Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Естественная остаточная намагниченность динамометаморфических комплексов пород Алтае-Саянской области

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Естественная остаточная намагниченность динамометаморфических комплексов пород Алтае-Саянской области"

оеСсхЛг к л.А д. г ^ ,..(,, , 1мг. 7 ■ ^

X'' •

/ (1

1 - На правах рукописи

1 ; . ~ '» 1С

МИТРОХИН Дмитрий Викторович

ЕСТЕСТВЕННАЯ ОСТАТОЧНАЯ НАМАГНИЧЕННОСТЬ ДИНАМОМЕТАМОРФИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ПОРОД АЛТАЕ-САЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

I

04.00.01 - общая и региональная геология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогическнх наук

НОВОСИБИРСК, 1998

Работа выполнена в Институте геологии Сибирского отделения Российской Академии наук

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук, профессор Чиков Б.М., кандидат геолого-минералогических наук Казанский А.Ю.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Бондаренко П.М, кандидат геолого-минералогических наук Апарин В.П.

Ведущая организация: Восточно-Сибирский научно-

исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья (ВостСибНИИГГиМС) Министерства природных ресурсов РФ (г. Иркутск).

Защита состоится « // » 1998 г. в час.

на заседании диссертационного совета Д 002.50.03 в Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН, в конференц-зале.

Адрес: 630090, Новосибирск, 90, пр. Академика Коптюга, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГГМ СО Автореферат разослан «_ » 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к. г.-м. н.

Хабаров ЕМ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность выбранной темы определяется широким распространением идей мобилизма, на основе которых развиваются методы геодинамических исследований. Достоверность геодинамических реконструкций, в которых пространственное положение блоков оценивается с помощью палеомагнитного метода, напрямую зависит от надежности исходных палеомагнитных данных. При получении палеомагнитных данных весьма информативным объектом являются складчатые области. Однако, именно в складчатых областях, горные породы в различной степени изменены под действием деформирующей нагрузки, что может приводить к существенному изменению исходных магнитных характеристик горных пород. Выявление характерных особенностей влияния деформационных процессов на магнитные свойства и закономерностей в изменениях векторных магнитных параметров в деформированных горных породах является актуальной задачей и имеет важное значение как для структурной геологии, так и для теоретической и практической палеомагнитологии.

Цель работы - повышение надежности палеомагнитных определений и совершенствование региональных геодинамических и структурных моделей на основе использования выявленных характерных свойств естественной остаточной намагниченности (№1М) различных по деформированное™ комплексов пород Алтае-Саянской области, от неизмененных пород до динамометаморфических ассоциаций тектоносланцев.

Задачи исследований:

1. Установление изменения свойств ЫИМ горных пород в системе «недеформированная порода - слабодеформированная порода -интенсивно деформированная порода со стресс-метаморфическими преобразованиями исходной минеральной среды».

2. Выявление корреляционных связей между петроструктурой и ориентировкой направлений ЫЯМ динамометаморфических комплексов пород Алтае-Саянской области на основе комплексного использования методов палеомагнитного и петроструктурного анализа.

Основы использованной методики и путь ранении поставленных задач:

В методическом отношении работа проводилась с использованием комплекса традиционных методов палеомагнитного и петроструктурного анализа в последовательности: а) полевые наблюдения и отбор коллекций ориентированных палеомагнитных образцов, б) лабораторная обработка, получение и интерпретация палеомагнитных данных, в) петрострукгурные исследования с использованием ориентированных полированных шлифов на основе полученных палеомагнитных данных.

Основные этапы выполнения работы:

1. Анализ региональной структуры и выбор полигонов для проведения исследований, направленных на решение поставленных задач.

2. Изучение деформированных горных пород в разных структурных условиях на основе комплексного использования методов палеомагнитного и петроструктурного анализа.

3. Сопоставление данных палеомагнитного и петроструктурного анализа и выявление их корреляционных связей.

Защищаемые положения п научные результаты: I. Процессы динамометаморфизма изменяют додеформационную ориентировку направлений МИМ горных пород, и приводят к образованию нового специфического типа естественной остаточной намагниченности, названного в работе «деформационной намагниченностью». При этом:

1. Влияние деформирующей нагрузки на М1М горных пород не сводится к механическому развороту зерен магнитных минералов.

2. Направления деформационной намагниченности могут существовать во всем интервале деблокирующих температур от 20° до 700°. Верхним температурным пределом существования деформационной намагниченности является точка Кюри минерала - носителя намагниченности в деформируемой породе. Один и тот же образец горной породы может содержать направления додеформационной и деформационной намагниченности, либо несколько направлений деформационной намагниченности одновременно.

3. Носителями направлений деформационной намагниченности могут быть различные магнитные минералы.

4. Направления деформационной намагниченности в общем случае не дают кучных распределений, но «размазаны» вдоль дуги большого круга, ориентировка которого в пределах ошибки совпадает с ориентировкой поверхности деформации (поверхности рассландевання, параллельного кливажа и пр.). В идеальном случае направления деформационной намагниченности дают кучное распределение, среднее значение которого ориентировано параллельно поверхности деформации и в пределах ошибки совпадает с направлением деформации сдвига. II. Распределение направлений додеформационной и деформационной остаточной намагниченности горных пород в пределах деформированного разреза существенно зависит от геологического строения этого разреза. Естественные неоднородности разреза, в пределах которых происходит резкое изменение либо уменьшение механической прочности горных пород, играют роль экранов, вдоль которых происходит концентрация деформационных структур. Эти неоднородности снижают эффект влияния деформационных процессов на ^М горных пород разреза. При этом, горные породы внутри таких экранов содержат направления деформационной намагниченности, а вне этих экранов - могут сохранять направления додеформационной намагниченности.

Научная новизна работы:

1. Использован комплекс традиционных методических приемов и подходов при изучении нетрадиционного для палеомагнитологии объекта исследования - динамометаморфических комплексов горных пород.

2. Обнаружено новое явление в палео- и петромагнетизме. а именно: выявлен новый тип естественной остаточной намагниченности горных пород, названный в работе «деформационной намагниченностью», обладающий вполне определенными свойствами и обусловленный исключительно процессами динамометаморфизма.

3. Доказана возможность перемагничивания горных пород по действием процессов динамометаморфизма в рамках механизмов, принципиально отличных от существующих теоретических моделей.

4. Разработаны и рекомендуются к использованию методические приемы палеомагнитного опробования разрезов горных пород.

измененных процессами динамометаморфизма, с целью получения наиболее надежной палеомагнитной информации.

Теоретическое и практическое значение работы:

1. В орбиту палеомагнитных исследований вовлекаются нетрадиционные объекты - динамометаморфические структурно-породные ассоциации зон сдвиговых деформаций. Их исследование позволяет существенно дополнить систему палеогеодинамических характеристик Алтае-Саянской области, а также внести коррективы в ранее выполненные палеогеодинамические реконструкции, основанные на палеомагнитных данных.

