точки при Т≈Т_с. На рис. 3 представлены диаграммы Араи-Нагата по которым была определена Н_др образования I_no траппов 334-5 (Н_др=0.472*40А/м=18.9А/м) и 334-24 (Н_др=0.4*40А/м=16А/м).

а. б.

Рис.3. Диаграммы Араи-Нагата для определения поля образования первичной намагничеености I_nо образцов траппов.

На образцах 315-11 (рис.4а) и 299-2(рис.4б) было обнаружено явление полного самообращения, и на образцах К-4 (рис.4в), и 331-2 (рис.4г) частичное самообращение. Поэтому данные образцы были забракованы.

а. б.

в. г.

Рис.4. Кривые охлаждения образцов траппа 315-11, 299-2 и К-4 получены при построения диаграммы Араи Нагата.

Помимо величины древнего магнитного поля, определялось также его направление по естественной остаточной намагниченности траппов. На стереографической проекции Земли (рис.5) точками представлены палеомагнитные полюса, полученные по I_nо образцов R-типа. Данные полюса лежат в северном полушарии стереографической проекции Земли. Квадратом показано среднее положение виртуального палеомагнитного полюса, имеющего координаты φ_др=(49±9)ºN и λ_др=(93±30)ºE.

Координаты палеомагнитных полюсов, полученных по направлению более стабильной части I_n образцов N-типа, обозначены крестами и лежат в южном полушарии.

Рис.5. Палеомагнитные полюса на стереографической проекции Земли.

На рисунке 5 представлены координаты их проекции на северное полушарие стереографической проекции Земли. Среднее значение виртуального палеомагнитного полюса, рассчитанного по I_n этих образцов равно φ_др=(64±10)ºS λ_др=(94±24)ºW. На стереографической проекции, положение палеополюса по образцам N – типа обозначено треугольником.

В главе 4 проводится обсуждение полученных результатов.

Раздел 4.1 посвящен анализу особенностей магнитных свойств подводных базальтов Красного моря и юга САХ, а также интерпретации полученных значений Н_др.

Установлено, что фазовый состав ферримагнитной фракции базальтов, определенный по результатам термомагнитного анализа, различен. Блокирующие температуры, определенные по остаточной намагниченности (I_nr) при нагреве образцов, изменяются в достаточном большом интервале, что указывает на разные стадии окислений подводных пород. Кроме того, базальты Красного моря имеют значения I_n, а также точки Кюри и блокирующие температуры выше, чем у базальтов юга САХ. Их намагниченность более стабильна. У базальтов юга САХ, величина фактора Кенигсбергера Q_n=I_n/(ӕH) меняется в пределах (12-104). У базальтов Красного моря Q_n= (105-794). Повышенные значения I_n, и соответственно Q_n для базальтов Красного моря могут быть обусловлены повышенным значением магнитного поля в этом районе во время образования пород.

Среди исследованной коллекции базальтов Красного моря были обнаружены образцы, I_n которых разрушалась только после нагрева до температуры равной точке Кюри магнетита, и образцы с низкими точками Кюри. На основе электро-зондового анализа, а также после сравнения коэрцитивных спектров нормального намагничивания, было доказано, что большая часть естественной остаточной намагниченности базальтов Красного моря, носителем которой является фаза, близкая к магнетиту, имеет термоостаточную природу и является первичной. Что касается образцов, имеющих низкие точки (71-3, Т_с=250ºС и 72-5, Т_с=205ºС), то было установлено, что большая часть естественной намагниченности связана с низкотемпературной фазой и имеет термоостаточную природу. Причем, как видно из табл.1, результаты определения Н_др как на образцах с низкой степенью окисления титаномагнетита (обр.71-3), так и с высокой степенью окисления (обр.65-1, 65-2) совпадают в пределах погрешности. Такое совпадение также свидетельствует о том, что окисление титаномагнетита в образцах базальтов под № 65 произошло на стадии их формирования при Т>580ºC.

Проверка закона аддитивности и независимости парциальных термоостаточных намагниченностей на подводных базальтах (∑PTRM отличается от TRM не более, чем на 6%), а также проверка работоспособности метода Телье на искусственно созданной термоостаточной намагниченности позволила определить Н_др в районе Красного моря и юга САХ.

Величина палеонапряженности геомагнитного поля Н_др = (77.5±1.5) А/м в районе Красного моря оказалось в 2.5 раза выше современного значения поля (Н_с=30.7 А/м) в этом регионе. Можно предполагать, что во время образования базальтов рифтовой зоны Красного моря в этом районе находился геомагнитный полюс. Если геомагнитный полюс находился в районе Красного моря во время образования пород, тогда виртуальный дипольный момент (ВДМ) Земли во время образования базальтов рифтовой зоны Красного моря должен быть на 35% выше современного значения.

В районе хребта Буве (0.2-0.3) млн. лет назад расчетное значение величины палеонапряженности геомагнитного поля Н_др=(32-33) А/м оказалось довольно близко к современной величине (Н_совр=28.4 А/м), т.е. всего на (10-15)% больше Н_совр. Можно предполагать, что 0.2-0.3 млн лет назад геомагнитный полюс находился в районе Красного моря, а геомагнитный экватор, соответственно, в районе хребта Буве. Данное утверждение хорошо согласуется с литературными данными, согласно которым миграция магнитного полюса 300 тыс. лет назад происходила через район Красного моря. Надо отметить, что данные исследования проводились независимо от исследований проведенных в нашей лаборатории и с другими объектами.

