Главная » 2014»Август»23 » Скачать Палеомагнитная шкала и петромагнетизм юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий : Значение для общей стратиграфической бесплатно
07:23
Скачать Палеомагнитная шкала и петромагнетизм юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий : Значение для общей стратиграфической бесплатно
Палеомагнитная шкала и петромагнетизм юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий : Значение для общей стратиграфической шкалы и детальных бореально-тетических корреляций
Диссертация
Автор: Гужиков, Андрей Юрьевич
Название: Палеомагнитная шкала и петромагнетизм юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий : Значение для общей стратиграфической шкалы и детальных бореально-тетических корреляций
Справка: Гужиков, Андрей Юрьевич. Палеомагнитная шкала и петромагнетизм юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий : Значение для общей стратиграфической шкалы и детальных бореально-тетических корреляций : диссертация доктора геолого-минералогических наук : 25.00.02, 25.00.10 Саратов, 2004 286 c. : 71 06-4/25
Объем: 286 стр.
Информация: Саратов, 2004
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Условные обозначения
Глава 1 МЕТОДИКА РАБОТ
11 Выбор объектов исследований и полевые работы
12 Лабораторные исследования
13 Компонентный анализ
14 Природа палеомагнитных зон
Глава 2 ПАЛЕОМАГНИТНАЯ ШКАЛА СРЕДНЕЙ ЮРЫ-МЕЛА РУССКОЙ ПЛИТЫ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
21 Среднеюрский и верхнеюрский отделы
22 Нижнемеловой отдел
23 Верхнемеловой отдел
24 Примеры решения региональных стратиграфических задач на основе палеомагнитных данных
Глава 3 ПЕТРОМАГНИТНАЯ МОДЕЛЬ СРЕДНЕЙ ЮРЫ-МЕЛА РУССКОЙ ПЛИТЫ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
31 Частные петромагнитные модели и решение геологических задач на их основе
32 Петромагнитная модель средней юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий
Глава 4 ЗНАЧЕНИЕ МАГНИТОСТРАТИГРАФИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ДЕТАЛЬНЫХ КОРРЕЛЯЦИЙ МЕЛОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РАЗЛИЧНЫХ ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКИХ
ПОЯСОВ И ОБЩЕЙ СТРАТИГРАФИЧЕСКОЙ ШКАЛЫ МЕЛА 187 41 Дальние корреляции с оценкой несинхронности стратиграфических границ в удаленных регионах
42 Диахронность стратиграфических границ и проблема построения Общей стратиграфической шкалы
Глава 5 ЮРСКО-МЕЛОВОЙ ИНТЕРВАЛ ОБЩЕЙ
МАГНИТОСТРАТИГР АФИЧЕСКОЙ ШКАЛЫ
Введение:
Источником информации об особенностях развития земного магнетизма является Общая палеомагнитная шкала, юрский и меловой интервалы которой еще находится в стадии разработки и совершенствования. Проблема построения Общей палеомагнитной шкалы юры-мела может быть решена только на основе анализа магнитостратиграфических данных по всем континентам и океанам. Материалы по разрезам юры-мела континентов, учтенные при создании известных магнитохронологиче-ских шкал, были ограничены до сих пор, в основном, территорией Западной Европы, преимущественно Северосредиземноморского региона. Отложения юры и мела одной из крупнейшей геоструктур планеты -Русской плиты и окаймляющих ее складчатых сооружений долгое время оставались практически неизученными в магнитостратиграфическом отношении. В последние годы ситуация изменилась - получены сведения о магнитной зональности опорных разрезов юры-мела Русской плиты в Поволжье и Центральной России [Гужиков и др., 1997, 2001, 2002; 2003; Барабошкин и др., 1999, 2001; Фомин, 2003; Гришанов и др., 2003; Зорина, 2003], накоплен банк магнитостратиграфических данных по мелу Туранской плиты [Гужиков и др., 2003], Копетдага [Гужиков и др., 1998; Фомин, Еремин, 1999; Фомин, Молостовский, 2001; Фомин, 2003], Северного Кавказа и Закавказья, [вигЫкоу, Егешт, 1999; Фомин, 2003], Горного Крыма [Ямпольская и др., 2003; Барабошкин и др., 2004], Приполярного Урала [Ямпольская, Гужиков, 2002]. Таким образом, создана реальная основа для построения магнитостратиграфической схемы юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий, как важной составной части Общей палеомагнитной шкалы.
