Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Палеомагнетизм Сибирской платформы
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых
Автореферат диссертации по теме "Палеомагнетизм Сибирской платформы"
На правах рукописи
Павлов Владимир Эммануилович
ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ СИБИРСКОМ ПЛАТФОРМЫ
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
7 ОКТ 2015
Специальность 25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых
Москва 2015
005563052
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН).
Официальные оппоненты:
Соколов Дмитрий Дмитриевич, доктор физико-математических наук, профессор кафедры математики физического факультета и профессор кафедры теории вероятностей механико-математического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова» (МГУ), г. Москва.
Старченко Сергей Владимирович, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий отделом постоянного магнитного поля Земли Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН) г.Москва, г.Троицк.
Ярмолюк Владимир Викторович, доктор геолого-минералогических наук, академик Российской академии наук, заведующий лабораторией редкометального магматизма Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН), г. Москва.
Ведущая организация: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" г. Казань.
Защита диссертации состоится 03 декабря 2015 г. в 14 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.001.01, созданного на базе ИФЗ РАН, по адресу: 123242, Москва, Большая Грузинская ул., 10, стр.1., 3-й этаж, конференц-зал.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФЗ РАН и на сайте института http://www.ifz.ru/ Автореферат размещен на официальном сайте Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации http://vak.ed.gov.ru/ и на сайте ИФЗ РАН.
Автореферат разослан « »_2015 г.
Отзывы на автореферат, заверенные печатью, в 2-х экземплярах направлять по адресу: 123242, Москва, Большая Грузинская ул., д. 10, ИФЗ РАН, ученому секретарю Диссертационного совета Владимиру Анатольевичу Камзолкину.
Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат геолого - минералогических наук
В. А. Камзолкин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Работа направлена на разработку двух фундаментальных проблем - 1) изучение эволюции геомагнитного поля в позднем докембрии и в раннем палеозое 2) построение Траектории кажущейся миграции полюса (ТКМП) для Сибирской платформы (СП). Эти проблемы объединены общим методом их решения - палеомагнитным и общим объектом, на котором выполняются соответствующие исследования. Этим объектом являются геологические тела разного возраста и разного генезиса, участвующие в строении древней Сибирской платформы.
Актуальность работы. Магнитное поле - одна из фундаментальных характеристик нашей планеты, изучение геомагнитного поля как физического феномена (в том числе в аспекте его исторического развития) является важным направлением познания окружающего мира. Восстановление эволюции магнитного поля Земли необходимо для разработки физической теории геомагнетизма и для изучения процессов, проходящих во внутренних оболочках нашей планеты. Изучение эволюции геомагнитного поля необходимо для понимания его связи с изменениями окружающей среды (в том числе климата), для получения адекватного представления о таких изменениях в прошлом и для их прогнозирования в будущем и т.д. Существует четыре основных параметра, по которым можно судить об эволюции геомагнитного поля на протяжении истории нашей планеты. Это характер изменения полярности геомагнитного поля, его напряженность, геометрия поля (соотношение дипольных и недипольных компонент), амплитуда вековых геомагнитных вариаций.
Настоящая работа, в значительной своей части, посвящена изучению первого из этих параметров, а именно изучению характера изменения геомагнитной полярности в раннем палеозое и позднем докембрии. Основным инструментом при этом является построение шкалы геомагнитной полярности. Эта шкала представляет собой квинтэссенцию наших знаний об изменениях полярности магнитного поля Земли в геологическом прошлом и является важным, а в ряде случаев и единственным средством, позволяющим устанавливать и изучать связь процессов, происходящих во внутренних оболочках нашей планеты с важнейшими событиями геологической истории.
Характер изменения полярности магнитного поля хорошо известен начиная с поздней юры, благодаря исследованию морских магнитных линейных аномалий. Интенсивные магнито-стратиграфические работы последних десятилетий способствовали существенному прогрессу в построении шкалы магнитной полярности раннего мезозоя и позднего палеозоя (Cande and Kent,1995; Opdyke and Channel,1996; Gallet et al.,1998; Hounslow and Muttoni, 2010). Первая шкала магнитной полярности для раннего палеозоя (Храмов, Родионов и др., 1974,1982), явившаяся важнейшим научным достижением 70-80-х годов прошлого века, в настоящее время требует своего дальнейшего развития. Наши знания о полярности магнитного поля более древних эпох обрывочны и фрагментарны. Таким образом, получение надежной высококачественной информации о характере изменения полярности геомагнитного поля позднего докембрия и раннего палеозоя является важной и актуальной задачей современного естествознания.
Другой фундаментальной научной проблемой, на решение которой направлена настоящая работа, является построение современной модели Траектории кажущейся миграции полюса для Сибирской платформы - от времени ее формирования 1.9-1.8 млрд лет назад до современности. Траектории кажущейся миграции полюса (кривые КМП), являясь выражением дрейфа тектонических плит, представляют собой фундаментальную основу для решения ряда важней-
ших задач различных наук о Земле - геодинамики, тектоники, стратиграфии, палеогеографии и др. Значение работ по построению этих кривых трудно переоценить: достаточно вспомнить хотя бы ту роль, которую при зарождении и формировании современной тектоники плит сыграли первые, еще несовершенные кривые КМП, полученные к концу 60-х годов XX века для Се-веро-Американского, Африканского и Евроазиатского континентов (Irving,1964; Collinson, Runcorn, 1960; Creer, 1965; McElhinny, Briden, 1968 и др.). Кривые кажущейся миграции полюса позволяют получать численные оценки движения тектонических блоков в различные периоды геологической истории. Это дает основу для построения палеогеодинамических реконструкций, которые, по сути дела, являются концентрированным выражением наших знаний о геодинамической эволюции планетарной литосферы и важнейших ее элементов. Исключительно важным представляется применение кривых КМП для изучения связи процессов, происходящих внутри Земли и на ее поверхности, для датирования и корреляции планетарных событий, для изучения возможности масштабных истинных смещений полюса и т.д.
Древние платформы являются основными структурообразующими элементами земной коры, поэтому построение кривых КМП для древних платформ стоит в ряду наиболее важных задач современной геофизики и является одним из основных направлений деятельности палео-магнитологов всего мира. Уровень разработки кривых КМП существенно различается для разных кратонов. Несмотря на заметный прогресс, достигнутый при изучении палеомагнетизма Сибирской платформы (Храмов и др., 1974; Храмов и др., 1982; Павлов,1994; Smethurst et al., 1998; Cocks and Torsvik, 2007), уровень разработки этой проблемы до последнего времени нельзя было признать удовлетворительным. Главным образом, это объяснялось тем, что значительная часть палеомагнитных определений, лежащих в основе имевшихся сибирских кривых КМП, не удовлетворяла современным критериям надежности, а также наличием больших временных пробелов в палеомагнитной записи. В последние десять - пятнадцать лет происходит существенная интенсификация палеомагнитных исследований на территории Сибирской платформы (СП). Изучены многочисленные объекты палеопротерозойского (Диденко и др., 2003; 2005, 2009; Водовозов и др., 2007; Didenko et al., 2010), мезопротерозойского (Веселовский и др., 2009; Павлов и др., 2000; Galtet et al., 2000; Ernst et al., 2003), неопротерозойского (Павлов и др., 2002; Метелкин и др.,2005, 2007, 2010; Шацилло и др., 2007), палеозойского (Torsvik et al., 1996; Gallet and Pavlov, 2002; Kravchinsky et al., 2003; Pavlov et al., 2003; Шацилло и др., 2007; Pisarevsky et al., 2008; Апарин, 2008) и мезо-кайнозойского возраста (Веселовский и др., 2005; Pavlov et al., 2007; Метелкин и др., 2005, 2007; Waldehaug et al., 2006). Получено большое число новых определений, отвечающих современным критериям надежности, что создает предпосылки для разработки современной модели Траектории кажущейся миграции полюса для всего времени существования Сибирской платформы. Построению такой модели посвящена значительная часть представляемой работы.
Цель работы. Главной целью работы является реконструкция истории геомагнитного поля в раннем палеозое и позднем докембрии на основании изучения геологических комплексов Сибирской платформы и построение Траектории кажущейся миграции полюса для Сибирской платформы от времени ее формирования (1.9-1.8 млрд лет назад) до кайнозоя.
Задачи работы. 1) выполнение детальных магнитостратиграфических исследований основных опорных разрезов раннего палеозоя Сибирской платформы и разработка шкалы геомагнитной полярности раннего палеозоя; 2) определение характера изменений полярности геомаг-
нитного поля в позднем докембрии, получение ограничений на частоту геомагнитных инверсий в позднем докембрии и в раннем палеозое, поиск древних геомагнитных суперхронов; 3) выполнение массовых палеомагнитных определений, отвечающих современным критериям надежности, по геологическим объектам Сибирской платформы и ее складчатого обрамления; 4) получение палеомагнитных и других ограничений на целостность Сибирской платформы для разных интервалов геологической истории; 5) построение полной модели ТКМП для Сибирской платформы - от времени ее формирования в папеопротерозое 1.9-1.8 млрд лет назад до современности; определение количественных характеристик дрейфа Сибирской платформы на протяжении ее существования, создание надежной палеомагнитной основы для выполнения глобальных палеотектонических и палеогеографических реконструкций с участием Сибирской платформы.