Раздел 4.2 посвящен анализу магнитных свойств образцов траппов Мало-Ботуобинского района.

Изучение интрузивных древних континентальных пород траппов показало, что они существенно отличаются по магнитным свойствам от подводных базальтов. Их естественная остаточная намагниченность I_n не превышает 9 А/м (см. таб.2), тогда как для базальтов I_n достигает 108 А/м. Данный факт, по-видимому обусловлен большим размером ферримагнитных зерен носителей I_n в траппах. Действительно, отношение магнитных параметров образцов траппов (I_rs/I_s=0.05-0.18, H_cr/H_c=1.39-2.36) свидетельствует о преобладании в траппах более крупных малодоменных и многодоменных частиц, а подводные базальты имеют в основном более мелкие однодоменные ферримагнитные частицы (I_rs/I_s=0.19-0.5, H_cr/H_c=1.15-2.1). Отличие их коэрцитивных параметров и, следовательно, их доменной структуры отражает разные условия их образования. Лава в океанских условиях быстро остывает, и в базальтах образуются мелкие ферримагнитные зерна, тогда как траппы формируются в континентальных условиях с более длительным процессом охлаждения магмы и соответственно кристаллизации магнитных зерен. Данный факт усложнил определение значения Н_др по I_n траппов. Вследствие этого достоверность определения величины Н_др по I_n траппов оказалась более низкой, чем по I_n базальтов.

На образцах траппов 315 и 299-2 было обнаружено явление полного самообращения. Следовательно могла произойти переориентация вектора естественной остаточной намагниченности во время образования породы или во время его существования. Данные образцы не могут быть использованы для определения величины древнего магнитного поля Земли.

При определении Н_др по естественной остаточной намагниченности I_n образцов R - типа К-6 и 326-3, было установлено, что в состав I_n входит химическая намагниченность, не совпадающая по направлению с первичной намагниченностью. Об этом свидетельствовало сильное изменение наклонения I_n после чистки в переменном магнитном поле (таб.2). Кроме того, I_n образца К-6 при нагреве до Т_с=320ºС размагничивается только на 50%. Можно предполагать, что половина намагниченности I_n имеет химическую природу, которая была образована на фазе имеющей точку Кюри Т_с>320ºС. Что касается образца 326-3, то он обладает компонентой намагниченности более устойчивой к нагреву, которая размагничивается только после воздействии температуры Т=488ºС. Вероятно данная компонента намагниченности также имеет химическую природу. Данные образцы с признаками наличия химической намагниченности, также были забракованы.

На образцах К-4 и 331-2 было обнаружено частичное самообращение термоостаточной намагниченности, и поэтому нельзя их использовать для определения Н_др. Фазовый состав образцов Ки-2 и 332-4 сильно изменялся при термомагнитном анализе и, следовательно эти образцы не могли быть нагреты в цикле Арай-Нагата для определения величины Н_др.

Исследование образцов Пи-10, 334-5 и 334-24 показало, что они являлись самыми устойчивыми при нагреве и в них не было обнаружено явление самообращения. Величина древнего магнитного поля, определенная по I_n данных образцов получилась равной Н_др=(17.6±1.6) А/м, что в 2 раза меньше величины современного магнитного поля в этом районе. Следует отметить, что данный результат хорошо согласуется с литературными данными, где при исследовании образцов траппов Норильского района и бассейна р. Большая Нирунда Сибири, получено значение Н_др = 18.4 А/м. Следовательно, можно предположить, что возраст этих траппов одинаков.

Среднее значение виртуального дипольного момента ВДМ по Н_др образцов Пи-10, 334-5 и 334-24 получилось равно (2.44±0.22)*10²²А*м², что на 70% меньше современного значения ВДМ (8.12*10²²А*м²).

Образцы траппов представляли собой также интерес, тем, что они были ориентированы. Используя наклонения (J) и склонения (D) вектора естественной остаточной намагниченности I_n были определены положения виртуальных древних магнитных полюсов, как по I_n обратно-намагниченных образцов т.е. образцы с J<0 (Пи-10, К-4, К-6, Ки-2), так и по I_n прямо намагниченных образцов, имеющих J>0 (334-5, 331-2, 299-2, 334-24 и 332-4, таб. 2).

Древний виртуальный магнитный полюс (φ_др=(49±9)ºN, λ_др=(93±30)ºE полученный на образцах с обратной намагниченностью J<0 (Пи-10, К-4, К-6, и Ки-2) отличается от современного магнитного полюса, находящегося в южном полушарии. Это указывает на то, что за 250 миллионов лет, магнитный полюс переместился из северного полушарии в южное, что и подтверждает теорию о миграции магнитных полюсов. Однако из R-намагниченных образцов, на образце К-4 было обнаружено частичное самообращение. Координаты древнего магнитного полюса, полученного на образце К-4 (φ_др=40ºN и λ_др=63ºE, таб.2) в большей степени среди R-намагниченных образцов отличаются от среднего значения координат виртуального полюса (φ_др=49ºN, λ_др=93ºE). Исходя из этого факта, можно предполагать, что во время образования или существования породы происходило также частичное самообращение естественной остаточной намагниченности I_n, которое и отвечает за это отклонение.

Характеристики

Список файлов диссертации