авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Палеомагнетизм подводных базальтов и континентальных траппов

-- [ Страница 3 ] --

свойства подводных базальтов и континентальных траппов и определены величина и направление Ндр в районе нахождения траппов.

Образцы для исследований в виде кубиков были вырезаны так, что одна из плоскостей кубика была параллельна горизонтальной плоскости в точке отбора, а ось X была касательной к магнитному меридиану, ось Z – кубика соответствовала вертикальному направлению вниз. Это позволило составить представление не только о величине Ндр, но и о направлении Ндр в эпоху образования породы. Величины In изученных образцов варьируют от 1.05 А/м до 8.94 А/м, а величины 0 от 0.83 * 10-2 до 3.47 * 10-2 ед. СИ. Фактор Кенигсбергера меняется от 1.34 до 8.30. Если наклонение In этих образцов J>0, направление их естественной остаточной намагниченности соответствует современной полярности дипольной части геомагнитного поля. Такие образцы были обозначены, как образцы N-типа. Если J<0 – образцы будут R- типа. Как видно из таб. 2, образцы траппов Пи-10, К-4, К-6, Ки-2 и 326-3 имеют обратную полярность In (R-типа). Образцы 334-5, 331-2, 299-2, 315-11, 334-24 и 332-4 имели положительную z-компоненту In, т.е. образцы N-типа.

Исследование естественной остаточной намагниченности образцов траппов путем размагничивания в переменом магнитном поле с максимальной амплитудой hmax=80мТл показало (рис.2), что в начале процесса размагничивания In (в интервале h=0-8 мТл), на 4-х образцах R-типа К-4, Пи-10, Ки-2 и 326-3 видно заметное увеличение значения остаточной намагниченности.

Рис. 2. Кривые разрушения In 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 Irv соответствует современному направлению ГМП, а ее вклад в полную In не превышает 15-18%.

На образце 334-5 также была обнаружена обратная компонента по отношению к основной части естественной остаточной намагниченности In, 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 Ндр были выбраны образцы с однокомпонентной намагниченности.

С целью определения величины Ндр по In 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. Тс 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 Ндр были выбраны образцы более устойчивые к нагреву и имеющие в основном одну компоненту намагниченности.

Перед определением величины Ндр по In 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 Ндр= (17.6±1.6) А/м. В отличие от базальтов, имеющих в основном однодоменные магнитные зерна, траппы имеют многодоменные магнитные зерна и зависимость (IrpT/In0)=f(Ir/In0) на диаграмме Араи-Нагата невозможно аппроксимировать линейной функцией. Значения древнего геомагнитного поля обазования Ino траппов были получены при соединении точки на диаграмме Араи-Нагата полученной после разворота вектора Зейдервильда и точки при ТТс. На рис. 3 представлены диаграммы Араи-Нагата по которым была определена Ндр образования Ino траппов 334-5 (Ндр=0.472*40А/м=18.9А/м) и 334-24 (Ндр=0.4*40А/м=16А/м).

а. б.

Рис.3. Диаграммы Араи-Нагата для определения поля образования первичной намагничеености Inо 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 Inо образцов R-типа. Данные полюса лежат в северном полушарии стереографической проекции Земли. Квадратом показано среднее положение виртуального палеомагнитного полюса, имеющего координаты др=(49±9)N и др=(93±30)E.

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

 Палеомагнитные полюса на стереографической проекции Земли. -9

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 In этих образцов равно др=(64±10)S др=(94±24)W. 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 Ндр.

Установлено, что фазовый состав ферримагнитной фракции базальтов, определенный по результатам термомагнитного анализа, различен. Блокирующие температуры, определенные по остаточной намагниченности (Inr) при нагреве образцов, изменяются в достаточном большом интервале, что указывает на разные стадии окислений подводных пород. Кроме того, базальты Красного моря имеют значения In, а также точки Кюри и блокирующие температуры выше, чем у базальтов юга САХ. Их намагниченность более стабильна. У базальтов юга САХ, величина фактора Кенигсбергера Qn=In/(H) меняется в пределах (12-104). У базальтов Красного моря Qn= (105-794). Повышенные значения In, и соответственно Qn 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, In 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, Тс=250С и 72-5, Тс=205С), то было установлено, что большая часть естественной намагниченности связана с низкотемпературной фазой и имеет термоостаточную природу. Причем, как видно из табл.1, результаты определения Ндр 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>580C.

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 Ндр в районе Красного моря и юга САХ.

Величина палеонапряженности геомагнитного поля Ндр = (77.5±1.5) А/м в районе Красного моря оказалось в 2.5 раза выше современного значения поля (Нс=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 Ндр=(32-33) А/м оказалось довольно близко к современной величине (Нсовр=28.4 А/м), т.е. всего на (10-15)% больше Нсовр. 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 In не превышает 9 А/м (см. таб.2), тогда как для базальтов In достигает 108 А/м. Данный факт, по-видимому обусловлен большим размером ферримагнитных зерен носителей In в траппах. Действительно, отношение магнитных параметров образцов траппов (Irs/Is=0.05-0.18, Hcr/Hc=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 (Irs/Is=0.19-0.5, Hcr/Hc=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 Ндр по In траппов. Вследствие этого достоверность определения величины Ндр по In траппов оказалась более низкой, чем по In 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 Ндр по естественной остаточной намагниченности In образцов R - типа К-6 и 326-3, было установлено, что в состав In входит химическая намагниченность, не совпадающая по направлению с первичной намагниченностью. Об этом свидетельствовало сильное изменение наклонения In после чистки в переменном магнитном поле (таб.2). Кроме того, In образца К-6 при нагреве до Тс=320С размагничивается только на 50%. Можно предполагать, что половина намагниченности In имеет химическую природу, которая была образована на фазе имеющей точку Кюри Тс>320С. Что касается образца 326-3, то он обладает компонентой намагниченности более устойчивой к нагреву, которая размагничивается только после воздействии температуры Т=488С. 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 Ндр. 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 Ндр.