Фактический материал, методы исследований и личный вклад автора. Фактический материал, положенный в основу диссертации, получен в ходе многолетних полевых исследований, выполнявшихся, главным образом, на территории СП и в пределах ее складчатого обрамления. Среди основных объектов исследований в первую очередь следует упомянуть классические опорные разрезы верхнего докембрия и нижнего палеозоя, выходящие на поверхность на севере СП - в долинах рек Мойеро, Фомич, Котуй; на северо-западе - в долине рек Кулюмбэ и Сухариха; на западе - в долинах рек Подкаменная и Нижняя Тунгуска и их притоков; на северо-востоке - в долинах рек Оленек, Хорбусуонка, Лена (нижнее течение); на юге - в долинах реки Ангара и ее притоков; на юго-востоке - в долинах рек Мая, Алдан, Учур, Гонам, Лена (среднее течение) и их притоков. Помимо Сибири автор принимал участие в полевых работах на территории Восточно-Европейской платформы и смежных регионов, в Средней Азии, на юге Франции, на западе США (Монтана). Хотя и не все результаты этих исследований непосредственно вошли в диссертацию, они дали необходимый материал для понимания механизмов формирования намагниченности в горных породах и для оценки перспективности тех или иных объектов для постановки палеомагнитных исследований. При проведении полевых работ выполнялся отбор коллекций для дальнейшего изучения их палеомагнитных характеристик, а также для проведения петрографического, геохимического, изотопно-геохронологического и др. анализов. Полевые работы часто включали структурные и литологические исследования. В ходе палеомагнитных исследований использовался практически весь арсенал методов, накопленных к настоящему времени в палеомагнитологии. При этом, классический подход к изучению объектов (Храмов и др., 1982) сочетался с использованием новейших методов и подходов (Butler, 1996; Tauxe and Kent, 2008; Tauxe, 2009). Исследования всегда планировались и осуществлялись таким образом, чтобы полученный палеомагнитный результат максимально (в той мере, в которой это позволяли геологические условия) удовлетворял современным требованиям надежности (Van der Voo, 1993). Палеомагнитное изучение коллекций выполнялось, как в лабораториях ИФЗ РАН, так и в ряде крупных зарубежных научных центров - Парижского института физики Земли (Париж, Франция), Института общей и прикладной геофизики (Людвиг Максимилиан Университет, Мюнхен, Германия), Иельский Университет (Нью-Хэвен, США), Университет Санта-Круса (Санта-Крус, США), Университета штата Альберта (Эдмонтон, Канада) и др. Изотопные (хемостратиграфические, геохронологические) исследования коллекций выполнялись в изотопных и геохронологических лабораториях ВСЕГЕИ, Массачусетского технологического института, Парижского института физики Земли, Калифорнийского университе-
та, Университета Торонто, Университета Вайоминга и др. В общей сложности в ходе работ изучены палеомагнитные коллекции, включавшие более 20000 ориентированных образцов, на которых выполнено более ста тысяч единичных измерений. По отобранным коллекциям выполнены сотни геохимических измерений и десятки геохронологических определений. На всех этапах работ - от постановки задачи до интерпретации и опубликования результатов - автор выступал как непосредственный организатор, руководитель и исполнитель исследований и измерений.
Научная новизна. С высокой степенью детальности выполнены магнитостратиграфи-ческие исследования значительного числа опорных разрезов верхнего докембрия и нижнего палеозоя Сибирской платформы. Получены ограничения на частоту геомагнитных инверсий в позднем докембрии и раннем палеозое. Доказано существование геомагнитных суперхронов в первой половине ордовика (третий фанерозойский суперхрон "Мойеро") и на границе мезо- и неопротерозоя (суперхрон "Мая"). Предложена и обоснована современная версия Шкалы магнитной полярности раннего палеозоя. Предложена и обоснована модель, описывающая эволюцию инверсионного процесса на протяжении большей части геологичсекой истории.
1) Для интервала времени от палеопротерозоя до мезозоя для Сибирской платформы и ее складчатого обрамления получено более 30 новых палеомагнитных полюсов, удовлетворяющих современным критериям надежности. Полученные полюсы составляют значительную часть современной сибирской палеомагнитной базы данных. Предложена модель Траектории кажущейся миграции полюса, описывающая дрейф Сибирской платформы для всего времени ее существования от палеопротерозоя до кайнозоя.
2) Для ряда временных уровней получены современные геохронологические определения, которые не только позволили датировать палеомагнитные полюсы, но также привели к существенным изменениям в понимании геологической истории ряда ключевых регионов Сибирской платформы.
3) Получены ограничения на тектоническую целостность Сибирской платформы на разных этапах ее существования, а также на время консолидации Северо-Азиатского континента.
4) Получены палеомагнитные ограничения на возможность вхождения Сибирской платформы в состав суперконтинента Родиния и на взаимное положение Сибири и Лаврентии в составе этого суперконтинента.
Практическая и теоретическая значимость. Результаты настоящей работы используются и могут быть использованы при создании мировой Шкалы геологического времени и мировой Шкалы геомагнитной полярности (Geological time scale 2012, 2012), для разработки физических моделей геомагнетизма (Aubert et al., 2009), для изучения процессов, происходящих в глубинных оболочках нашей планеты и их связи с важнейшими событиями геологической истории (Courtillot and Olson, 2007), для тестирования гипотез суперконтинентов (Pisarevsky and Natapov, 2003; Li et al., 2008), для решения задач глобальной и региональной геодинамики (Evans, 2013), для получения временных ограничений на длительность формирования вулканических провинций (Ivanov et al., 2013), для решения многих задач тектоники, стратиграфии, геохронологии и других наук о Земле. Полученные результаты могут быть использованы при решении задач прикладной геологии, при выполнении геолого-съемочных работ и при геологическом картировании, при составлении межрегиональных схем корреляции опорных разрезов
позднего докембрия и палеозоя, а также при корреляции "немых" толщ и разрезов нефтяных скважин.
Защищаемые положения
1. Генеральные характеристики поведения полярности геомагнитного поля на протяжении раннего палеозоя описываются предлагаемым Макетом Шкалы магнитной полярности. Наиболее важными из этих характеристик являются следующие: а) существование на протяжении значительной части раннего и среднего ордовика суперхрона обратной полярности (третьего фанерозойского суперхрона "Мойеро"); б) высокая (вероятно, максимальная в фанерозое) частота геомагнитных инверсий в среднем кембрии; в) уменьшение частоты геомагнитных инверсий в позднем кембрии и тремадоке при приближении к суперхрону; г) наличие аномального периода в поведении геомагнитного поля вблизи границы фанерозоя и докембрия; д) отсутствие двойного суперхрона в ордовике.
2. Данные о частоте докембрийских геомагнитных инверсий могут быть согласованы в рамках предлагаемой модели эволюции инверсионного процесса. Согласно этой модели в позднем архее и в раннем протерозое, магнитное поле Земли характеризовалось последовательностью суперхронов и крайне редко меняло свою полярность. В позднем протерозое поле находилось в переходном состоянии, когда суперхроны стали время от времени прерываться относительно нестабильными состояниями с высокой частотой инверсий. Начиная с позднейшего неопротерозоя - раннего фанерозоя, геомагнитное поле вошло в инверсионный режим, характерный для последних нескольких сот миллионов лет. Такие изменения могут отражать формирование и рост внутреннего ядра Земли или долговременные эволюционные процессы на границе ядра и мантии.
3. Существует систематическое различие одновозрастных папеомагнитных полюсов, полученных по Алданскому и Ангаро-Анабарскому мегаблокам Сибирской платформы для разных временных уровней. Это различие может быть объяснено относительным вращением этих ме-габлоков в пост-раннесилурийское время на угол порядка 20-25° вокруг полюса Эйлера, расположенного к северо-востоку от северного окончания оз. Байкал, и имеющего координаты -62° с.ш. и ~117° в.д.
4. Генеральные черты дрейфа Сибирской платформы на протяжении всего времени ее существования отражены в предлагаемой модели Траектории кажущейся миграции полюса. Согласно этой модели со времени своего формирования и до середины второй половины мезо-протерозоя Сибирская платформа была развернута приблизительно на 180' относительно ее современного положения и находилась в приэкваториальных и тропических широтах попеременно северного и южного полушарий. Около 1100 млн лет назад платформа испытала значительное перемещение к северу и ее самый южный (в современных координатах) край оказался в области умеренных широт северного полушария. Затем следует быстрое возвращение к экватору, сопровождающееся заметным поворотом платформы против часовой стрелки. В начале неопротерозоя в интервале 950-800 млн лет СП снова оказывается в северном полушарии, при этом практически восстанавливается ее исходная ориентировка относительно меридиана. Около 750-800 млн лет назад платформа начинает смещаться в южное полушарие и -540 млн лет назад оказывается в самом южном положении за всю свою историю. Начиная с этого рубежа, характер перемещения платформы существенно меняется. На смену квазициклическим колебаниям вблизи экватора, приходит четкий устойчивый дрейф к северу, в ходе которого к концу
триаса Сибирская платформа оказывается вблизи Северного полюса. При переходе через полюс северный край платформы становится южным, а южный - северным; к границе мела и палеогена Сибирская платформа занимает уже практически современное положение.