2. Разработанные методические рекомендации по палеомагнитному опробованию разрезов горных пород, измененных процессами динамометаморфизма, позволяют по-новому решать проблему исследования палео- и петромагнитных характеристик горных пород Алтае-Саянской области (так же, как и других складчатых областей), что существенно повысит достоверность палеомагнитных данных.

Фактический материал:

В основе работы лежат принципы палеомагнитного и петрострукгурного анализа. Для решения поставленных задач автором проведены исследования на 5 опорных полигонах Алтае-Саянской области, Восточного Казахстана и Енисейского кряжа. Отобрана и изучена коллекция, включающая 228 ориентированных палеомагнитных образцов. Изучено 180 ориентированных полированных петрографических шлифов. Использовано одно Ar/Ar определение, выполненное в лаборатории радиогенных и стабильных изотопов ОИГГМ СО РАН.

Апробация работы:

Основные положения работы докладывались на Международных студенческих научных конференциях (Новосибирск, 1995. 1998), Совещании РФФИ (Новосибирск, 1996), Международной летней школе по магнитным текстурам горных пород (Варацци, Италия, 1996), 22-й генеральной Ассамблее Европейского Геофизического Сообщества (Вена, Австрия, 1997), 8-й Научной Ассамблее Международной Ассоциации по Геомагнетизму и Аэрономии (Упсала, Швеция, 1997) и Совещании РФФИ «Науки о Земле на пороге XXI века» (Москва, 1997).

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ (в том числе тезисы и расширенные тезисы на международные научные конференции и одна статья в зарубежной печати).

Объем и структура работы:

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем текста 110 страниц. Работа содержит 32 рисунка, 13 таблиц, 7 фототаблиц. Список использованной литературы включает 41 наименование.

Благодарности:

Работа выполнена в лаборатории геодинамики и палеомагнетизма Института геологии СО РАН. Автор считает своим долгом поблагодарить сотрудников ИГ к.г.м.н. Кунгурцева Л.В., к.г.м.н. Казанского А.Ю., к.г.м.н. Гибшера A.C., к.г.м.н. Советова Ю.К., к.г.м.н. Травина A.B., к.г.м.н. Буслова М.М., Метелкина Д.В., Брагина В.Ю., Шмыреву З.Л. и студентов ГГФ НГУ Кулакова Е.В., Дутову В.В. за неоценимую помощь, оказанную при сборе полевых материалов и лабораторной обработке коллекций палеомагнитных образцов, а также сотрудников Геологической службы Казахстана Боднара С.П., Козлова М.С., Назарова Г.С., при активном содействии которых были выполнены полевые работы 1996 г. на территории Восточного Казахстана. Кроме того, автор благодарит докторов геол.-мин. наук Печерского Д.М., Диденко А.Н., Мельникова А.И., кандидатов геол.-мин. наук Гибшера A.C., Владимирова В.Г. за ценные консультации, существенно облегчившие работу над диссертацией. Отдельно автор хотел бы поблагодарить сотрудника ЗАО «Унискан» Новожилова С.Ю. и Метелкина Д.В. за помощь при подготовке графических материалов диссертации.

Особую признательность автор выражает своим научным руководителям: к.г.м.н. А.Ю. Казанскому, под руководством которого автор осуществлял выбор полигонов для проведения исследований и осваивал методические приемы палеомагнитного анализа, и д.г.м.н. Б.М. Чикову, работа с которым способствовала освоению приемов структурного анализа динамометаморфических комплексов пород.

Автор выражает всем глубокую признательность.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Общеизвестно, что магнитные свойства горных пород могут быть существенно изменены под влиянием различных наложенных процессов [Elmore et al., 1994; Villalain et al., 1994; Reisinger et al., 1994]. Одним из факторов, способных оказывать существенное влияние на магнитные свойства горных пород, являются деформационные процессы вообще и процессы деформации сдвига в частности [Kligfield et al., 1983].

Основными направлениями исследования механизмов влияния наложенных деформационных процессов на естественную остаточную намагниченность горных пород является математическое [Borradaile, 1993] и физическое [Borradaile, 1991] моделирование, а также лабораторная обработка коллекций образцов деформированных горных пород с целью исследования их палео- и петромагнитных характеристик [Tarling, Hrouda, 1993].

В основе современных теоретических представлений о механизмах изменения ориентировки направлений NRM горных пород под действием деформации сдвига лежит исходное предположение о том, что отклонение палеомагнитных направлений от первоначального положения, вызванное деформацией сдвига, обусловлено механическим разворотом зерен минералов - носителей намагниченности в соответствии с направлением деформации. При этом считается, что характер траектории отклонения вектора суммарной намагниченности от додеформационного положения существенно зависит от формы магнитных зерен [Borradaile, 1993].

Кроме того, считается, что на ориентировку направлений остаточной намагниченности горных пород (и не только деформированных) может оказывать влияние анизотропия магнитной восприимчивости (AMS) этих пород, обусловленная их петроструктурными особенностями [Yoshida et. al., 1994]. Поэтому считается, что в стресс-метаморфических породных ассоциациях, степень упорядоченности минеральной структуры которых весьма высока, тип магнитной анизотропии этих пород, определяемый их петроструктурными особенностями, может оказывать определяющее влияние на ориентировку направлений NRM [Borradaile, 1994].

Следует, однако, особо подчеркнуть, что многие исследователи при изучении магнитных свойств деформированных горных пород основное внимание уделяют изучению влияния деформационных процессов на магнитную анизотропию горных пород (AMS), оставляя при этом в стороне вопрос об изменении остаточной намагниченности горных пород в результате деформации [Sun et al., 1995]. Кроме того, использование исходной посылки о том, что влияние процессов деформации сдвига на NRM горных пород сводится к развороту палеомагнитных направлений в соответствии с направлением деформации в результате механического разворота зерен магнитных минералов, нередко приводит к существенным затруднениям при интерпретации палеомагнитных данных по объектам, представленным деформированными породами [Hirt et al., 1986]. Недооценка роли деформационных процессов в перемагничивании горных пород приводит к существенным ошибкам при интерпретации получаемых палеомагнитных данных и при создании на этой основе палеотектонических реконструкций [Klootwijk et al., 1994; Clark D.A., 1997].

Таким образом, изучение влияния процессов динамометаморфизма на ориентировку направлений NRM горных пород является в настоящее время одной из наиболее актуальных проблем современной палеомагнитологии. Решению этой проблемы и посвящена настоящая работа.

Глава 2. МЕТОДИКА РАБОТЫ

2.1. Традиционные методы, использованные в работе

Палеомагнитные исследования

Стратегия палеомагнитного опробования определялась исходя из конкретной геологической ситуации каждого опорного полигона. Отбор ориентированных образцов (штуфов) производился вручную. Ориентировка образцов осуществлялась при помощи магнитного (горного) компаса. В лаборатории штуфы были распилены на образцы для измерений стандартного размера - кубики со стороной 20 мм - на камнерезном станке.

