В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын - Общая и экологическая геофизика (1119248), страница 15
Текст из файла (страница 15)
,Хар 1„ В принятой модели поля Р ВОСТОК ! легко определить современные географические координаты древнего геомагнитного поля. В модели центрального осесимметричного диполя геомагнитные меридианы совпадают с географическими, а магнитные низ полюсы совпадают с географическими полюсами. Пусть в древней породе, зале5аюгцей в точке с5(д, Л), вектор Х„ расположен так, как показано на рис. 4.10. Проекция 1„на Рис. 4.10. Компоненты естественной остаточной намагниченности 1„ горной породы в некоторой точке Я(~р, Л) В болыпинстве изверженных горных пород Х„по величине превышает Нг, и поэтому направление аномального поля определяется направлением 1„, т. е. направлением древнего магнитного поля. Следовательно, наличие отрицательных аномалий указывает на то, что они образовались в древнем поле, направление которого было обратным по отношению к современному геомагнитному полю.
Наличие в породах естественной остаточной намагниченности Х„, величина и направление которой отражает величину и направление древнего поля, которое было во время образования породы, дает возможность изучать историю геомагнитпого поля в прошлые геологические эпохи. Такой косвенный метод изучения древнего магнитного поля называется палеомагнитным. Гл. 4.
Геомагветизм 85 Рис.4.11. Модель центрального осесимметричного геомагнитного ди- поля, используемая в палеомагпитиом методе ьчп(Л вЂ” Лв) = сов ~д, и. гйп Вл„ сов рв (4.34) горизонтальную плоскость Х„„показывает направление древнего магнитного меридиана, угол Одр есть угол между современным и древним меридианами. Направление 1п показывает направление вектора напряженности Олр. Поэтому угол между 1„и горизонтальной плоскостью является углом магнитного наклонения .1др древнего поля. Зная ядр, можно по формуле (4.12) определить древнюю географическую широту ~рдр, на которой была данная порода в момент своего образования: 1 гКудг = 1в Ъ 2 14.
32) Таким образом, из измерений компонент намагниченности 1в образца (эти измерения производятся, как правило, в лаборатории) мы определяем два важных параметра: угол Олр и широту ~рдр (рис. 4.11). Воспользовавшись теоремами косинусов и синусов сферической тригонометрии, получим следующие формулы для совроменных координат ув, Лв древнего магнитного полюса: в!й фв = вш ф в!и флг + соя ф гов флг сов Одю 14.33) 86 ГУ ь 4 !6 очаекетвам Измеряя 1„ пород разного геологического возраста, можно получить закономерности изменения дипольного поля начиная от очень древних геологических эпох до нашего времени. Пвлеомагнетизм это уникальный метод в геофизике, основанный на удивительном свойстве «магнитной памятия ферримагнитных минералов, входящих, хотя и в небольших количествах, в состав практически всех горных пород. Магнетизм ферримагнитных минералов дает основной вклад в магнитную восприимчивость горных пород.
Вклад диа- и парамагнитных минералов очень мал. Направление 1„для определенного геологического возраста в данной точке земной поверхности рассчитывается с применением статистических методов по досгаточно большому числу образцов. По полученным данным с помощью формул (4.33) и (4.34) определяется положение соответствующего возрасту породы магнитного полюса.
Такой полюс называется виртуальным магнитным полюсом. Среднее положение ряда виртуальных полюсов для пород данного возраста, расположенных в разных точках земной поверхности, называется палеомагнитным полюсом. При проведении палеомагнитных исследований большое значение имеет выяснение физических механизмов намагничивания различных горных пород, установление степени сохранности 1„, ее соответствия времени образования породы. Установлено, что извержепные горные породы приобретают 1„в геомагнитном поле во время остывания после излияния на поверхность. Возникшая таким образом 1„называется термоостаточной (ТКМ), она имеет высокую интенсивность и большую стабильность.
Осадочные горные породы, являющиеся продуктом переработки и псреотложения изверженных пород, приобретают 1„в геомагнитном поле во время осаждения мелких частиц в водном бассейне (море, озеро). Мелкие намагниченные частицы в процессе осаждения ориентируются по направлению поля, и в результате возникает детритовая, или ориентационная, намагниченность осадочных горных пород. После образования 1п изверженные и осадочные породы находятся уже в других условиях (обычные температуры и отсутствие водной среды), при которых дальнейшего намагничивания горных пород в изменяющемся геомагпитном поле практически не происходит.