Апробация работы и публикации. Диссертант является автором или соавтором 198 публикаций, из них, по теме диссертации опубликовано - 67 статей в реферируемых изданиях (в том числе из списка ВАК- 65, в международных журналах и монографиях - 24). Основные результаты диссертационного исследования неоднократно докладывались на отечественных и международных семинарах и конференциях, наиболее важными из которых являются: Генеральные ассамблеи Европейского геофизического союза (EGU) в Гренобле, 1994 г., в Гамбурге, 1995 г., в Гааге, 1999 г., в Ницце, в 2000, 2001 гг., в Вене 2010, 2013, 2014, 2015 гг.; Конференции Американского геофизического союза (AGU) в Сан-Франциско, 2006, 2008, 2011 (приглашенный доклад), 2013 гг.; Конференция Международного геодезического и геофизического союза (IUGG) в Мельбурне, 2008 г.; Международный Геологический Конгресс в Осло, 2008 г.; Конференция Геологического общества Америки (GSA), в Денвере, 2007г. (приглашенный доклад); Ассамблея международных ассоциаций по сейсмологии и глубинной геофизики и геомагнетизму и аэрономии (IAGA-IASPEY) в Ханое, 2001 г.; Международный семинар "Палеомагнетизм и магнетизм горных пород" в Борке, 1997-2003 гг., 2005-2006 гг., 2009 г., 2011 г., в Казани, 2004, 2013 гг., в С.Петербурге, 2012 г.; Международная конференция "International Conference on Problems of Geocosmos", в С.Петербурге, 2006 г.; XXXIX, XLI ,XLIII Тектонические совещания, в Москве, 2006, 2008, 2010 гг.; Конференция " Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту)", в Иркутске, 2010, 2013, 2014 гг.; III, IV Всесоюзные съезды по геомагнетизму, 1986, 1991 гг. в Ялте и в Суздале; Международная конференция "Geophysical observatories, multifunctional GIS and data mining" в Калуге, 2013 г.
Структура работы. Диссертация состоит из двух томов. Первый из них (595 страниц, 211 рисунков) включает введение, 5 частей основного текста, которые содержат 18 глав, заключение, список использованной литературы (697 наименований). Второй том (120 страниц) содержит 61 таблицу.
Благодарности. Результаты, представленные в диссертации, были получены на протяжении 30 лет исследований, в течение которых я получал помощь и поддержку от огромного числа людей, живущих и работающих в разных частях планеты, говорящих порой на разных языках и имеющих совершенно разный социальный статус - от безвестных бичей и пастухов оленей до олигархов и всемирно известных академиков. Первые слова благодарности — Г.Н. Петровой и А.Н. Храмову - основателям отечественной палеомагнитологии, которые были не только профессионалами мирового уровня, но также людьми высочайших человеческих качеств. Им я обязан тем, что стал работать в палеомагнитологии - одном из интереснейших направлений в науках о Земле. Все эти годы я имел счастье работать вместе с моими коллегами по лаборатории и по институту Т.С. Гендлер, А.Н. Диденко, Д.М. Печерским, Г.С. Яновой, З.В. Шароновой, A.B. Лыковым, В.П. Щербаковым, А.К. Гапеевым, В.В. Щербаковой, М.Ю. Решет-няком, Г.П. Марковым, А.Г. Фейном, И.Е. Начасовой, К.С. Бураковым, Т.А. Исмаил-Заде и др.. Общение и дискуссии с ними существенно способствовали моему профессиональному развитию, среди этих людей мне было всегда комфортно и радостно работать. Мне крайне повезло с моими непосредственными административными начальниками, как лабораторного, так и ин-
ститутского уровня. С их стороны я всегда чувствовал интерес к нашим исследованиям, имел реальную и серьезную поддержку. Спасибо Вам огромное, В.И. Багин, А.Н. Диденко, В.Н. Страхов, А.О. Глико, A.B. Пономарев, С.А.Тихоцкий. Большую помощь в проведении исследований и в обсуждении их результатов я получил от близких коллег из других институтов и организаций, прежде всего от В.П. Родионова, C.B. Шипунова, Г.З. Гурария, В.М. Трубихина, Н.Б. Кузнецова, E.JI. Гуревича, А.Г. Иосифиди, В.В. Попова, Д.К. Нургалиева, Д.В. Коваленко, В.А. Цельмовича, А.Ю. Казанского, Д.В. Метелкина, Н.В. Лубниной, Н.М. Левашовой, В.Ю. Водовозова. Особую признательность я испытываю по отношению к М.Л. Баженову, под благотворным профессиональным и человеческим влиянием которого я нахожусь все эти годы. Отдельная благодарность моим молодым и относительно молодым коллегам, пришедшим работать в нашу лабораторию в последние 10-15 лет. Это: A.B. Шацилло, Р.В. Веселовский, В.И. Паверман, A.B. Латышев, A.M. Фетисова. Без них было бы немыслимо получение ряда важных новых результатов, само их присутствие дает чувство перспективы, поддерживает еще теплящиеся оптимизм и веру в будущее. Очень большой вклад в представляемую работу внесли A.B. Шацилло и Р.В. Веселовский. С огромной признательностью я вспоминаю безвременно ушедшего В.А. Чмерева, бывшего мне надежной опорой и безотказным товарищем в ряде тяжелых маршрутов при выполнении исследований на территории Учуро-Майского района (УМР). Бесконечно жаль, что недолго удалось поработать вместе с Б.Г. Лутцом, чьи мудрость, опыт, юмор, жизненная философия до сих пор оказывают на меня значительное влияние. С середины 90-х годов прошлого века я работаю в тесном сотрудничестве с французскими коллегами из Парижского Института физики Земли, в первую очередь с И. Галле и В. Куртийо. Я уверен, что только благодаря их поддержке я остался работать в науке. В значительной степени благодаря сотрудничеству с ними нам удалось вывести наши исследования на мировой уровень. Список людей, которым я хотел бы выразить благодарность, несоизмерим с размерами автореферата. Тем не менее, я не могу не упомянуть нескольких из них, кому я особенно благодарен за профессиональную помощь и моральную поддержку - это М.А. Семихатов, П.Ю. Петров, А.К. Худолей, A.B. Прокопьев, А.Д. Гвишиани, Линда Элкин-Тантон, Валериан Бахтадзе, Тед Эванс и Дэвид Эванс. На различных этапах своего выполнения работа поддерживалась Российским Фондом Фундаментальных Исследований, Международным научным фондом (Фонд Сороса), Программами фундаментальных исследований ОНЗ РАН, грантами INTAS, NSF, Министерства Образования и Науки Российской федерации.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Часть 1. РАЗРАБОТКА ШКАЛЫ МАГНИТНОЙ ПОЛЯРНОСТИ РАННЕГО ПАЛЕОЗОЯ Во Введении подробно рассмотрена актуальность разработки Шкалы магнитной полярности, отмечено, что основным методом ее построения является магнитостратиграфическое исследование разрезов, максимально подробно запечатлевших в себе геологическую летопись рассматриваемых временных интервалов. Кратко описано состояние проблемы к началу настоящей работы, отмечен выдающийся вклад российских исследователей и, в первую очередь, А.Н. Храмова и его ближайших коллег в разработку шкалы магнитной полярности палеозоя. Объяснен выбор объектов исследований.