Геомагнитные инверсии синхронны, по своей природе, в планетарном масштабе. Поэтому палеомагнитные данные, надежно увязанные в опорных разрезах с палеонтологическими материалами, исключительно важны при калибровке детальных стратиграфических схем юры-мела удаленных регионов и прослеживании границ палеонтологического обоснования в разных палеобиогеографических областях. Для России, страны преимущественно "бореальной", использование палеомагнитно-го метода приобретает особое значение, так как принятая МСК зональная шкала нижнего мела основана на разрезах Тетического пояса. Весьма актуальной данная работа представляется в связи с подготовкой второго издания Государственной геологической карты РФ масштаба 1:200000, совершенствованием серийных легенд карт и унифицированных стратиграфических схем.
Подразделения фанерозойской части Общей стратиграфической шкалы (ОСШ) до сих пор остаются стратонами преимущественно палеонтологического обоснования. Между тем при корреляции одноименных биостратиграфических зон по палеомагнитным данным, обнаруживается существенная асинхронность их границ в удаленных регионах -порядка сотен тысяч, а возможно и миллиона, лет [Гужиков, Барабош-кин, 1998; Гужиков и др., 2003]. Хотя подобный временной сдвиг пренебрежимо мал при глобальной корреляции границ ярусов (тем более, отделов и систем), он обязательно должен учитываться при сопоставлении зональных подразделений, т.к., в большинстве случаев, его величина сравнима с длительностью самих зон.
Петромагнитные свойства пород осадочного чехла адекватно отражают многие особенности условий осадконакопления [Молостовский, 1986; Гужиков, Молостовский, 1995 и др.]. При безусловном знании вида и генезиса минералов-носителей магнитных свойств может быть получена нетривиальная геологическая информация. Например, геохимические события, связанные с возникновением восстановительных обста-новок в придонных слоях палеобассейнов приводят к образованию аномальных концентраций сульфидов, отчетливо фиксируются каппаметрией (магнитные сульфиды) и термокаппаметрией (пирит). Эпохи тектонических активизаций выделяются в разрезах повышенной магнитно-стью, обусловленной увеличением концентраций обломочных ферромагнетиков, за счет интенсификации терригенного привноса. К настоящему времени накоплен обширный банк данных по петромагнетизму юрских-меловых отложений Русской плиты и сопредельных территорий. Анализ и обобщение этих материалов показывает, что некоторые петро-магнитные уровни, прослеживаемые на обширных территориях, обусловлены региональными или глобальными геологическими событиями (тектоническими активизациями, аноксиями) и являются ценными стратиграфическими реперами.
Цель работы.
Разработка палеомагнитной шкалы нового поколения для средней юры-мела путем синтеза региональных магнитостратиграфических данных, детально увязанных с биостратиграфическими шкалами, увеличение разрешающей способности и повышение достоверности бореально-тетических корреляций юрских-меловых отложений с помощью магнитостратиграфических методов.
Для достижения цели необходимо было решить следующие основные задачи:
1. Проведение детального (послойного) магнитостратиграфического изучения разрезов в комплексе с биостратиграфическими методами; обоснование возраста отложений; корреляция разрезов, выявление стратиграфических перерывов и оценка их длительности; построение магнитостратиграфических схем. Анализ и обобщение известных магнитостратиграфических данных по юре и мелу.
2. Построение на этой основе новой магнитостратиграфической шкалы и петромагнитной модели средней юры - мела Русской плиты и сопредельных территорий.
3. Проведение магнитохронологической калибровки отдельных интервалов региональных шкал в различных палеобиогеографических областях, выяснение корреляционного потенциала отдельных интервалов и оценка временного несоответствия стратиграфических границ разного ранга в отдельных палеобиохориях.
4. Выявление магнитостратиграфических границ, пригодных (вместе с биостратиграфическим обоснованием) для построения изохронного каркаса ОСШ.
Фактический материал и методы исследования.
Теоретической основой работы являются принципы построения па-леомагнитной шкалы и магнитостратиграфических корреляций [Моло-стовский и др., 1976; Палеомагнитология, 1982; Молостовский, Храмов, 1997 и др.] и методика геологической интерпретации петромагнетизма осадочных толщ [Молостовский, 1986, Гужиков, Молостовский, 1995 и др.]. Основными методами исследований были палеомагнитный (магни-тополярный) и петромагнитный. Палео- и петромагнитные материалы анализировались с данными других методов, в первую очередь, палеонтологического и литолого-минералогического. Для изучения выбирались опорные разрезы юры-мела различных палеобиогеографических областей. Палео- и петромагнитное опробование разрезов в обязательном порядке проводилось с профессиональными геологами и палеонтологами, чтобы исключить возможные неточности в увязке данных разных методов.
Диссертация является обобщением 15-летних исследований автора, имевших стратиграфическую, палеогеографическую и геофизическую направленность. Фактический материал получен в процессе выполнения ЕЗН и хоздоговорных тем НИИ Геологии СГУ, проектов РФФИ, программ «Интеграция», "Peri-Tethys", "Tethyan and Boreal Cretaceous". Лабораторная обработка проведена, в основном, в Лаборатории палеомагнетизма НИИ Геологии СГУ (Саратов), часть исследований проведена с использованием палеомагнитной аппаратуры Геофизической обсерватории «Борок» ОИФЗ РАН (Борок) и Лаборатории геодинамики и палеомагнетизма Института Геологии СО РАН (Новосибирск).