Методика работы включала стандартные процедуры, используемые в палеомагнигологии при изучении естественной остаточной намагниченности (№1М) горных пород. Обработка коллекции проводилась на оборудовании лаборатории геодинамики и палеомагнетизма ИГ ОИГТМ СО РАН. Образцы были подвергнуты процедуре ступенчатого терморазмагничивания в экранированной печи с остаточным полем менее 10 гамм, сконструированной и изготовленной В.П. Апариным (г.Красноярск). Измерения проводились на спин-магнитометре Ш-4 производства Чехословакии. Обработка результатов измерений была проведена с использованием пакета прикладных программ, предоставленного сотрудником геологической службы Канады Р.Энкиным, на основе стандартных алгоритмов [2у<1егуе1с1, 1967; КлгесЫпк, 1980].

Петрострукгурные исследования

Петрострукгурные исследования проводились с использованием полированных петрографических шлифов. Для работы были использованы в основном ориентированные шлифы. Ориентировка большей части шлифов осуществлялась параллельно выделенному направлению остаточной намагниченности анализируемых образцов. При этом для большинства анализируемых образцов было изготовлено по два шлифа, ориентированных перпендикулярно друг другу.

Изготовленные полированные шлифы были использованы для петрографического анализа структуры и минерального состава анализируемых образцов. Наблюдения проводились как в проходящем, так и в отраженном свете. Ориентированные шлифы использовались для сопоставления ориентировки палеомагнитных направлений с ориентировкой деформационных структур, наблюдаемых в шлифах.

Для представительных образцов деформированных горных пород предположительно первично-осадочного происхождения были выполнены замеры ориентировки длинных осей сечений зерен рудных и породообразующих минералов по методу "длинных частиц", предложенному ДМ.Печерским [Печерский, 1970].

2.2. Содержание работы на опорных полигонах

Особенностью данной работы является комплексное использование палеомагнитного и петроструктурного методов при изучении естественной остаточной намагниченности (КИМ) горных пород, измененных под действием деформирующей нагрузки. Этим и определялось содержание работ, проводимых на опорных полигонах.

Работы проводились по двум основным направлениям:

1. Отбор и последующая лабораторная обработка коллекций ориентированных палеомагнитных образцов горных пород, представленных стресс-метаморфическими ассоциациями тектонитов зон региональных сдвигов, с целью изучения магнитных свойств этих пород и выявления различных типов деформационной намагниченности.

2. Отбор и лабораторная обработка коллекций ориентированных палеомагнитных образцов из разрезов, содержащих переходы от недеформированных и слабодеформированных пород до ассоциаций тектонитов по этим породам, с целью установления возможных механизмов изменения КП1М горных пород под действием процессов динамометаморфизма.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ НА ОПОРНЫХ ПОЛИГОНАХ

3.1. Типизация объектов исследования

Все геологические объекты исследования по степени преобразования породных масс в работе условно разделены на два класса: I) зоны стресс-метаморфизма; 2) зоны слабых деформаций слоистых толщ и интрузивных тел.

К объектам первого класса в настоящей работе отнесены динамометаморфические ассоциации тектоносланцев зон региональных сдвигов, в которых первичные структурные особенности и минеральный состав сохраняются лишь в качестве реликтов и в максимальной степени проявлены свойства, обусловленные процессами динамометаморфизма.

В качестве объектов второго класса в работе рассматриваются осадочные и магматические (эффузивные) образования с

ненарушенными первичными слоевыми отношениями в зонах складчатых деформаций (в том числе, моноклинально залегающие крутопадающие толщи), а также слабодеформированные интрузивные тела, минеральный состав и петроструктура которых в минимальной степени затронуты наложенными деформационными процессами.

3.2. Материал диссертации

В работе использован материал, полученный в результате обработки представительных коллекций ориентированных палеомагнитных образцов из 7 разрезов, расположенных в пределах 5 опорных полигонов Алтае-Саянской области, Восточного Казахстана и Енисейского кряжа, а именно:

I. Опорные полигоны, расположенные в пределах зон стресс-метаморфизма:

1. Западный Саян, Северосаянская зона:

- разрез толщи мраморов по левому борту долины р.Енисей в р-не Майнского водохранилища в 4 км к югу от п.Майна (24 ориентированных образца);

- разрез тектоносланцев по правому борту долины р.Енисей в 800 м ниже плотины Майнской ГЭС в р-не д. Сизая (24 ориентированных образца).

2. Восточный Казахстан, Иртышская зона смятия:

- разрез тектоносланцев в р-не с.с. Кожохово-Сметанино (16 ориентированных образцов);

- разрез тектоносланцев в р-не с. Предгорное (12 ориентированных образцов).

II. Опорные полигоны, расположенные в пределах зон слабых деформаций слоистых толщ:

1. Восточный Казахстан, Нарымская зона:

- вулканогенно-осадочный разрез в р-не отм. Чакельмес - Кара-Бюрюк (70 ориентированных образцов).

2. Енисейский кряж, Каменская структурно-фациальная зона:

- терригенный красноцветный разрез по правому борту долины р. Ангара в 12 км выше с. Мотыгино - разрез «Гребень» (22 ориентированных образца).

III. Опорные полигоны, расположенные в пределах областей со сложным строением, сочетающих в себе зоны стресс-метаморфизма и зоны слабых деформаций слоистых толщ и интрузивных тел: 1. Тува, Таннуольско-Хамсаринская зона:

- вулканогенно-осадочный разрез в междуречье Кадвой - Ирбитей (60 ориентированных образцов).

Общий объем изученной коллекции - 228 ориентированных палеомагнитных образцов.

3.3. Работа на опорных полигонах

3.3.1. Естественная остаточная намагниченность породных ассоциаций зон стресс метаморфизма

Северосаянская зона (Западный Саян)

Разрез толщи мраморов по левому борту долины р.Енисей в р-не Майнского водохранилища в 4 км к югу от п.Майна

Выполнена обработка коллекции ориентированных палеомагнитных образцов из деформированного разреза мраморов кибик-кордонской толщи джебашской серии (кембрий), расположенного в районе Майнского водохранилища в 4 км к югу от п. Майна (Кибик-Кордонское месторождение мраморов). Палеомагнитная обработка образцов изученной коллекции была дополнена петроструктурньши исследованиями с использованием неориентированных и ориентированных полированных шлифов. Всего отобрано и проанализировано 12 образцов мраморов и 12 образцов долеритов из дайки, секущей толщу мраморов в р-не изученного разреза.