В главе 1 - Магнитная стратиграфия опорных разрезов нижнего палеозоя Сибирской платформы - представлены результаты магнитостратиграфических исследований практически всех основных опорных разрезов нижнего палеозоя Сибирской платформы (за исключением нижнекембрийских, представленных в третьей части работы). Средний и верхний кембрий изучен нами в разрезах, выходящих на поверхность в долинах рек Кулюмбэ (северо-запад СП), Хорбусуонка (северо-восток СП), Мая (юго-восток СП). Нижний ордовик - в разрезах рек Мойеро (север СП), Кулюмбэ, среднего течения реки Ангары (юг СП). Магнитная стратиграфия среднего ордовика изучалась нами по разрезам рек Мойеро и Кулюмбэ, среднего течения р. Лена (разрезы Кудрино, Половинка и др.) и среднего течения реки Ангары. Верхний ордовик был обследован в опорных разрезах правых притоков р. Подкаменная Тунгуска - рек Большая Нирунда и Столбовая. В качестве дополнения к проводимым исследованиям был изучен также ряд ордовикских разрезов из других регионов - Тувы (верхний ордовик), Тянь-Шаня (верхний ордовик), Восточно-Европейской платформы (лланвирн и лландейло). Дается детальное описание биостратиграфии и литологии разрезов, условий их образования, рассматривается вопрос о выборе наиболее благоприятных для палеомагнитных исследований литологических разностей, описывается методика отбора образцов и их магнитной чистки. Отмечается, что принципиальным вопросом при выборе и опробовании обнажений является строгая привязка образцов к свитам, биостратиграфическим зонам и региональным стратиграфическим горизонтам. Это требование обеспечивалось тем, что на ряде разрезов работы выполнялись в тесном контакте с биостратиграфами. В других случаях биостратиграфическая привязка осуществлялась на основе детальных классических описаний опорных разрезов (Каныгин и др., 1977, 1984, 1989, Розова, 1964, 1968; Шабанов и др., 1970; Савицкий и др., 1972; Тесаков и др., 1975; Мягкова и др.,1963, 1977; Огиенко, 1977; Розман, 1977; Москаленко и др., 1978 и др.). Важную роль в привязке изученных образцов к биостратиграфической и геохронологической шкалам играют геохимические исследования. Обнаружение нами аномалии 8С13 SPICE в разрезе Кулюмбэ позволило выполнить глобальную корреляцию этого разреза с важнейшими верхнекембрийскими разрезами мира. Поскольку для палеофауны сибирских разрезов характерна высокая степень эндемичности, значение этого результата трудно переоценить. По разрезу р. Сухарихи нами была получена одна из наиболее детальных в мире записей эволюции изотопного отношения 5С13 на границе докембрия и фанерозоя. В главе представлено подробное описание палеомагнетизма и магнитостратиграфии изученных разрезов, результатов магнитных чисток, выделения компонент намагниченности, распределений их направлений, обоснования их возраста. Для обоснования первичности или вторичности компонент использовался весь имеющийся в распоряжении современной палеомагнитологии арсенал методов, естественно, в тех рамках, которые определялись конкретной геологической ситуацией. В общей сложности из кембрийских и ордовикских разрезов было изучено более 5000 образцов, отобранных в десятках обнажений разных регионов. Это позволило получить детальную магнитостратиграфическую характеристику ряда важнейших опорных разрезов Сибирской платформы и перейти к обсуждению характера изменения полярности магнитного поля в раннем палеозое.
В главе 2 - Полярность магнитного поля раннего палеозоя - в контексте полученных и имеющихся мировых данных обсуждается полярность магнитного поля различных эпох раннего палеозоя.
В разделе 2.1. рассматриваются данные о характере изменения полярности геомагнитного поля лландейло, полученные нами на основе интерпретации магнитостратиграфических исследований разрезов р. Мойеро, р. Кулюмбэ, р. Столбовой, Половинка и Кудрино, а также данные по скандинавским разрезам Gulhogen и Hallekis (Trench and Torsvik, 1991) и наши магнито-стратиграфические результаты по разрезу у деревни Алексеевка (Ленинградская область). Во всех изученных разрезах мы видим существенное преобладание обратной полярности в нижних 2/3 лландейло, где, практически, не отмечается каких либо направлений прямой полярности, которые могли бы быть проинтерпретированы как первичные. Однако Торсвик и Тренч (1991) обнаружили в средней части лландейло один прямо намагниченный образец в разрезе Hallekis и несколько прямо намагниченных образцов, взятых с двух стратиграфических уровней в карьере Gullhogen. Поэтому, как и эти авторы, мы включаем интервал прямой полярности в сводную магнитостратиграфическую схему лландейло, отмечая, однако, вслед за ними, что новые исследования необходимы для подтверждения реальности его существования. Магнитостратиграфи-ческая запись, полученная по разрезу Кудрино, недвусмысленно указывает на присутствие в верхней части лландейло трех интервалов прямой полярности. Существование зон прямой полярности в верхней части лландейло также поддерживается данными по разрезам Мойеро, Половинка и Алексеевка. Независимо от того, было ли в конце лландейло таких интервалов три или больше, ясно, что этот период в истории магнитного поля Земли знаменуется завершением абсолютного преобладания обратной полярности, длившегося с конца тремадокского времени (Pavlov and Gallet, 1998), т.е., по крайней мере, 20-25 млн лет.
В разделе 2.2. отмечается, что уже первые наши детальные магнитостратиграфические исследования ордовика р. Мойеро свидетельствовали о крайне низкой, если не нулевой, частоте инверсий магнитного поля Земли в арениге и лланвирне (Gallet and Pavlov, 1996). Данные по лланвирну разреза р. Кулюмбэ, полностью подтверждали эту гипотезу (Pavlov and Gallet, 1998). (Позднее В.П. Родионов и Е.Л.Гуревич (2010) показали, что арениг р.Кулюмбэ также не содержит записи инверсий). Этот результат достаточно хорошо согласовывался с данными, полученными нашими скандинавскими коллегами, изучавшими магнитостратиграфию шведских ордовикских известняков (Vastergotland, Torsvik and Trench, 1991), что позволило нам выдвинуть гипотезу о существовании ранне-среднеордовикского суперхрона обратной полярности, в течение которого магнитное поле Земли практически не испытывало инверсий. В целом, результаты магнитостратиграфических исследований аренига и лланвирна Восточно-Европейской платформы (Torsvik et al„ 1995, Smethurst et al., 1998 и др.; Лубнина и др., 2003) - разрезы Oland, Oster-Gotland, Dalama, Jamtland, Vaster-Gotland, Scane, p. Тосна) - хорошо согласовывались с гипотезой суперхрона. В то же время в некоторых Восточно-Европейских разрезах этого возраста имелись отдельные указания на возможность существования в них прямо намагниченных зон. Учитывая крайне конденсированный характер европейских разрезов, наличие таких зон могло указывать на существование в течение аренига - лланвирна значительных интервалов прямой полярности, что могло привести либо к существенной корректировке гипотезы, либо даже к ее отклонению. Несмотря на явно недостаточную обоснованность существования таких зон (шумный палеомагнитный сигнал, крайне малое число образцов, единичные, несоответствующие друг другу стратиграфические уровни, возможность перемагничивания позднейшим полем), эти данные представляли определенный вызов гипотезе третьего фанерозойского суперхрона и требовали постановки дополнительных исследований. Эти исследования были про-
ведены нами на одном из лучших опорных разрезов юга Сибирской платформы, расположенном в среднем течении р. Ангары вблизи бывшей деревни Рожкова. Полученные результаты снова подтвердили абсолютное, если не полное преобладание обратной полярности на протяжении аренига и лланвирна.
В разделе 2,3. обсуждается полярность геомагнитного поля позднего кембрия и трема-дока. В настоящее время в мире подробно изучена магнитная стратиграфия трех важнейших опорных разрезов пограничных кембрийско-ордовикских отложений: разреза Black Mountain в Австралии (Ripperdan and Kirschvink, 1992), разреза Dayangcha в северо-восточном Китае (Rip-perdan et al., 1993) и разреза Кулюмбэ на Северо-Западе Сибирской платформы (Pavlov and Gal-let, 1998). Важные данные по магнитной стратиграфии тремадока - раннего аренига опубликованы также Янгом с соавторами (Yang et al., 2002), изучившими разрез Тангчан в Северном Китае. Полученная при изучении всех этих объектов информация может быть использована для построения сводного магнитостратиграфического разреза для переходного позднекембрийско -раннеордовикского интервала геологической истории. Необходимым условием для этого является установление надежной биостратиграфической корреляции названных разрезов, что, так или иначе, связано с решением ряда серьезных проблем стратиграфии, которые до сих пор являются предметом горячих дискуссий.
При построении сводного магнитостратиграфического разреза верхнего кембрия - нижнего ордовика мы опираемся на стратиграфическую основу, созданную трудами A.B. Розовой (1986) и C.B. Дубининой (2000), а также используем корреляцию разрезов Даянча и Блэк Маун-тин, предложенную Р. Рипперданом и Дж. Киршвинком. (Ripperdan and Kirschvink, 1992). Согласно предлагаемой схеме для ранней трети позднего кембрия была характерна частая смена полярности геомагнитного поля, в дальнейшем частота геомагнитных инверсий убывает, маг-нитополярные интервалы становятся длиннее. В течение тремадока происходит всего несколько инверсий. При этом значительной части тремадока отвечает длительный интервал прямой полярности.