Всего изучено около 50 разрезов среднеюрских-меловых отложений на Русской плите: Волгоградская, Саратовская, Самарская, Ульяновская, Пензенская, Московская области (средняя юра - нижний мел, сеноман); Кавказе: г. Кисловодск, Северная Осетия, Кабардино-Балкария, Центральный Дагестан, (нижний мел), Северный Азербайджан (валанжин-готерив), Геленджикский район Краснодарского края (граница мела-палеогена); в Горном Крыму (нижний мел, сеноман); Горном Мангышлаке (валанжин), на Центральном Копетдаге (баррем-апт), Туаркыре (се-номан-кампан), Приполярном Урале: р.Ятрия (берриас-готерив). Общий объем палеомагнитной коллекции составил около 4000 ориентированных и 1000 неориентированных штуфов, взятых с разных уровней. Точное стратиграфическое положение образцов было определено благодаря биостратиграфическим исследованиям, проводившимся параллельно. В работе использованы магнитостратиграфические схемы верхнего мела Восточного Кавказа и Копетдага В.А.Фомина (НИИ Геологии СГУ) [Фомин, 2003]. Автор принимал непосредственное участие в полевых исследованиях опорных разрезов верхнего мела, материалы по которым были положены в основу этих схем. В работе учтены также данные по разрезам средней юры-мела Русской плиты В.А.Фомина, В.Н.Еремина, Э.А.Молостовского, А.Н.Гришанова (НИИ Геологии СГУ, Саратов) и Ю.П.Балабанова (Казанский госуниверситет), опубликованные в открытой печати, диссертациях и фондовых отчетах. С учетом материалов других авторов палеомагнитная шкала и петромагнитная модель юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий базируется на материалах изучения, примерно, 85 разрезов.
Защищаемые положения.
1. Построена новая детальная магнитостратиграфическая шкала для средней юры-мела, в которой, наряду с материалами по линейным магнитным аномалиям, глубоководному бурению и средиземноморским разрезам, учтены палеомагнитные и биостратиграфические данные по опорным разрезам юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий. Режим стабильного осциллирующего поля прямой полярности сохранялся в меловом периоде только на протяжении позднего баррема-раннего сантона и имел более сложный характер, чем представлялось прежде.
2. Латерально устойчивые уровни резких изменений петромагнит-ных свойств в разрезах юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий являются региональным отражением геологических явлений глобального характера (тектонических активизаций, аноксических событий) и могут быть использованы для региональных и межрегиональных стратиграфических корреляций.
3. Отчетливо прослеживаются изохронные стратиграфические интервалы комлексного (бто- и магнитостратиграфического) обоснования в различных фациальных обстановках, что позволило разработать корреляционную основу для региональных биостратиграфических шкал, выявить асинхронность ряда биостратиграфических границ, считавшихся одновозрастными, обосновать хроностратиграфические подразделения в различных регионах.
4. Палеомагнитные критерии могут использоваться как одни из ведущих признаков для обоснования границ подразделений Общей стратиграфической шкалы. Это особенно ценно в случаях, когда межрегиональные корреляции только по палеонтологическим данным затруднены или невозможны. Наиболее обосновано данное положение применимо к готерив/барремской границе - в основании хрона МЗ, для подъярусной границы баррема - кровля хрона МЗ, для основания баррем/аптской границы - основание хрона МО.
Научная новизна.
1. Впервые построена палеомагнитная шкала для средней юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий. Значительно уточнен и детализирован меловой интервал Общей магнитостратиграфической шкалы фанерозоя.
2. Анализ петромагнитных свойств юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий показал, что они фиксируют важные геодинамические и геохимические события, в частности: усиления терригенного сноса, вследствие тектонических активизаций в районах денудации; изменения окислительно-восстановительного режима в придонных слоях палеобассейнов. В некоторых случаях петромагнитные вариации отражают глобальные изменения климата и состава атмосферы: интервалы аномальных значений петромагнитных параметров, связанные с высокими концетрациями сульфидов железа, в валанжинских-сеноманских отложениях, корреспондируют с известными океанскими аноксическими событиями мела.
3. Построены магнитостратиграфические схемы нижнего мела Поволжья и Северного Кавказа, в которых магнитополярные и петромагнитные подразделения надежно увязаны как с местными стратиграфическими подразделениями, так и с зонами стандартных шкал. Обоснована целесообразность использования ряда палеомагнитных и петромагнитных подразделений при решении задач региональной стратиграфии юры-мела Русской плиты и сопредельных территорий.