Установлено совпадение ориентировки направлений стабильной намагниченности мраморов с ориентировкой деформационных структур: поверхностей рассланцевания мраморов и штрихов скольжения на этих поверхностях. В образцах долеритов выделены две группы направлений стабильной намагниченности. Для одной из выделенных групп палеомагнитных направлений обосновывается додеформационная, для второй группы - деформационная природа намагниченности. Получены данные, свидетельствующие о том, что изменение ориентировки

направлений КЯМ горных пород под действием процессов динамометаморфизма не сводится к изменению ориентировки зерен магнитных минералов.

Разрез тектоносланцев по правому борту долины р.Енисей в 800 м ниже плотины Майнской ГЭС в р-не д. Сизая

Выполнена обработка коллекции образцов тектоносланцев по вулканогенно-овадочным отложениям нижнемонокской свиты (кембрий) из разреза, расположенного в р-не д. Сизая вдоль берега р. Енисей. Методика работ кроме палеомагнитных включала петроструктурные исследования образцов в ориентированных полированных шлифах.

Установлено совпадение ориентировки направлений стабильной намагниченности тектоносланцев с ориентировкой поверхностей рассланцевания. Сделан вывод о вторичной природе выделенной намагниченности на основании результатов применения метода "длинных частиц".

Иртышская зона смятия (Бостонный Казахстан) Опорный полигон в р-не с.Предгорное

Выполнена обработка коллекции ориентированных образцов горных пород из двух опорных разрезов, расположенных в пределах опорного полигона в р-не с. Предгорное. Палеомагнитная обработка коллекции дополнена петрографическими исследованиями образцов в неориентированных полированных шлифах.

Выделены две группы направлений стабильной намагниченности. Для одной из выделенных групп палеомагнитных направлений обосновывается деформационная, для второй термоостаточная природа. Установлено, что направления деформационной намагниченности могут существовать во всем интервале деблокирующих температур от 20° до 680°, а носителями направлений деформационной намагниченности могут быть различные магнитные минералы. На основании полученных данных сделано предположение о том, что верхним температурным пределом существования деформационной намагниченности является точка Кюри

минерала - носителя намагниченности в деформируемой горной породе. Получены данные, свидетельствующие о том, что направления деформационной намагниченности обнаруживают тенденцию к ориентировке вдоль направления последней сдвиговой деформации. Полученные результаты не подтверждают существующее представление о том, что ориентировка направлений №1М стресс-метаморфических породных ассоциаций определяется типом их петроструктуры.

3.3.2. Естественная остаточная намагниченность породных ассоциаций зон слабых деформаций слоистых толщ и интрузивных тел

Нарымская зона (Восточный Казахстан)

Опорный полигон в р-не отм. Чакельмес - Кара-Бюрюк (северный борт Зайсанской депрессии)

Выполнена обработка коллекции палеомагнитных образцов из вулканогенно-осадочного разреза каменноугольного возраста, расположенного в северной части Зайсанской депрессии в р-не отм. Чакельмес - Кара-Бюрюк. Достоинство данного разреза в том, что он представлен породами, деформированными в различной степени, и содержит переход от недеформированных отложений до динамометаморфических ассоциаций тектонитов (какириты). Причем как недеформированные, так и первичный субстрат деформированных пачек имеют один и тот же возраст и на основании данных геологической съемки (Геологическая карта Казахской ССР М 1:500.000, Восточно-Казахстанская серия) относятся к одним и тем же подразделениям местной и региональной стратиграфической шкалы. Палеомагнитная обработка коллекции дополнена петрографическими исследованиями с использованием неориентированных полированных шлифов.

Выявлена корреляция между степенью

динамометаморфического воздействия на структуру горных пород и ориентировкой направлений №1М этих пород. Установлены два способа изменения ориентировки палеомагнитных направлений горных пород в результате деформации: 1) разворот направлений суммарной

намагниченности от додеформационного положения по направлению к поверхности деформации по механизму' "пассивного маркера", 2) перемагничивание горных пород в результате деформации без изменения ориентировки додеформационных направлений №1М. Вновь получены данные, свидетельствующие о том, что разворот направлений суммарной намагниченности в результате деформации не сопровождается разворотом минеральных зерен.

Каменская зона (Енисейский кряж)

Терригенный красноцветный разрез по правому борту долины р.Ангара в 12 км выше с. Мотыгино (разрез "Гребень")

Выполнена палеомагнитная обработка коллекции ориентированных образцов мелкозернистых песчаников мошаковской свиты и крупнозернистых песчаников редколесной свиты тасеевской серии.

Выделены две группы палеомагнитных направлений, одна из которых содержится в мелкозернистых песчаниках мошаковской свиты, вторая - в крупнозернистых песчаниках редколесной свиты. Обосновывается деформационная природа выделенных направлений намагниченности первой группы и додеформационная природа направлений намагниченности второй группы.

На основании сопоставления полученных палеомагнитных данных с внутренней структурой терригенной толщи в пределах изученного разреза сделан вывод о том, что характер влияния процессов динамометаморфизма на №1М горных пород и степень сохранности додеформационной намагниченности на различных участках разреза зависит от строения деформируемого разреза и механической прочности горных пород, слагающих этот разрез.

3.3.3. Естественная остаточная намагниченность породных ассоциаций сложных объектов, представленных сочетанием зон стресс-метаморфизм а и зон слабых деформаций слоистых толщ и интрузивных тел •

Таннуольско-Хамсаринская зона (Тува)

Деформированный вулканогенно-осадочный разрез в междуречье Кадвой - Ирбитей

Выполнена обработка коллекции палеомагнитных образцов из вулканогенно-осадочного разреза ирбитейской свиты (кембрий). Разрез имеет сложное строение и состоит из чередования слабодеформированных участков и зон. представленных динамометаморфическими ассоциациями тектоносланцев по породам ирбитейской свиты. Палеомагнитные исследования были дополнены петроструктурными исследованиями с использованием ориентированных по ированных шлифов.

Выделены д е группы палеомагнитных направлений, одна из которых содержите в образцах тектоносланцев из зон стресс-метаморфизма, вторая - в образцах слабодеформированных вулканогенно-осадоччых горных пород ирбитейской свиты. Направления ЫЯМ первой группы «размазаны» вдоль дуги большого круга, ориентировк;! которого в пределах ошибки совпадает в ориентировкой зон с гресс-метаморфизма. Направления второй группы обнаруживают сильный разброс по всей сфере. Обосновывается деформационная природа выделенных направлений намагниченности первой группы. На основании сопоставления палеомагнитных результатов со структурными данными проведена сепарация направлений N11М горных пород слабодеформированных участков разреза на додеформационные и деформационные. На основании сопоставления с данными предшествующих исследователей обосновывается ордовикский возраст додеформационных направлений

Глава 4. СВОЙСТВА ДЕФОРМАЦИОННОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ

4.1. Свойства деформационной намагниченности

Просуммированы результаты, представленные в предыдущей Главе. Сделан вывод о выделении нового типа естественной остаточной намагниченности горных пород, обусловленного исключительно процессами динамометаморфизма. Вновь выделенный тип >ПШ горных пород условно назван в работе «деформационной намагниченностью». Выявлены характерные свойства деформационной намагниченности, а также способы изменения ориентировки направлений №1М горных пород под действием деформирующей нагрузки.