В начале раздела 2.4. приводится обзор ранее выполненных магнитостратиграфических исследований среднего кембрия, подчеркивается выдающаяся роль сотрудников Палеомагнит-ной лаборатории ВНИГРИ в этих работах. Довольно большой объем подобных исследований был также выполнен в Австралии (Klootwijk, 1980), однако изученные там породы содержат неоднозначную и противоречивую палеомагнитную запись, интерпретация которой сталкивается с серьезными затруднениями. Известна только одна работа по Северной Америке (Elston and Bressler, 1977), в которой дана магнитостратиграфическая характеристика среднекембрийского разреза (песчаники Tapeats, Аризона). В этой работе, как и во многих других предыдущих исследованиях, магнитостратиграфические данные не привязаны к биостратиграфической зональности исследуемых разрезов, что существенно ограничивает возможности использования этих данных для построения современного макета шкалы магнитной полярности. Представляется, что работы, выполненные нами на опорных разрезах рек Кулюмбэ и Хорбусуонка, являются началом нового этапа в изучении магнитостратиграфии среднего кембрия, характеризующегося значительно большей детальностью и привязкой полученных данных к биостратиграфическим зонам. Еще раз подчеркнем, что наши работы опираются на результаты масштабных исследований магнитостратиграфии палеозоя Сибирской платформы, выполненных ранее сотрудниками Палеомагнитной лаборатории ВНИГРИ, и являются, фактически, их продолжением. К сожа-
лению, до настоящего времени в мире не существует ни одного другого среднекембрийского разреза, чья магнитная стратиграфия была бы изучена на сопоставимом уровне. Поэтому для составления макета среднекембрийской части магнитостратиграфической шкалы нижнего палеозоя мы можем в настоящий момент привлекать только данные, полученные по разрезам Ку-люмбэ и Хорбусуонки. Запись магнитной полярности, полученная по этим разрезам, "покрывает" практически все биостратиграфические зоны, что позволяет получить достаточно полный сводный магнитостратиграфический разрез. В сотрудничестве с Астробиологическим центром Калифорнийского Университета нами был установлен характер изменения 5С13 в обоих изученных разрезах (Kuchinsky et al., 2005). С использованием этих данных было показано, что магнитостратиграфическая запись разреза р. Хорбусуонка должна помещаться в сводном разрезе после небольшого перерыва выше магнитостратиграфической записи разреза р.Кулюмбэ. Этот вывод имеет большое значение для оценки частоты инверсий геомагнитного поля в среднем кембрии. В заключение раздела отмечается, что результаты последующих исследований среднего кембрия разреза р. Мая (Pavlov et al., 2008) отлично согласуются с магнитостратигра-фическими данными, полученными по разрезам Кулюмбе и Хорбусуонка.
В разделе 2.5. обсуждается полярность геомагнитного поля карадока и ашгилла. Изученные нами опорные разрезы верхнего ордовика СП (чертовский, баксанский, нирундинский, долборский горизонты), расположенные в долинах р. Подкаменная Тунгуска и ее притоков рек Б. Нирунда, Чунку, Столбовая, оказались практически полностью перемагничены траппами, широко распространенными в регионе. Породы долборского горизонта, отвечающего нижнему ашгиллу, были опробованы нами в долине р. Правый Мойерокан (приток р. Мойеро), где примерно в трети образцов удалось зафиксировать присутствие древней компоненты, имевшей во всех случаях нормальную полярность. Чертовский горизонт, отвечающий нижнему карадоку, был изучен в разрезах долин рек Лены (Кудрино) и Ангары (Рожкова). К сожалению, перечисленными разрезами практически ограничивается список верхнеордовикских разрезов Сибирской платформы, имеющих в той или иной степени надежную биостратиграфическую характеристику. В ряде магнитостратиграфических исследований (Храмов и др., 1974; Torsvik et al., 1995) прошлых лет в качестве верхнеордовикских рассматриваются породы макаровской свиты и коррелируемые с ними отложения среднего и верхнего течения р. Лены. Однако, как указывают авторы монографии (Каныгин и др., 1989), палеонтологически обоснованных отложений ордовика выше чертовского уровня в Ленской фациальной области не установлено. Таким образом, "верхнеордовикские" магнитостратиграфические данные из этого региона не могут быть использованы для разработки шкалы магнитной полярности. Несколько лет назад в верхнеордовикских красноцветах краснокаменской свиты, обнажающейся в нижнем течении р. Нюя, были обнаружены (Berger et al., 2007) конодонты, которые ограничивают возраст свиты поздним карадоком - ашгиллом. Опробование краснокаменской свиты на разных стратиграфических уровнях показало, что ее породы намагничены исключительно в прямой полярности (Powermann et al., 2013). Отметим, что сохранившихся осадочных разрезов верхнего ордовика в мире крайне мало. Одним из таких уникальных объектов является разрез Хонделен в западной части Тувы. Магнитостратиграфическая запись, обнаруженная нами в этом разрезе, характеризуется исключительно прямой полярностью. Важное значение для изучения полярности геомагнитного поля в позднем ордовике имеют результаты палеомагнитных исследований верхнего ордовика отложений Северного Тянь-Шаня, выполненных при нашем участии (Bazhenov et al., 2003).
Данные по ашгнльскнм породам региона поддерживают вывод, вытекающий из анализа сибирских и тувинских данных о существенном преобладании в ашгилле нормальной полярности, а данные по верхнему карадоку дополняют и усиливают вывод о том, что геомагнитное поле ка-радока характеризовалось относительно частой сменой полярности. Анализ имеющихся данных указывает на то, что карадокское время начинается эпохой прямой полярности, вслед за которой идет чередование нескольких периодов прямой и обратной полярности, с возможным преобладанием нормальной полярности. В течение позднего карадока поле также несколько раз меняет свою полярность. В общей сложности в течение карадока произошло не менее 15-17 инверсий геомагнитного поля. В последующие несколько миллионов лет вплоть до конца ордовикского периода существенно преобладало поле прямой полярности. Установление этого интервала прямой полярности произошло либо с началом ашгиллского времени, либо в самом конце карадока.
Данные, полученные нами в ходе многолетних исследований магнитной стратиграфии опорных разрезов нижнего палеозоя, а также результаты наших коллег, опубликованные в последние годы, позволяют предложить новый макет Шкалы геомагнитной полярности раннего палеозоя. Его описанию посвящена Глава 3. Предлагаемый Макет (рис. 1) отражает существенное (по сравнению с ранее опубликованными шкалами) развитие наших представлений о характере изменения полярности геомагнитного поля в интервале геологической истории между -550 и -440 млн лет назад. В качестве геохронологической основы нашей Шкалы мы выбираем Шкалу Геологического времени в версии 2012 г. (втасует й а1., 2012), которая является самым полным и обоснованным обобщением геохронологической информации, накопленной человечеством к настоящему времени. Выбор стратиграфической основы не так очевиден. В начальной части главы приводятся доводы в пользу использования традиционных (а не новейших) стратиграфических подразделений, т.е. тех стратиграфических подразделений, которые широко использовались при подготовке геологических карт и биостратиграфических описаний, на которые мы опирались при изучении опорных разрезов. При построении макета Шкалы магнитной полярности раннего палеозоя мы не могли пройти мимо дискуссионного вопроса о нижней границе палеозоя (Розанов и др., 1997). Здесь, так же следуя принципу здорового консерватизма, мы предпочитаем исходить из точки зрения большинства отечественных биостра-тиграфов, проводящих эту границу в основании томмотского яруса. Описание предлагаемого макета Шкалы Магнитной полярности раннего палеозоя мы начинаем с позднейшего эдиака-рия. Полученные на настоящий момент данные (Попов и Храмов, 2007; МееЛ й а1., 2013; Федорова и др., 2013, 8Ьа15П1о й а!., 2014) вполне определенно указывают на возбужденное состояние геомагнитного поля в это время с очень высокой частотой геомагнитных инверсий. В породах, формирование которых происходило вслед за этим в немакит-далдынское, томмотское и атдабанское время, мы наблюдаем повсеместно аномальную палеомагнитную запись (см. напр., АЬга]еуксЬ й а1., 2010). Эта запись, по всей видимости, является свидетельством аномального состояния геомагнитного поля, последовавшего вслед за резким возрастанием частоты геомагнитных инверсий в позднем эдиакарии и отражающего, возможно, единый процесс "сваливания" в динамо-катастрофу. О том, что собой представляло геомагнитное поле вблизи границы докембрия и кембрия и на протяжении значительной части нижнего кембрия, в настоящий момент мы можем только догадываться.