4. Проведены детальные палеомагнитные корреляции юрских и меловых отложений Среднего Поволжья, Северного Кавказа, Северного Средиземноморья, Южной Англии и других регионов при надежном биостратиграфическом контроле. Принципиально новым является установление асинхронности ряда границ палеонтологического обоснования, считавшихся одновременными, и количественная оценка подобных несовпадений: ярусные, подъярусные и зональные границы валанжинско-го, готеривского, барремского, аптского и альбского ярусов в Тетиче-ском поясе отличаются по абсолютному возрасту от аналогичных рубежей в Бореальном поясе на величину порядка 105-10б лет, что сравнимо с длительностью аммонитовых зон раннего мела. Степень диахронности нижнеаптских аммонитовых зон ОезЬауеБкез уо^ег^э - Б. АэгЬез! и среднеаптской зоны РагаЪорШез текЫопБ оценивается 105-10б лет, границы нижнего и верхнего баррема - более 106 лет, границы готерива-баррема - не более 105 лет).
5. Показана целесообразность привлечения палеомагнитных критериев для обоснования в Общей стратиграфической шкале границ готе-рива-баррема (основание хрона МЗ), нижнего и верхнего баррема (кровля хрона МЗ), баррема-апта (основание хрона МО, в соответствии с рекомендациями международной рабочей группы по аптскому ярусу [ЕгЬа а1., 1996]), среднего и верхнего альба (основание интервала переменной полярности "СоШезБа", аналога ортозоны КМаЬ).
Теоретическая и практическая значимость.
Значительно уточненная структура Общей палеомагнитной шкалы представляет собой основу для анализа и понимания закономерностей генерации геомагнитного поля, связанной с динамикой внешнего ядра. Обоснование более сложной палеомагнитной структуры для апт-кампанского участка шкалы, по сравнению с традиционными представлениями, открывает возможность ревизии геодинамических моделей, объясняющих причины сопряженности эпохи «спокойного» мелового поля с различными геологическими событиями.
Комплексная био- и магнитостратиграфическая бореально-тетическая корреляция нижнемеловых отложений позволила уточнить взаимоотношение ряда зональных подразделений в разных палеобиогеографических поясах и выявить значительную диахронность стратиграфических границ в разобщенных регионах. В свете полученных результатов сделан вывод о необходимости комплексного обоснования и прослеживания единиц Общей стратиграфической шкалы.
Сведения о палеомагнитной зональности и петромагнитном строении юрских-меловых отложений Русской плиты были использованы при выполнении темы «Совершенствование легенды Средневолжской серии Госгеолкарты - 200», поставленной по заданию Комитета Природных ресурсов по Саратовской области, и нашли практическое применение при среднемасштабной геологической съемке в Саратовской и Куйбышевской ГГЭ. На их основе решен ряд конкретных стратиграфических и палеогеографических задач и предложены усовершенствования к серийным легендам нижневолжской и средневолжской серий геологических карт.
Материалы проведенных исследований нашли отражение в учебных курсах «Палеомагнитные и петромагнитные методы», «Геотектоника», «Геодинамика», читаемых автором на геологическом факультете СГУ.
Публикация и апробация работы.
По теме диссертации опубликовано 97 работ (из них 35 статей, в том числе 20 в российских реферируемых и международных изданиях).
Основные положения диссертации докладывались автором на Всероссийских и Международных семинарах по геомагнетизму (Борок, 1996-2003), Финальных заседаниях проектов "Tethyan/Boreal Cretaceous Correlaitions" (Стара Лесна, Словакия, 1997), «Bio-Events at the K/T Boundary on the Southern Margin of the White Chalk Sea - Paleobiology, Palaeobiogeography, Sequence Stratigraphy, Geochemistry and Geochronol-ogy» (Москва, 1998), Первом и Втором Всероссийских совещаниях «Меловая система России» (Москва, 2002; Санкт-Петербург, 2004) и ряде других Всероссийских и региональных конференций (Саратов, 19982002).
В рамках настоящего исследования был выполнен ряд проектов, поддержанных Российским фондом фундаментальных исследований (№ № 96-05-65442, 00-05-64773, 03-05-65309) и Федеральной целевой программой «Интеграция», которым автор выражает свою глубокую признательность.
Структура и объем работы.
Работа состоит из двух томов. Первый том включает введение, пять разделов, заключение и список литературы. Объем первого тома диссертации составляет 286 страниц. Иллюстрации включают 10 таблиц и 48 рисунков. Список литературы содержит 302 названия (208 на русском и 94 на иностранных языках). Второй том объединяет 54 приложения, в том числе 2 магнитостратиграфические схемы. Объем Н-го тома - 113 страниц.