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 In данных образцов получилась равной Ндр=(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 Ндр = 18.4 А/м. Следовательно, можно предположить, что возраст этих траппов одинаков.

Среднее значение виртуального дипольного момента ВДМ по Ндр 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 In были определены положения виртуальных древних магнитных полюсов, как по In обратно-намагниченных образцов т.е. образцы с J<0 (Пи-10, К-4, К-6, Ки-2), так и по In прямо намагниченных образцов, имеющих J>0 (334-5, 331-2, 299-2, 334-24 и 332-4, таб. 2).

Древний виртуальный магнитный полюс (др=(49±9)N, др=(93±30)E 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 (др=40N и др=63E, таб.2) в большей степени среди R-намагниченных образцов отличаются от среднего значения координат виртуального полюса (др=49N, др=93E). Исходя из этого факта, можно предполагать, что во время образования или существования породы происходило также частичное самообращение естественной остаточной намагниченности In, которое и отвечает за это отклонение.

Координаты древнего виртуального магнитного полюса др=(64±10)S, др=(94±24)W, определенные по In образцов с J>0 (N - типа образцы) слабо отличаются от координат современного магнитного полюса (0=64S, 0=137W). Палеоширота др и современная широта (0) геомагнитного полюса совпадают. Долготы несущественно отличаются. Среди N – образцов, на образце траппа 299-2 было обнаружено явление полного самообращения, поэтому можно предполагать, что данный образец был создан в поле обратной полярности (линии магнитного поля направлены от северного географического полюса к южному) и, из-за процесса полного самообращения, магнитный полюс определен по намагниченности этого образца оказывается на юге (0=59S, 0=70W). Тот же вывод был сделан для образца 315-13.

Что касается образцов 334-5, 331-2, 334-24 и 332-4, то можно предполагать, что они были образованы в поле прямой полярности и в это время северный магнитный полюс находился, как и в настоящее время, на географическом юге.

Выше описанные результаты, по-видимому, подтверждают гипотезу об инверсии магнитного поля в пермо-триасовую эпоху. Возрастное взаимоотношение пород не вполне ясно, хотя геологические исследования, проведенные на аналогичных дифференцированных интрузиях района, свидетельствуют в пользу того, что в первую фазу внедрились обратно намагниченные траппы, а во вторую фазу – прямо намагниченные траппы. Поэтому можно предполагать, что древний магнитный полюс переместился из северного географического полушария в южное за интервал времени между образованием обратно и прямонамагниченных траппов.

Что касается траппов 315-11, 315-13, 299-2 и К-4, то есть тех, для которых было обнаружено явление самообращение, то они расположены в зонах разлома. Однако, данных об активизации разлома во время внедрения траппов не имелись. Можно предполагать, что обнаруженное явление самообращения во время существования породы обусловлено изменением термодинамических условий.

В заключении подведены итоги полученных значений Ндр в районе Красного моря, юга САХ и Мало-Ботуобинского района Якутии. Также показано, что обратную намагниченность у континентальных траппов могут вызвать как процесс самообращения, так и инверсии геомагнитного поля. Образцы, имеющие признаки самообращения, были забракованы для определения величины Ндр, так как не ясно с какой частью намагниченности первичной или вторичной связанно самообращение, происходило ли in situ самообращение во время образования пород или во время дальнейшего их существования.

Выводы.

На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

  1. Первичная остаточная намагниченность базальтов достаточно хорошо сохранилась. Наличие высоких точек Кюри Тс= (550-580)С в базальтах Красного моря обусловлено гетерофазным окислением титаномагнетита, которое произошло на стадии их образования при Т>Тс магнетита. Большая часть естественной остаточной намагниченности In исследованных образцов базальтов Красного моря с высокими точками Кюри, также как и In базальтов Красного моря и юга САХ с низкими точками Кюри Тс=(200-250)С имеет в основном термоостаточную природу.
  2. Величина палеонапряженности геомагнитного поля Ндр = (77.5±1.5) А/м в районе Красного моря 0.2-0.5 млн лет назад была примерно в 2.5 раза больше величины современного ее значения, а в районе юга САХ величина Ндр = (32.5±0.5) А/м была всего на 10 % больше ее величины в современное время. На основе этих данных, можно сделать вывод о том, что геомагнитный полюс находился в ближайших окрестностях Красного моря, а геомагнитный экватор в районе хребтов Буве и юга САХ, причем, величина виртуального дипольного момента в это время была примерно на 35% выше современного.
  3. Естественная остаточная намагниченность In многодоменных магнитных зерен траппов Мало-Ботуобинского района Якутии обладает меньшей палеоинформативностью, чем In однодоменных зерен подводных базальтов Красного моря и юга САХ.
  4. Лабораторные исследования показали, что метод Телье дает возможность определить напряженность ГМП образования намагниченности TRM природы на исследованных базальтах и траппах с погрешностью не превышающей 11%. Обнаруженное явление самообращения у траппов Мало-Ботуобинского района Якутии не позволяет использовать эти образцы для определения величины палеонапряженности древнего поля применяя метод Телье.
  5. Согласно проведенным исследованиям в Мало-Ботуобинском районе Якутии, палеонапряженность ГМП 250 миллионов лет наза

    Pages:     | 1 | 2 ||
     





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.