Верхний кембрий Ма --499
I и
-510
Г * < —
521
Силур
Суперхрон "Мойеро"
Прямая ^^^ полярность
Обратная полярность
.«,■, Аномальный интервал
__ Очень частая —— смена полярности
Ма -443.7
ё .1 а
:= и
I '
5 °
Я
М о
450.5
-458.4
О 2
-485.4
1
525 550
О 2
Средний кембрий
-499
Рис. 1. Макет шкалы магнитной полярности раннего палеозоя
По всей видимости, оно временами сильно отличалось от поля центрального осевого диполя, обладало крайне низкой напряженностью, при этом вклад недипольных компонент был значительным, если не преобладающим. Существенной характеристикой этого поля было, возможно, наличие инвертирующего близэкваториального диполя. Выход из этого состояния наметился только в тойонское время, вслед за которым мы уверенно фиксируем среднекем-брийский интервал повышенной частоты инверсий. В эту эпоху она составляла не менее 6-8 инверсий за 1 млн лет и была, вероятно, наибольшей в фанерозое. Существование симметрии в
частоте инверсий при входе и выходе из аномального состояния служит еще одним доводом в пользу того, что особенности геомагнитного поля, наблюдаемые на протяжении длительного периода от позднего эдиакария до среднего кембрия, являются отражением единого процесса, происходившего в глубинных оболочках планеты на границе докембрия и фанерозоя. Трудно не обратить внимание, что именно в самом конце эдиакария происходит формирование Гондва-ны - одного из крупнейших суперконтинентов в истории Земли, Мы можем предположить, что отмирание зон субдукции, связанное с образованием этого суперконтинента, могло привести к отрыву многочисленных слэбов с формированием последующих мантийных лавин, падавших на границу ядро-мантия и приводивших к резкому и крайне неравномерному перераспределению теплового потока, проходящего через эту границу. Как следует из многочисленных результатов компьютерного моделирования, опубликованных в последнее время (см. напр., Oison et al., 2010), такое перераспределение теплового потока могло привезти к существенному изменению работы геодинамо вплоть до полного его разрушения. Отметим, что мы не настаиваем на этом механизме, но только приводим его в качестве примера возможного объяснения. К концу среднего кембрия и вплоть до конца тремадока частота инверсий падает, составляя три-четыре инверсии за 1 млн лет в позднем кембрии и менее одной инверсии за 1 млн лет - в тремадоке. В непосредственной близости к границе тремадока и аренига происходит "выключение" инверсионного механизма, и вплоть до середины лландейло на 15-20 млн лет устанавливается длительная эпоха без геомагнитных инверсий - наступает Ордовикский суперхрон обратной полярности (суперхрон "Мойеро" - (Pavlov and Gallet, 2006)). Даже если внутри этого промежутка времени имели место кратковременные возвращения к прямой полярности, на возможность существования которых не очень уверенно указывают некоторые данные по скандинавским разрезам, подавляющее преобладание обратной полярности в это время вполне очевидно. Наши результаты не поддерживают гипотезу двойного суперхрона (Algeo, 1996), которая предполагала, что вслед за раннеордовикским суперхроном обратной полярности следует сопоставимый по длительности суперхрон прямой полярности. Напротив, мы видим, что вслед за завершением суперхрона Мойеро в позднем лландейло и на протяжении карадока имеет место, по крайней мере, несколько смен полярности геомагнитного поля, т.е. поле, очевидно, возвращается в инверсионный режим. При этом, однако, вывод Алгео имеет под собой определенные основания, в том смысле, что в целом, по верхнему ордовику прямая полярность действительно преобладает. При этом ашгилл, в отличие от карадока, по нашим данным характеризуется исключительно прямой полярностью. Дальнейшие исследования покажут, продолжается ли в силур ашгилль-ский интервал прямой полярности. Если это в самом деле окажется так, тогда, принимая во внимание длительность ашгилла (около 7 млн лет), действительно можно будет говорить о сближенных во времени суперхронах обратной и прямой полярности. В этом случае, однако, будет наблюдаться не двойной суперхрон Algeo, а два суперхрона, разделенных относительно непродолжительным инверсионным интервалом. В завершающей части главы обсуждаются сходства и различия предлагаемого макета шкалы магнитной полярности раннего палеозоя с ранее предлагавшимися шкалами (Храмов и др., 1982; Opdyke and Channel, 1996; Храмов и Шкатова, 2000).
Часть 2. ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ ДОКЕМБРИЙСКИХ ПОРОД СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ И ПРОБЛЕМА ПРОТЕРОЗОЙСКИХ СУПЕРКОНТИНЕНТОВ
В этой части представляются основные результаты, полученные в ходе палеомагнитных исследований мезо - и неопротерозойских пород различных регионов Сибирской платформы, и рассматриваются некоторые тектонические следствия этих результатов в контексте проблемы докембрийских суперконтинентов.
В Главе 1 - Суперконтиненты в истории Земли - описывается актуальность проблемы суперконтинентов, отмечается, что эта проблема занимает центральную позицию в изучении земной планетарной системы. Дается краткий обзор истории суперконтинентов, отмечается, что обобщая имеющиеся представления, можно выстроить следующую последовательность суперконтинентов на протяжении существования нашей планеты: позднеархейский-палеопротерозойский суперконтинент (2.7-2.0 млрд лет назад) - Колумбия (2.1-1.2 млрд лет назад) - Родиния (1.1-0.7 млрд лет назад) - (Паннотия (0.6 млрд лет назад)?) - Пангея (0.4-0.2 млрд лет назад) - будущий суперконтинент Амазия (Пангея-Ультима). Этот ряд практически совпадает с суперконтинентальной последовательностью предлагавшейся Хаиным и Божко (Пангея 0 - Пангея III, (Ханн и Божко, 1988)), Сорохтиным и Ушаковым (Моногея-Мегагея-Мезогея-Пангея, (Сорохтин и Ушаков, 2002)). Приводится обзор представлений о механизмах образования суперконтинентов и о возможных закономерностях в процессах их формирования и распада. Рассматриваются модели и взгляды Лобковского с соавторами (1995, 2004), Сорохтина и Ушакова (2002), Трубицына с соавторами (2000, 2001, 2005), Condie, 2000, Hager et al., 1985, Gurnis, 1988 и др. и делается вывод о том, что определение длительности стабильного существования суперконтинентов, их конфигурации, времени формирования и распада может дать существенные ограничения для выбора наиболее адекватного механизма, описывающего суперконтинентальный процесс, и для оценки его параметров. Решение этих задач невозможно без привлечения палеомагнитного метода, поскольку последний является единственным геолого-геофизическим методом, дающим численные ограничения на палеогеографическое положение континентов, их дрейф и их взаимное положение.
Глава 2. Палеомагнетизм средне- и верхнерифейских пород Учуро-Майского района и проблема суперконтинента Родиния
В разделе 2.1. отмечается, что к середине 2000-х годов гипотеза существования суперконтинента Родиния превратилась, по сути дела, в историко-геологическую и тектоническую парадигму, с позиций которой объясняются все важнейшие события позднепротерозойской и раннепалеозойской истории. Однако при всей привлекательности этой гипотезы нельзя не признать, что ее обоснование не является достаточно твердым. Особенно ярко это проявлялось на примере Сибири, где предложенные геологические папеореконструкции прямо противоречили друг другу, а палеомагнитные определения, удовлетворяющие современным требованиям, были крайне малочисленны. При этом обоснованное подтверждение или опровержение вхождения Сибири в состав Родинии было бы крайне важно для доказательства ее существования. "Ядром" этой проблемы является вопрос о том, входили ли Сибирь и Лаврентия в протерозое в состав единого континента, и, если да, то каково было их взаимное положение. К началу 2000-ых годов было предложено несколько в той или иной мере обоснованных альтернативных реконструкций, описывающих взаимное положение рассматриваемых континентальных блоков в позднем протерозое. Прямым и естественным путем тестирования этих реконструкций является
сравнение палеомагнитных результатов, полученных по одновозрастным позднепротерозой-ским объектам Северо-Американского и Сибирского кратонов, формировавшихся в течение предполагаемого времени существования Родинии. По Северо-Американскому кратону такие данные уже имелись. Нашей задачей было получение соответствующих палеомагнитных полюсов по Сибирской платформе.
В разделе 2.2. объясняется выбор Учуро-Майский разреза рифея в качестве объекта исследований, дается геологическая характеристика разреза, подробно описываются стратиграфия и литология слагающих его свит и серий, а также рассматриваются имеющиеся ограничения на их возраст. Отмечается, что нами было получено одно из первых надежных определений возраста позднепротерозойских силлов (942±19 млн лет , Sm-Nd метод, изохро-на), которое привело к решительной переоценке истории формирования Учуро-Майского разреза, доказало существование перерыва длительностью почти 400 млн лет в его геологической летописи.
В разделе 2.3. представлены результаты детальных палеомагнитных исследований осадочных пород малгинской, кумахинской, мильконской, нельканской, игниканской, кандыкской и усть-кирбинской свит и базитов, формирующих позднепротерозойские силлы. Описывается магнитная минералогия изученных пород, компонентный состав естественной остаточной намагниченности, описываются полученные векторные распределения, дается обоснование первичности выделенных характеристических компонент намагниченности, рассчитываются соответствующие палеомагнитные полюсы, оценивается их надежность.
В разделе 2.4. обсуждаются палеомагнитные полюсы СП и Лаврентии конца мезопроте-розоя - начала неопротерозоя, рассмотривается вопрос об оптимальной степени осреднения полюсов, а также проблема выбора полярности соответствующих палеомагнитных направлений. Полученные нами результаты (Shatsillo et al., 2005, 2006) показывают, что из двух возможных опций выбора полярности наиболее обоснованной представляется та, которая соответствует "индоокеанскому" тренду мезо-неопротерозойских полюсов Сибири.
