Палеомагнитные методы

В 50-е годы нашего века было обнаружено, что горные породы,
как осадочные, так и „магматические, если они подвергались ин-
тенсивным механическим или тепловым воздействиям, сохраняют
«память» о магнитном поле, в котором они образовались. Это яв-
ление, получившее название остаточной намагниченности, объяс-
няется тем, что ферромагнитные минералы, входящие в состав
пород, в момент осаждения осадка или кристаллизации магмы
(из которой они выпадают первыми) приобретают ориентировку,
отвечающую ориентировке магнитного поля, в котором протекал
процесс осадконакопления или магматизма. Эта ориентировка
сохраняется до тех пор, пока соответствующие минералы не будут
нагреты до точки Кюри, разной для минералов, — 550° для магне-
тита и 120° для титаномагнетита, но в среднем около 400°. Ори-
ентировка выражается в том, что магнитное склонение направле-
но на северный магнитный полюс, а наклонение зависит от ши-
роты: чем она выше, тем наклонение больше.

Открытие остаточной намагниченности положило началу ново-
му научному направлению — палеомагнетизму. Первые исследо-
вания были проведены в Англии (К. Ранкорн и др.), затем в
США; значительный вклад был внесен советским ученым
А. Н. Храмовым, а затем и другими магнитологами. Для палео-
магнитных исследований требуется взятие ориентированных об-
разцов, что достигается в настоящее время выбуриванием их из
обнажений или взятием ориентированных кернов из скважин. В
случае, если пласты оказались дислоцированными, необходимо

180°

Рис. 9.9. Сравнение траекторий кажущейся
миграции Северного геомагнитного полюса
с кембрия до настоящего времени, по К.

Сайферту, Л. Сиркину, 1979:

/ — Северная Америка; 2 — Европа; 3 —

Южная Америка; 4 — Африка

внести поправку на их вто-
ричный наклон. Далее не-
обходимо подвергнуть об-
разцы так называемой чист-
ке, чтобы избавиться от эф-
фекта вторичных изменений
намагниченности породы.

Первые же определения
ориентировки остаточной
намагниченности привели к
парадоксальным, с господ-
ствующей в те годы точки
зрения, результатам. Ока-
залось, что эта ориентиров-
ка расходится с ориенти-
ровкой современного маг-
нитного поля, и чем древ-
нее породы, тем, как прави-
ло, в большей степени. Вы-
нод, который напрашивался
из этих наблюдений, состо-
ял в том, что магнитные
полюса в геологическом

прошлом занимали иное положение, чем в настоящее время, и не
совпадали с географическими полюсами (они не точно совпадают
и в настоящее время, но отклоняются «а небольшую величину).
11о довольно быстро было обнаружено, что это объяснение несос-
тоятельно, ибо образцы пород одного и того же возраста, взятые
на разных континентах, указывают на разное положение полюса.
Такое могло быть лишь при допущении, что древнее магнитное по-
ле, в отличие от современного, было не дипольным, не полем осе-
иого диполя, но для такого допущения нет серьезных оснований.
К тому же вскоре выяснилось, что если_совместить, например,
доюрские„полюса Северной Америки и Европы вместе с контурами
этих материков, по образцам с которых они были определены/
получим единый, континент, который впишется в очертания Пан-
геи, как она была намечена Вегенером. Это открытие дало один
из самых мощных импульсов к возрождению мобилизма и появ-
лению тектоники плит.

Итак, выяснилось, что движутся не магнитные полюса, а ма-
терики. Полученные для каждого материка кривые, соединяющие
последовательность положения полюсов, установленных для
отдельных геологических эпох и веков, представляют собой кри-
вые не истинной, а кажущейся миграции полюсов (в зарубежной
литературе они обозначаются APWP — apparent polar wonder
path) (рис. 9.9). Это не означает, что не существует истинной
миграции магнитных полюсов, — сравнение реконструкций движе-
ний плит по палеомагнитпым данным и по горячим точкам (считая
их стационарными) обнаруживает расхождение, позволившее оп-
15—1991 225

ределить инстинную миграцию полюсов, но она происходит в не-
больших пределах (рис. 9.10).

Далеомагнитные определения дают два параметра — направ-
ление на полюс и широту; их сочетание позволяет вычислить .по-
ложение полюса. Для получения достоверных результатов необхо-
димо взять образцы из разных участков и сделать по ним заме-
ры, указывающие на положение палеополюса. Следует ожидать,
что положение полюсов, определенных по разным образцам из
разных участков, окажется несколько различным. Эти полюса,
называемые виртуальными, наносят на карту и очерчивают круг,
в который должны попасть 95% виртуальных полюсов; такой круг
называется доверительным. Усредненное положение палеополюса
отвечает центру этого круга. Желательно, чтобы его радиус сос-
тавлял не более 5°; при этом образцы должны быть взяты из по-
род, несколько отличающихся по возрасту, чтобы получить необ-
ходимый разброс данных.

При обсуждении результатов палеомагнитных исследований
следует иметь в виду два обстоятельства. Во-первых, палеомаг-
нитный метод позволяет определить направление на полюс, ши-
роту и положение полюса, но не долготу участка, из которого
взят образец. Во-вторых, если взять образцы из одного участка,
'но из пород, значительно различающихся по возрасту, то при со.
.хранении того же наклонения, т.е. той же широты, направление
,на полюс может оказаться различным. Это означает, что за время,
прошедшее между временем образования породы, из которой взят
первый образец, и породы, из которой взят второй образец, лито-
сферная плита испытала вращение по часовой стрелке или про-
тив нее. Подобный вывод можно сделать, если исследовать об-
разцы одного и того же возраста, но взятые с разных плит, и
окажется, что их склонение отличается на некоторую величину.
Это будет означать, что со времени образования соответствующих
пород произошел поворот одной плиты относительно другой, как,
например, Испании (Иберийская плита) относительно Европы
(Лавразийская плита) (рис. 9.11).

Палеомагнитные исследования получили за последние 30 лет
широкое развитие и охватили весь интервал геологического вре-
мени начиная с раннего протерозоя, т.е. с 2,5 млрд лет, до совре-
менности. При этом остаточная намагниченность обнаружена и у
архейских пород с возрастом до 3,4 млрд лет. Но, как показал
недавно в своем анализе американский палеомагнитолог Р. Ван
дер By, достаточно достоверными пока можно считать лишь дан-
ные для фанерозоя. Вообще палеомагнитные данные дают воз-
можность определить относительное положение континентальных
блоков с точностью не более 500 км.

К счастью, для последних 165 млн лет мы располагаем дру-
гим, более точным палеомагнитным методом, основанным на ис-
пользовании линейных магнитных аномалий, развитых в океанах
и обязанных своим происхождением спредингу в условиях перио-
дических инверсий магнитного поля. Эти аномалии, как было по-

270°

I

180°

*ме. 9.10. Определение относительного движения литосферных плит путем час-

Смчного совмещения траекторий кажущейся миграции геомагнитного полюса
'•метод Грэхема» для случаев, когда часть пути — до разобщения или после

соединения — плиты движутся как единое целое):

— современное положение; // — совмещение траекторий, показывающее cqb-
Ht'CTHoe движение плит за время 1—5 и раздельное за время 5—8. Точки —
Последовательные положения геомагнитного полюса для плиты А, кружки — то
Кс для плиты Б. Внизу — траектория истинной миграции Северного геомаг-
|(|н'шого полюса в координатах горячих точек за последние 180 млн лет, по>
"Ч. Андрюсу (1985), окружности — 95%-ные доверительные границы для каж-
дого усредненного положения полюса

15*

--48"