4.2. Основные результаты, полученные в работе

Сформулированы основные результаты, полученные в работе: I.: 1-1. Горные породы, измененные под действием процессов динамометаморфизма, могут приобретать направления остаточной намагниченности, обусловленной деформационными процессами, -деформационной намагниченности. Этот тип №1М горных пород выделен впервые.

1-2. Направления деформационной намагниченности в общем случае не дают кучных распределений, но «размазаны» вдоль дуги большого круга, ориентировка которого в пределах ошибки совпадает с ориентировкой поверхности деформации (поверхности рассланцевания и пр.) (см. рис. 1). В идеальном случае направления деформационной намагниченности дают кучное распределение, среднее значение которого ориентировано параллельно поверхности деформации и в пределах ошибки совпадает с направлением деформации сдвига (см. рис. 2).

1-3. Носителями направлений деформационной намагниченности могут быть различные магнитные минералы. Направления деформационной намагниченности могут существовать во всем интервале деблокирующих температур от 20° до 700° (см, рис. 3). Верхним температурным пределом существования деформационной намагниченности является точка Кюри минерала - носителя

Рис. 1.

Направления стабильной намагннченностн образцов долеритов из разреза п р-неМайнского водохранилища.

А) Компонент "А" - направления додеформационной термоостаточной намагниченности; Б) Компонент "В" - направления деформационной намагниченно сти.

Большой круг соответствует ориентировке дайки (в географических координатах). Термин "стратиграфические координаты" использован условно: тектоническая поправка введена для поверхности дайки. Крестиками показаны средние значения распределения направлений компонентов "А" и "В" и их 95% доверительные интервалы (для компонента "В" доверительный интервал дан для анализа только по наклонению). Прекция равнопромежуточная.

Рис. 2.

Направления стабильной намагниченности (Компонент "С") образцов мраморов из разреза в р-не Майнского водохранилища.

Большие круги соответствуют ориентировке поверхностей рассланцевания (в географических координатах). Термин "стратиграфические координаты" использован условно: тектоническая поправка введена для поверхностей рассланцевания. Крестиком показано среднее значение распределения и его 95% доверительный интервал. Проекция равнопромежуточная.

Рис. 3.

Диаграммы Знндервельда представительных образцов, содержащих направления деформационной намагниченности компонента "Р" - примеры однокомпонентнмх диаграмм (Восточный Казахстан, Иртышская зона смятия, опорный полигон в р-не с. Предгорное). Направления стабильной намагниченности выделяются в низкотемпературном (образец 1г-4), среднетемпературном (образец 1г-7), высокотемпературном (образец 1г-29) интервалах спектра деблокирующих температур. Координаты географические. Масштаб диаграмм 100 тА/ш, 0.5 пгА/га, 500 тА/ш для образцов 1г-4, 1г-7, 1г-29 соответственно.

Рис. 4.

Палеомапштные направления компонента "Зайсан-А" образцов в\лканогенно-осадочных горных пород из опорного полигона в р-не отм. Чакельмес - Кара-Бюрюк (Восточный Казахстан, северный борг Зайсанской впадины): разворот направлений стабильной намагниченности компонента "Зайсан-А" от додеформацнонного положения (точки отбора образцов гю и гИ4) к поверхности деформации, совпадающей с ориентировкой слоистости пород (точки отбора образцов ги 1, гЪ!2, гЖ).

гШ, ZN2, 2№, 2344, ¿N6 - номера точек отбора образцов.

ю

N

Образен %а-52

Рис. 5.

Результаты терморатапшчнвашш представительного образца долеритов из разреза в р-не Мапнского водохранилища.

Компонент "А" - направление додеформационной термоостаточной намагниченности. Компонент "В" - направление деформационной намагниченности.

Рис. 6.

Направления стабильной намагниченности образцов горных пород тасеевской серии (Енисейский кряж, Каменская зона, опорный разрез "Гребень").

а) направления деформационной намагниченности мелкозернистых песчаников мошаковской свиты;

б) направления додеформационной намагниченности крупнозернистых песчаников редшлесной свиты.

намагниченности в деформируемой породе. Один и тот же образец горной породы может содержать несколько направлений деформационной намагниченности. Спектры деблокирующих температур этих направлений могут не перекрываться, либо перекрываться полностью или частично.

IL: II-1. Изменение ориентировки направлений естественной остаточной намагниченности горных пород под действием деформирующей нагрузки может происходить по разному.

В первом случае происходит разворот направлений суммарной намагниченности от первоначального (додеформационного) положения по направлению к поверхности деформации (см. рис. 4).

Во втором случае происходит перемагничивание горных пород в результате деформации без разворота направлений NRM, существовавших до деформации. При определенных условиях (до полного перемагничивания) деформируемая порода может наряду со вновь приобретенными направлениями деформационной намагниченности сохранять направления NRM, существовавшие до деформации (см. рис. 1, 5).

II-2. В общем случае изменение ориентировки направлений NRM деформированных горных пород не сводится к механическому развороту зерен магнитных минералов.

III. Распределение направлений додеформационной и деформационной остаточной намагниченности горных пород в пределах деформированного разреза существенно зависит от геологического строения этого разреза. Естественные неоднородности разреза, в пределах которых происходит резкое изменение либо уменьшение механической прочности горных пород, играют роль экранов, вдоль которых происходит концентрация деформационных структур, и снижают эффект влияния деформационных процессов на NRM горных пород разреза. При этом, горные породы внутри таких экранов содержат направления деформационной намагниченности, а вне этих экранов -могут сохранять направления додеформационной намагниченности (см. рис. 6).

4.3. Методические рекомендации по палеомагнитному опробованию разрезов горных пород, измененных процессами динамометаморфизма

На основе анализа основных результатов, полученных в работе, сформулированы общие методические рекомендации по палеомагнитному опробованию разрезов горных пород, измененных процессами динамометаморфизма. Рекомендации разработаны на основе установленных закономерностей изменения свойств №1М горных пород в системе «недеформированная порода слабодеформированная порода - интенсивно деформированная порода» и выявленных корреляционных связей между петроструктурой и ориентировкой направлений ЫКМ деформированных горных пород.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Основным результатом работы является выделение нового типа естественной остаточной намагниченности горных пород, названного в работе "деформационной намагниченностью" и обусловленного процессами динамометаморфизма. Выявлены характерные свойства деформационной намагниченности.