В разделе 2.5. рассмотрены различные (в зависимости от выбора опции полярности) варианты взаимного положения Сибири и Лаврентии в интервале времени между ~1100 и -950 млн лет назад. Показано, что при выборе наиболее обоснованных опций полярности, не вступая в противоречие с палеомагнитными данными, Сибирский кратон легко может быть совмещен с северной частью Лаврентии, как это предлагается в большинстве реконструкций Родинии (Hoffman, 1991; Dalziel, 1991; Torsvik et al., 1996). Однако это может быть сделано только с одним существенным уточнением: наши результаты указывают на то, что Сибирская платформа должна быть совмещена с северной Лаврентией своей южной, а не северной стороной, как это предлагается в вышеупомянутых работах. Этот вывод отлично согласуется с реконструкциями Фроста с соавторами и Рэйнберда с соавторами, опиравшихся в своих выводах на результаты геологических исследований (Frost et al., 1998; Rainbird et al., 1998). Анализ изотопных данных, полученных в последние годы, также поддерживает предлагаемую реконструкцию взаимного положения Сибирской платформы и Лаврентии (Gladkochub et al., 2006; Khudoley et al., 2007). В эту реконструкцию замечательно укладывается гипотеза примыкания Восточной Гондваны к западным (в современных координатах) территориям Лаврентии (Powell et al., 1988). При этом палеомагнитные полюсы Лаврентии, Сибири и Восточной Гондваны для интервала времени (1050-1100) - (950-1000) млн лет назад попадают в одну и ту же область земного шара, а соот-
ветствующие участки APWP Сибири и Лаврентии практически идеально повторяют друг друга. Таким образом, палеомагнитные данные, имеющиеся на настоящий момент для Лаврентии, Восточной Гондваны и Сибири, вполне определенно поддерживают гипотезу о существовании позднепротерозойского суперконтинента Родиния.
В разделе 2.6. рассматривается вопрос о степени неопределенности предлагаемых реконструкций. Делается вывод, что текущее состояние докембрийской палеомагнитной базы данных таково, что в большинстве случаев постановка задачи о поиске единственного решения представляется преждевременной. Представляется также, что в настоящий момент в результате наших интерпретаций мы должны стремиться не к получению единственного решения, а к ограничению числа возможных вариантов. Применительно к проблеме соотношения СП и Лаврентии на границе мезо- и неопротерозоя такой подход приводит к построению некоторой простой иерархии задач, состоящей в том, что сначала необходимо решить вопрос о принципиальной возможности вхождения этих кратонов в состав единого суперконтинента и получить ограничения на генеральные характеристики их взаимного положения (задача первого ранга), и только после этого пытаться определить более тонкие детали их взаимного положения (задача второго ранга). Задача первого ранга соответствует в первом приближении линейному масштабу тысяча - несколько тысяч километров, задача второго ранга — масштабу пятьсот-полторы тысячи километров. Полученные нами данные позволяют достаточно уверенно решить задачу первого ранга. При попытке же решить задачу второго ранга, состоящую в более детальном и точном определении взаимного положения Сибирской платформы и Лаврентии, различия в выборках и возрастных оценках, используемых разными авторами, начинают уже играть заметную роль, приводя к различающимся модификациям по сути дела одной и той же реконструкции. Важно отметить, что в принципиальном отношении (на уровне задачи первого ранга) эти реконструкции дают одно и то же решение. Выполненные исследования позволяют сделать следующий основной вывод: полученные для СП палеомагнитные данные для интервала времени 1050-950 млн лет назад могут быть согласованы с соответствующими данными по Лаврентии в рамках гипотезы единого мезо-неопротерозойского континента Родиния. При этом в составе этого суперконтинента Сибирь должна быть обращена к северным (в современной системе координат) территориям Лаврентии своей южной или юго-восточной стороной.
Глава 3. Палеомагнетизм мезопротерозоя Анабарского поднятия и Учуро -Майского района и проблема трансдокембрийского суперконтинента
В разделе 3.1. отмечается, что имеются серьезные основания полагать (см. напр. Zhao et al., 2002), что на протяжении времени более 1 млрд лет существовала достаточно устойчивая предродиниевская мегаструктура (трансдокембрийский суперконтинент), объединявшая в себе, по крайней мере, континенты северной группы, которая пережила распад палеопротерозойского суперконтинента Колумбия и явилась ядром, вокруг которого в конце мезопротерозоя произошло формирование Родинии. Палеомагнитные данные по древним кратонным блокам, входившим в состав этого гипотетического суперконтинента могут подтвердить или опровергнуть сам факт его существования и наложить существенные ограничения на его конфигурацию. Между тем, число таких данных для СП крайне мало и ограниченно единичными надежными определениями (Ernst et al., 2000; Диденко и Водовозов, 2004, 2005; Didenko et al., 2009). Результаты, представленные в настоящей главе, позволяют нарастить мезопротерозойскую базу сибирских
палеомагнитных данных и на этой основе рассмотреть, насколько имеющаяся палеомагнитная информация согласуется с гипотезой трансдокембрийского суперконтинента.
В разделе 3.2. обосновывается выбор объектов исследований (рифейские осадочные и магматические комплексы Анабарского поднятия и нижней части Учуро-Майского гипостратотипа рифея), описываются их состав, стратиграфия, литология, характер залегания и имеющиеся возрастные ограничения.
В разделе 3.3. описываются данные, полученные при изучении палеомагнетизма мез-опротерозоя Северного и Западного склонов Анабарского поднятия. В пределах этих регионов вдоль долин рек Фомич, Котуйкан, Котуй и их притоков изучен интрузивный магматический комплекс, представленный дайками и силлами основного, местами субщелочного состава. Изученные породы содержат простую палеомагнитную запись, в них легко выделяется характеристическая намагниченность, в пользу первичности которой говорит комплекс данных, а именно: (а) положительный результат теста контакта; (б) наличие двух противоположно направленных компонент намагниченности; (в) выдержанность выделенных компонент на значительном расстоянии; (г) наличие зерен титаномагнетита со структурами высокотемпературного окисления, что указывает на вероятную термоостаточную намагниченность этих зерен; (д) отличие полученного полюса интрузивных тел от более молодых полюсов Сибирской платформы и др. Среди изученных рифейских отложений только (преимущественно красноцветные) породы бур-дурской и котуйканской свит содержат четкий палеомагнитный сигнал. Эти свиты были изучены нами в ряде обнажений, разнесенных на расстояние до нескольких десятков километров. Древняя высокотемпературная характеристическая компонента определяется в них без каких-либо проблем. В пользу того, что эта компонента образовалась во время или вскоре после образования несущих ее пород, говорят следующие факты: (а) выдержанность направлений на больших расстояниях; (б) присутствие почти антиполярных векторов прямой и обратной полярности; (в) отличие рассчитанных полюсов от более молодых полюсов СП и относительная близость к полюсам близкого возраста; (г) независимость выделенного направления от магнитной минералогии. Согласованность (но не совпадение!) палеомагнитных направлений, определенных в анабарских интрузиях, бурдурской и котуйканской свитах, также поддерживает вывод о первичности выделенных древних компонент.
В разделе 3.4. описывается палеомагнетизм пород нижнерифейских свит УМР (гонам-ской, омахтинской, эннинской (кондерской), вскрытых в многочисленных обнажениях вдоль долин рек Мулам, Идюм, Алгама, Гонам, Учур, Б. Аим и Аим. Несмотря на преобладающее низкое качество палеомагнитного сигнала, в образцах терригенной гонамской свиты и в ограниченном числе образцов карбонатной омахтинской свиты удается выделить и рассчитать характеристическую компоненту намагниченности. В пользу того, что эта компонента образовалась во время или вскоре после формирования рассматриваемых пород, имеются следующие указания: (а) направление этой компоненты выдерживается от разреза к разрезу на расстоянии более 150 км; (б) компонента имеет две полярности, тест обращения положителен; (в) соответствующий полюс отличается от более молодых полюсов Сибирской платформы. Породы омахтинской свиты при этом часто содержат целый спектр метахронных компонент, возникновение которых мы связываем с последующими эпизодами локального или регионального пере-магничивания. Изученные породы эннинской свиты не содержат древних компонент намагниченности, а в двух из четырех изученных обнажений алевролитов кондерской свиты уверенно
выделяется высокотемпературная характеристическая компонента. Указаниями на вероятную первичность этой компоненты следует считать: (а) выдержанность направления компоненты намагниченности в удаленных обнажениях; (б) наличие антиподальных векторов намагниченности прямой и обратной полярности (тест обращения положительный), а также (в) отличие рассчитанного полюса от более молодых полюсов Сибири.