Именно поэтому 1„пород, как правило, древнего происхождения и синхронна с образованием пород. Проведенные во второй половине ХХ в. многочн(лепные палеомагпитпые исследования привели к открытиям, которые существенно изменили геофизические и геологические концепции 1л 4 Гвомигветизм 87 з. д 180' в. 90 90 з.д 0о в д. Рис. 4Л2. Кривые миграции палеомагнитных полюсов, полученные на основе измерений 1„, горных пород разных континентов (по Сопсйе, 1975) строения и эволюции литосферы.
Наиболее принципиальными результатами являются следующие. 1. Палеомагнитные полюсы не совпадают с современным полюсом, при этом, чем древнее палеомагнитный полюс, тем на большем расстоянии от современного он находился. Кембрийский северный палеомагнитный полюс (возраст около 600 млн лет) находился южнее экватора. 2. Кривые миграции северных палеомагнитных полюсов, определенные по направлению естественной остаточной намагниченности 1„пород разных континентов, существешю различны (рис. 4.12). 3. Геомагнитное поле в прошлые геологические эпохи неоднократно изменяло свою полярность: происходили инверсии поля, которых начиная с кембрия насчитывается более тысячи. Шкала инверсий, датированная абсолютными методами, называется магнитохронологической шкалой (рис.
4.13). Проанализируем кратко эти результаты. По модели центрального осесимметричного диполя магнитный полюс совпадает с географическим. Следовательно, обнаруженная миграция магнитного полюса должна одновременно рассматриваться и как миграция географического, т. е. оси вращения Земли. Вследствие закона сохранения момента количества движения изменение положения оси вращения требует наличия таких огромных сил, которых мы не видим ни на Земле, ни в космическом пространстве. Поэтому первый результат можно рассматривать не как перемещение полюса, а как движение (в противоположную сторону) верхней литосферной оболочки Земли. Такая интерпретация подтверждается вторым результатом. Ведь Северный полюс должен быть один, а не несколько, как это следует из второго результата.
Поэтому расхождение кривых миграции полюсов разных континентов свидетельствует о том, что литосферная оболочка не перемещалась как единое целое, а двигались отдельные литосферные плиты, причем каждая по своей траектории. Наконец, третий результат указывает на то, что геомагнитному полю присущи не только вековые вариации, по и более глубокие изменения инверсии. Этот результат дополняет картину основных свойств поля и имеет огромное теоретическое значение при решении проблемы происхождения геомагнитного поля. Кроме того, временная шкала инверсий может служить независимым инструментом для определения возраста горных пород, что является фундаментальной задачей геологии. Изучение аномального магнитного ноля океана, предпринятое в последние десятилетия с помощью протонных и квантовых магнитометров, привело к результатам, которые оказались в прямой связи с результатами палеомагнитных исследований.
Протонные и квантовые магнитометры дают возможность проводить непрерывную запись магнитных профилей, что позволило осуществить точное и детальное магнитное картирование океанского дна. В результате были получены совершенно неожиданные картины океанских аномалий. В отличие от сложной формы аномалий на суше, которая сильно меняется от района к району, океанские магнитные аномалии имеют систематический !11 Ий $1И! ~ 1 л.
4. г еоггагнегпиггг 89 Геологические Геологические периоды плейстоцен ,- плиоцен периоды 0 млн лет — 80 млн лет -90 ворхний 10 мел миоцен 6- -20 :100 олигоцен 10" 12- 14 16 18:;: 20 . -110 — 30 в2:: в4- :120 в10 в12- -130 в56" :1 40 в20- в22- -150 нижний мел — 40 эоцен 22- — 50 26-. палеоцеп 28- — 60 верхняя 30- юра ,— 70 верхний мел -160 — 80 Рис.4.13.
Магннтохронологнческая шкала, используемая для опреде- ления возраста линейных океанских аномалий. Слева от шкалы номера аномалий, справа возраст в млн лет (по 1.агзоп, 1з51тап, 1972) 1л. 4 Геомагветизм 90 175' 165' 155' 145' 135' 125' 115' 105' 55' 55а , сх Фе 25 50' 50' 45' 40 о 40 О 35' 35' ,'10" 30' 25о 25' 20О 20О 175' 165' 155' 145' 135' 125' 115' 105' Рис. 4.14. Распределение линейных магнитных аномалий в Тихом океане (по Монаган, 1969). Номера аномалий сопоставляются с их возрас- том согласно рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