2. В работе, установлено, что изменение ориентировки направлений суммарной намагниченности горных пород под действием деформационных процессов не сводится к механическому развороту зерен магнитных минералов. Доказана возможность перемагничивания горных пород под действием процессов динамометаморфизма без изменения ориентировки додеформационных направлений стабильной намагниченности. Полученные результаты существенно расширяют существующие представления о влиянии деформационных процессов на ориентировку направлений №1М горных пород.

3. Установлены особенности деформационной намагниченности, позволяющие решать задачи структурной геологии.

4. Выявлена роль структурных неоднородностей деформируемых разрезов как экранов, ослабляющих эффект влияния деформирующей нагрузки на ЫНМ горных пород.

5. Разработаны и рекомендуются к использованию методические рекомендации по палеомагнитному опробованию разрезов горных

пород, испытавших воздействие деформирующей нагрузки, с целью получения наиболее надежной палеомагнитной информации.

6. Полученные результаты позволяют более надежно выделять компоненты стабильной намагниченности горных пород и проводить разделение выделяемых палеомагнитных направлений на недеформационные и имеющие деформационную природу, что существенно повышает достоверность палеомагнитных определений по складчатым областям.

7. Логическим продолжением начатых исследований может явиться создание баз данных по магнитоструктурным особенностям горных пород и построение структурных моделей различных регионов по палео- и петромагнитным данным.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Казанский А.Ю., Митрохин Д.В., Кунгурцев Л.В. Влияние стресс-метаморфизма на намагниченность горных пород (на примере Западного Саяна) // Геодинамика и эволюция Земли. Материалы к научной конференции РФФИ. - Новосибирск: НИЦ ОИГГМ, 1996. -с. 55-58.

2. Кунтурцев Л.В., Митрохин Д.В., Брагин В.Ю. Сисимская зона Восточного Саяна: стратиграфия, магматизм, метаморфизм, геодинамика // Геодинамика и эволюция Земли. Материалы к научной конференции РФФИ. - Новосибирск: НИЦ ОИГГМ, 1996. -с.82.

3. Mitrokhin D.. Kazansky A.Yu. Stress Metamorphism Effect on the Magnetization of the North Sayan Zone Rocks. West Sayan // Magnetic Fabric of Rocks: A Marker for Sedimentary, Magniatic and Deformation Structure: International Summer School. Abstracts. - Varazze, 1996. -p.25.

4. Mitrokliin D., Kazansky A.Yu. Stress Metamorphism Effect on the Natural Remanent Magnetization of Rocks // Annales Geophysicae. Supplement 1 to Volume 15. - 1997. -p.98.

5. Mitrokhin D., Kazansky A., Theunissen K., Berzin N. Paleomagnetic and Kinematic Characteristics of the Irtysh Shear Zone Near Predgornoye (East Kazakhstan): Preliminary Results // Binnual Report

Department of Geology and Mineralogy Royal Museum of Central Africa. -Tervuran, 1997.

6. Mitrokhin D. V., Kazansky A.Yu. Stress Metamorphism Effect on the Natural Remanent Magnetization of Rocks // Phys. & Chem. Earth. -1997.

7. Mitrokhin D V, Kazansky A Y The Effect of Deformation on the NRM of Rocks From Volcano-Sedimentary Sequence of the Northern Part of Zaysan Depression (Eastern Kazakhstan) // 8th Scientific Assembly of IAGA with ICMA and STP Symposia: Abstracts. - Uppsala, 1997. -p.95.

8. Mitrokhin D V, Kazansky A Y First Paleomagnetic Data From Deformed Rocks of Irtysh Shear Zone (Eastern Kazakhstan) // 8th Scientific Assembly of IAGA with ICMA and STP Symposia: Abstracts. -Uppsala, 1997. - p.96.

9. Казанский А.Ю., Митрохин Д.В., Кунгурцев JI.В. Надежны ли палеомагнитные данные по складчатым областям? // Науки о Земле на пороге XXI века: новые идеи, подходы, решения: Конференция РФФИ. Тезисы. - М., 1997. - с.77.

10. Дутова В.В., Метелкин Д.В., Митрохин Д.В. Предварительные палеомагнитные данные по раннекембрийским комплексам Таннуольско-Хамсаринской палеоостровной дуги // Материалы XXXVI международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс». - Новосибирск, 1998. -с.37-39.

П.Митрохин Д.В., Травин А.В. "Влияние деформационных процессов на естественную остаточную намагниченность горных пород (на примере Северосаянской зоны Западного Саяна)" // Материалы XXXVI международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс». - Новосибирск, 1998. -с.81-83.

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Митрохин, Дмитрий Викторович, Новосибирск



э

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ

На правах рукописи

МИТРОХИН Дмитрий Викторович

ЕСТЕСТВЕННАЯ ОСТАТОЧНАЯ НАМАГНИЧЕННОСТЬ ДИНАМОМЕТАМОРФИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ПОРОД АЛТАЕ-САЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

04.00.01 - общая и региональная геология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научные руководители: д.г.-м.н., профессор Б.М. Чиков _к.г.-м.н. А.Ю. Казанский

НОВОСИБИРСК, 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ_3

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ_П

Глава 2. МЕТОДИКА РАБОТЫ_15

2.1. Традиционные методы, использованные в работе_15

2.2. Содержание работы на опорных полигонах_18

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ НА ОПОРНЫХ ПОЛИГОНАХ_19

3.1. Типизация объектов исследования__19

3.2. Материал диссертации_20

3.3. Работа на опорных полигонах_23

3.3.1. Естественная остаточная намагниченность породных ассоциаций зон стресс-метаморфизма_23

3.3.2. Естественная остаточная намагниченность породных ассоциаций зон слабых деформаций слоистых толщ и интрузивных тел_84

3.3.3. Естественная остаточная намагниченность породных ассоциаций сложных объектов, представленных сочетанием зон стресс-метаморфизма и зон слабых деформаций слоистых толщ и интрузивных тел_121

Глава 4. СВОЙСТВА ДЕФОРМАЦИОННОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ 139

4.1. Свойства деформационной намагниченности_139

4.2. Основные результаты, полученные в работе_144

4.3. Методические рекомендации по палеомагнитному опробованию разрезов горных пород, измененных процессами динамометаморфизма_146

ЗАКЛЮЧЕНИЕ__148

ЛИТЕРАТУРА_150

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность выбранной темы определяется широким распространением идей мобилизма, на основе которых развиваются методы геодинамических исследований. Достоверность геодинамических реконструкций, в которых пространственное положение блоков оценивается с помощью палеомагнитного метода, напрямую зависит от надежности исходных палеомагнитных данных. При получении палеомагнитных данных весьма информативным объектом являются складчатые области. Однако, именно в складчатых областях, горные породы в различной степени изменены под действием деформирующей нагрузки, что может приводить к существенному изменению исходных магнитных характеристик горных пород. Выявление характерных особенностей влияния деформационных процессов на магнитные свойства и закономерностей в изменениях векторных магнитных параметров в деформированных горных породах является актуальной задачей и имеет важное значение как для структурной геологии, так и для теоретической и практической палеомагнитологии.

Цель работы - повышение надежности палеомагнитных определений и совершенствование региональных геодинамических и структурных моделей на основе использования выявленных характерных свойств естественной остаточной намагниченности (ИЩУТ) различных по деформированное™ комплексов пород Алтае-Саянской области, от неизмененных пород до динамометаморфических ассоциаций тектоносланцев.

Задачи исследований: 1. Установление изменения свойств ЫЯМ горных пород в системе «недеформированная порода - слабодеформированная порода -

интенсивно деформированная порода со стресс-метаморфическими преобразованиями исходной минеральной среды». 2. Выявление корреляционных связей между петроструктурой и ориентировкой направлений ]уЖМ динамометаморфических комплексов пород Алтае-Саянской области на основе комплексного использования методов палеомагнитного и петроструктурного анализа.

Основы использованной методики и путь решения поставленных задач:

В методическом отношении работа проводилась с использованием комплекса традиционных методов палеомагнитного и петроструктурного анализа в последовательности: а) полевые наблюдения и отбор коллекций ориентированных палеомагнитных образцов, б) лабораторная обработка, получение и интерпретация палеомагнитных данных, в) петроструктурные исследования с использованием ориентированных полированных шлифов на основе полученных палеомагнитных данных.

Основные этапы выполнения работы:

1. Анализ региональной структуры и выбор полигонов для проведения исследований, направленных на решение поставленных задач.

2. Изучение деформированных горных пород в разных структурных условиях на основе комплексного использования методов палеомагнитного и петроструктурного анализа.

3. Сопоставление данных палеомагнитного и петроструктурного анализа и выявление их корреляционных связей.

Защищаемые положения и научные результаты: I. Процессы динамометаморфизма изменяют додеформационную ориентировку направлений ЫЯМ горных пород, и приводят к образованию нового специфического типа естественной остаточной намагниченности, названного в работе «деформационной намагниченностью». При этом:

1. Влияние деформирующей нагрузки на М1М горных пород не сводится к механическому развороту зерен магнитных минералов.

2. Направления деформационной намагниченности могут существовать во всем интервале деблокирующих температур от 20° до 700°. Верхним температурным пределом существования деформационной намагниченности является точка Кюри минерала - носителя намагниченности в деформируемой породе. Один и тот же образец горной породы может содержать направления додеформационной и деформационной намагниченности, либо несколько направлений деформационной намагниченности одновременно.

3. Носителями направлений деформационной намагниченности могут быть различные магнитные минералы.

4. Направления деформационной намагниченности в общем случае не дают кучных распределений, но «размазаны» вдоль дуги большого круга, ориентировка которого в пределах ошибки совпадает с ориентировкой поверхности деформации (поверхности рассланцевания, параллельного кливажа и пр.). В идеальном случае направления деформационной намагниченности дают кучное распределение, среднее значение которого ориентировано параллельно поверхности деформации и в пределах ошибки совпадает с направлением деформации сдвига.

II. Распределение направлений додеформационной и деформационной остаточной намагниченности горных пород в пределах деформированного разреза существенно зависит от геологического строения этого разреза. Естественные неоднородности разреза, в пределах которых происходит резкое изменение либо уменьшение механической прочности горных пород, играют роль экранов, вдоль которых происходит концентрация деформационных структур. Эти неоднородности снижают эффект влияния деформационных процессов на МШ горных пород разреза. При этом,

горные породы внутри таких экранов содержат направления деформационной намагниченности, а вне этих экранов - могут сохранять направления додеформационной намагниченности.

Научная новизна работы:

1. Использован комплекс традиционных методических приемов и подходов при изучении нетрадиционного для палеомагнитологии объекта исследования - динамометаморфических комплексов горных пород.

2. Обнаружено новое явление в палео- и петромагнетизме, а именно: выявлен новый тип естественной остаточной намагниченности горных пород, названный в работе «деформационной намагниченностью», обладающий вполне определенными свойствами и обусловленный исключительно процессами динамометаморфизма.

3. Доказана возможность перемагничивания горных пород по действием процессов динамометаморфизма в рамках механизмов, принципиально отличных от существующих теоретических моделей.

4. Разработаны и рекомендуются к использованию методические приемы палеомагнитного опробования разрезов горных пород, измененных процессами динамометаморфизма, с целью получения наиболее надежной палеомагнитной информации.

Практическое значение выполненных исследований заключается в том, что в орбиту палеомагнитных исследований вовлекаются нетрадиционные объекты - динамометаморфические структурно-породные ассоциации зон сдвиговых деформаций. Их исследование позволяет существенно дополнить систему палеогеодинамических характеристик Алтае-Саянской области, а также внести коррективы в ранее выполненные палеогеодинамические реконструкции, основанные на палеомагнитных данных.

Разработанные методические рекомендации по палеомагнитному опробованию разрезов горных пород, измененных процессами динамометаморфизма, позволяют по новому решать проблему исследования палео- и петромагнитных характеристик горных пород Алтае-Саянской области (так же, как и других складчатых областей), что существенно повысит достоверность палеомагнитных данных.

Фактический материал:

Для решения поставленных задач автором проведены исследования на 5 опорных полигонах Алтае-Саянской области, Восточного Казахстана и Енисейского кряжа. Отобрана и изучена коллекция, включающая 228 ориентированных палеомагнитных образцов. Изучено 180 ориентированных полированных петрографических шлифов. Использовано одно Ar/Ar определение, выполненное в лаборатории радиогенных и стабильных изотопов ОИГГМ СО РАН.

Апробация работы:

Основные положения работы докладывались на Международных студенческих научных конференциях (Новосибирск, 1995, 1998), Совещании РФФИ (Новосибирск, 1996), Международной летней школе по магнитным текстурам горных пород (Варацци, Италия, 1996), 22-й генеральной Ассамблее Европейского Геофизического Сообщества (Вена, Австрия, 1997), 8-й Научной Ассамблее Международной Ассоциации по Геомагнетизму и Аэрономии (Упсала, Швеция, 1997) и Совещании РФФИ «Науки о Земле на пороге XXI века» (Москва, 1997).

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ (в том числе тезисы и расширенные тезисы на международные научные конференции и одна статья в зарубежной печати).

Объем и структура работы:

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем текста 110 страниц. Работа содержит 32 рисунка, 13 таблиц, 7 фототаблиц. Список использованной литературы включает 41 наименование.

Благодарности:

Работа выполнена в лаборатории геодинамики и палеомагнетизма Института геологии СО РАН под руководством старшего научного сотрудника лаборатории, ассистента кафедры геофизики ГГФ НГУ, к.г.м.н. Казанского А.Ю. Общее научное руководство работой осуществлялось ведущим научным сотрудником лаборатории тектоники платформенных областей Института геологии нефти и газа СО РАН, профессором кафедры общей и региональной геологии ГГФ НГУ, д.г.м.н. Чиковым Б.М.

Полевые наблюдения и отбор коллекций ориентированных палеомагнитных образцов на опорных разрезах в р-не Майнского водохранилища (Северосаянская зона, Западный Саян) проводились сотрудниками лаборатории геодинамики и палеомагнетизма ИГ СО РАН Кунгурцевым JI.B., Казанским А.Ю., Брагиным В.Ю., Метелкиным Д.В.

Работы по Ar-Ar датированию пробы из дайки долеритов из разреза мраморов в р-не Майнского водохранилища (Северосаянская зона, Западный Саян) были выполнены старшим научным сотрудником лаборатории радиогенных и стабильных изотопов Аналитического центра ИГ СО РАН, к.г.м.н. Травиным A.B. (см. Главу 3).

Полевые работы 1996 г. на территории Восточного Казахстана (опорные полигоны в р-не с.Предгорное и в р-не отм. Чакельмес - Кара-Бюрюк) были организованы ведущим научным сотрудником лаборатории геологической корреляции ИГ СО РАН, к.г.м.н. Бусловым М.М. и проводились при содействии сотрудников геологической службы

Казахстана Боднара С.П., Козлова М.С., Назарова Г.С. Структурные полевые наблюдения на территории опорного полигона в р-не с. Предгорное были выполнены Владимировым В.Г. (ИГ, Новосибирск) и Мельниковым А.И. (Институт земной коры, Иркутск) в течение полевого сезона 1997 г.

Полевые наблюдения и отбор коллекции ориентированных палеомагнитных образцов из опорного разреза "Гребень" (Енисейский кряж) проводились старшим научным сотрудником лаборатории геологии осадочных бассейнов ИГ СО РАН, к.г.м.н*. Советовым Ю.К. Лабораторная обработка коллекции и интерпретация результатов палеомагнитных измерений была выполнена студентом 4 курса ГГФ НГУ Кулаковым Е.В. под руководством к.г.м.н. Казанского А.Ю.

Полевые наблюдения и палеомагнитное опробование опорного разреза в междуречье p.p. Кадвой - Ирбитей (Тува, Таннуольско-Хамсаринская зона) были проведены автором совместно с сотрудниками лаборатории геодинамики и палеомагнетизма ИГ СО РАН: Д.В. Метелкиным, к.г.м.н. JI.B. Кунгурцевым и к.г.м.н. А.Ю. Казанским - под научным руководством заведующего лабораторией геологии осадочных бассейнов ИГ СО РАН, к.г.м.н. Гибшера A.C. Лабораторная обработка коллекции палеомагнитных образцов из этого разреза была выполнена автором настоящей работы совместно с Метелкиным Д.В. и студенткой 4 курса ГГФ НГУ Дутовой В.В.

При работе над материалами по Нарымской зоне Восточного Казахстана автор консультировался с сотрудниками Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта д.г.м.н. Печерским Д.М. и д.г.м.н. Диденко А.Н.

Часть фотоматериалов, использованных в работе, отсканирована на оборудовании ЗАО «Унискан» Новожиловым С.Ю.

Автор считает своим долгом поблагодарить сотрудников Института геологии СО РАН к.г.м.н. Кунгурцева JI.B., к.г.м.н. Казанского А.Ю., к.г.м.н. Гибшера A.C., к.г.м.н. Советова Ю.К., к.г.м.н. Травина A.B., к.г.м.н. Буслова М.М., Метелкина Д.В., Брагина В.Ю., Шмыреву 3.JI. и студентов ГГФ НГУ Кулакова Е.В., Дутову В.В. за неоценимую помощь, оказанную при сборе полевых материалов и лабораторной обработке коллекций палеомагнитных образцов, а также сотрудников Геологической службы Казахстана Боднара С.П., Козлова М.С., Назарова Г.С., при активном содействии которых были выполнены полевые работы 1996 г. на территории Восточного Казахстана. Кроме того, автор благодарит докторов геол.-мин. наук Печерского Д.М., Диденко А.Н., Мельникова А.И., кандидатов геол.-мин. наук Гибшера A.C., Владимирова В.Г., а также Самойлову В.И. за ценные консультации, существенно облегчившие работу над диссертацией. Отдельна автор хотел бы поблагодарить сотрудника ЗАО «Унискан» Новожилова С.Ю. и Метелкина Д.В. за помощь при подготовке графических материалов диссертации.

Особую признательность автор выражает своим научным руководителям: к.г.м.н. А.Ю. Казанскому, под руководством которого автор осуществлял выбор полигонов для проведения исследований и осваивал методические приемы палеемагнитного анализа, и д.г.м.н. Б.М. Чикову, работа с которым способствовала освоению приемов структурного анализа динамометаморфических комплесов пород.

Автор выражает всем глубокую признательность.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Широкая интеграция палеомагнитологии с другими геологическими дисциплинами (тектоника, геодинамика и пр.) обуславливает появление большого количества работ, связанных с использованием палеомагнитных данных для решения задач тектоники и геодинамики [Zhao et al., 1993]. Общеизвестно однако, что магнитные свойства горных пород могут быть существенно изменены под влиянием различных наложенных процессов [Elmore et al., 1994; Villalain et al., 1994; Reisinger et al., 1994], что предъявляет жесткие требования к надежности палеомагнитных данных всякий раз, когда исследователь использует их для реконструкции древнего магнитного поля Земли, палеоположения различных блоков земной коры и т.п. Одним из факторов, способных оказывать существенное влияние на магнитные свойства горных пород, являются деформационные процессы вообще и процессы деформации сдвига в частности [Kligfield et al., 1983]. Поэтому изучение поведения различных типов горных пород в условиях деформации и выявление критериев пригодности деформированных пород для получения надежных палеомагнитных данных является одним из приоритетных направлений современной палеомагнитологии и находится в фокусе внимания ведущих мировых исследователей.

Основными направлениями исследования механизмов влияния наложенных деформационных процессов на естественную остаточную намагниченность горных пород является математическое [Borradaile, 1993] и физическое [Borradaile, 1991] моделирование, а также лабораторная обработка коллекций образцов деформированных горных пород с целью исследования их палео- и петромагнитных характеристик [Tarling, Hrouda, 1993].

В основе современных теоретических представлений о механизмах изменения ориентировки направлений NRM горных пород под действием деформации сдвига лежит исходное предположение о том, что отклонение палеомагнитных направлений от первоначального положения, вызванное деформацией сдвига, обусловлено механическим разворотом зерен минералов - носителей намагниченности в соответствии с направлением деформации.

Считается [Borradaile, 1993], что характер траектории отклонения палеомагнитных направлений от первоначального положения в результате деформации сдвига ("жесткий маркер" либо "пассивный маркер") существенно зависит от формы магнитных зерен. Механизм «ж