В первой части раздела 3.5. производится оценка надежности палеомагнитных полюсов, рассчитанных по выделенным компонентам намагниченности. Отмечается, что наименее надежными из них являются полюсы омахтинской (компонента ОМ-В) и котуйканской свит (с параметром надежности Ван-дер-Ву Q=3), наиболее надежными - полюсы интрузий Анабара (Q=7). Рассматриваются основные тенденции смещения полученных и ранее опубликованных палеомагнитных полюсов Алданского и Анабарского блоков Сибирской платформы в интервале времени -1900 - 1000 млн лет. Отмечается, что палеомагнитные полюсы Алданского блока образуют два отчетливо выраженных тренда. Первый, наиболее древний из них, начинается из области расположения полюсов, полученных по породам фундамента Алданского щита и аки-тканской серии (возраст 1.9-1.8 млрд лет назад, см. (Павлов, 2006; Didenko et al., 2009), и продолжается к полюсу кондерской свиты. Наши данные поддерживают мнение Нужнова (1967) и Потапова с соавторами (1974), что эту свиту следует относить к верхам учурской серии. Далее, считая Учуро-Майский разрез более или менее непрерывным, логично было бы протянуть кривую КМП к керпыльским полюсам -тоттинскому (Павлов, 1992) и малгинскому (Павлов и др., 2002), начинающим следующий ярко выраженный тренд полюсов. Однако этому препятствуют три обстоятельства: 1) расстояние между кондёрским и тоттинским полюсами кажется несопоставимым с предполагаемым различием их возрастов; 2) имеются послеомахтинские, но до-керпыльские полюсы метахронных компонент, выделенных в породах учурской серии, которые не вписываются в эту схему; 3) имеется массив анабарских полюсов, противоречащий этой схеме, но согласующийся с вышеназванными полюсами метахронных компонент. Эти соображения указывают на существование в сибирской кривой КМП петли, соответствующей интервалу 1300-1600 млн лет. Эта петля должна вернуться к началу второго, уже достаточно хорошо установленного тренда кривой КМП, отвечающего интервалу от тоттинского времени (-11001050 млн лет) до времени формирования уйской серии и позднепротерозойских интрузий УМР (950-1000 млн лет). Существование этой петли поддерживается нашими данными по осадочным породам (бурдурская и котуйканская свиты) и субвулканическим интрузиям северного и западного склонов Анабарского поднятия, а также результатами Вингэйта с соавторами (Win-gate et al., 2009) по силлу Кютюнгде (1473±24 млн лет), изученному на Оленекском поднятии. Объединяя данные, полученные по Алданскому и Анабарскому блокам, и внося поправку за раскрытие Вилюйской рифтовой системы (Pavlov et al., 2007), мы получаем следующую предварительную схему, описывающую палео-мезопротерозойскую кажущуюся миграцию южного (в индоокеанской опции полярности) полюса Сибирской платформы. Кривая начинается в северных приэкваториальных широтах вблизи 280° в.д. Практически точное совпадение трех полюсов, полученных по породам фундамента Алданского и Анабарского блоков, позволяет уверенно фиксировать прохождение кривой в этой области. Далее кривая продолжается через полюсы чайской свиты, шумихинских гранитоидов (Диденко и др., 2004), гонамской и омахтинской свит и уходит к полюсам кондерской свиты, алданских интрузий (Камышева, 1971; Эрнст и др., 2001 ) и компоненты «От-А». Здесь завершается сегмент, отвечающий интервалу време-
ни 1900-1600 млн лет. Затем кривая образует петлю и последовательно проходит через полюсы рифейских осадочных пород анабарского рифея, полюсы даек и силлов Северного и Западного Прианабарья, даек долины реки Куонамка. Конец этого участка, маркируемый полюсами чи-эресской дайки и дебенгдинской свиты (Иосифиди, 1986; Ernst et al., 2000), находится относительно недалеко от полюса тоттинской свиты, что позволяет связать отрезки кривых кажущейся миграции полюса Анабарского и Алданского блоков и подвести синтетическую кривую к началу неопротерозойского тренда Сибири. К сожалению, современное состояние палеомагнитной и геохронологической изученности мезопротерозоя Сибирской платформы таково, что имеющиеся данные не исключают возможности существования альтернативных версий мезопротеро-зойского сегмента кривой кажущейся миграции полюса. Наиболее существенное различие этих версий определяется выбором того или иного варианта возрастных соотношений рифейских пород Анабарского поднятия и учурской серии УМР. Присутствие в породах учурской серии метахронных компонент, чьи палеомагнитные полюсы попадают в область расположения па-леомагнитных полюсов Анабарского рифея, свидетельствует в пользу более древнего возраста Учуро-Майских толщ, что и определяет выбор нами описанного выше варианта.
В разделе 3.6. рассмотрены основные черты миграции папеомагнитного полюса Лаврентии в протерозое, выполнены сопоставление взглядов по этому вопросу и компиляция соответствующих палеомагнитных данных. Проведенный анализ показывает, что построение сколько-нибудь детальной кривой кажущейся миграции полюса для протерозоя Лаврентии на настоящий момент не представляется возможным. В то же время уже имеющиеся данные позволяют дать описание генерального тренда в перемещении палеомагнитного полюса Лаврентии в протерозое, что само по себе уже может быть использовано для решения ряда важных тектонических задач, например, для тестирования гипотезы трансдокембрийского суперконтинента. Этот тренд проявляется через последовательность 19 отобранных нами палеомагнитных полюсов протерозоя Лаврентии, на основе которых построена используемая нами кривая.
В разделе 3.7. выполняется сравнение кривых, отображающих основные черты миграции палеомагнитного полюса Лаврентии с аналогичной сибирской кривой для интервала времени 1.9-0.9 млрд лет. Сравнение показывает, что эти кривые возможно согласовать при условии, что палеомагнитные полюсы Сибири будут взяты с использованием «индоокеанской» опции полярности палеомагнитных направлений. Возможность такого выбора для Сибири поддерживается результатами, полученными по позднему докембрию Сибирской платформы (Павлов и др., 2002; Метелкин и др., 2005; Shatsillo et al., 2005, 2006). Генеральная согласованность кривых КМП Сибири и Лаврентии (рис. 2) указывает на согласованность движения этих крато-нов на протяжении всего мезопротерозоя, что является свидетельством того, что в течение всего этого времени они входили в состав единой континентальной массы (суперкратона). Последнее, впрочем, не исключает возможности некоторых, относительно мелкомасштабных смешений Сибири и Лаврентии в рамках суперкратона, что, наряду с другими причинами, может объяснять неидеальное совпадение соответствующих сегментов кривых КМП. Полюс Эйлера, наилучшим образом совмещающий кривую КМП Сибири с кривой Лаврентии в современных ее координатах, расположен в районе 75° с.ш., 105° в.д., угол поворота составляет около 160° против часовой стрелки. Интересно отметить, что этот полюс близок к таковым, предложенным ранее в работах (Павлов и др., 2002; Диденко и др., 2005; Evans and Mitchell, 2011) для совмещения Сибири и Лаврентии в конце мезо-начапе неопротерозоя и в конце палеопротерозоя.
Близость первых двух уже отмечалась в работе (Диденко и др., 2005) как указание на то, что Сибирь и Лаврентия на протяжении значительной части протерозоя, входя в состав единого континентального агломерата сохраняли свое относительное положение. Наш результат, опирающийся в значительной степени на новые мезопротерозойские данные, значительно усиливает этот вывод.
Рис. 2. Генеральная согласованность позднепа-леопротерозойских, мезо-протерозойских и ранне-неопротерозойских палео-магнитных полюсов Сибири (красный цвет - ангаро-анабарские полюсы, розовый - алданские) и Лаврентии (показаны желтым цветом). Латинскими буквами отмечены названия полюсов, цифрами — их возраст в миллионах лет
Глава 4. Палеомагнетизм верхнерифейских отложений Туруханского и Оленекского поднятий и Удинского Присаянья и дрейф Сибирской платформы в неопротерозое В разделе 4.1. приводится обзор ранее выполненных палеомагнитных исследований верхнего рифея Сибири, подчеркивается выдающийся вклад в изучение палеомагнетизма неопротерозоя Сибири сотрудников лаборатории А.Н. Храмова (ВНИГРИ), а также их коллег из других институтов - В.П. Апарина, А.Я. Власова, В.Ф. Давыдова, K.M. Константинова, А.Я. Кравчинского, Д.В. Метелкина. Отмечается, что, несмотря на то, что история изучения палеомагнетизма верхнего рифея Сибирской платформы насчитывает уже несколько десятилетий, вопрос о положении палеомагнитных полюсов позднего докембрия остается одной из нерешенных проблем сибирской палеомагнитологии.
В разделе 4.2. описывается географическое положение, дается геологическая характеристика объектов исследований, обсуждается их возраст. В пределах Туруханского поднятия нами изучены терригенные и карбонатные отложения деревнинской и мироедихинской свит, опробованные в серии обнажений, расположенных в долинах рек Н.Тунгуска, Сухая Тунгуска, Каменная, Мироедиха и др. На территории Оленекского поднятия
в долине среднего течения р. Хорбусуонка изучены песчаники, алевролиты и строматолитовые доломиты верхнехайпахской подсвиты. В Удинском Присаянье в береговых обнажениях р. Уда изучены красноцветные разности терригенной карагасской серии (преимущественно, тагульская свита). Кроме того, в ряде обнажений, расположенных по обоим берегам р. Уды между устьями Сухой Речки и р. Ярмы, опробован шток базитов нерсинского комплекса.
В разделе 4.3. представлены результаты палеомагнитного анализа изученных объектов и рассматривается возраст выделенных компонент намагниченности. Туруханское поднятие. Стабильная древняя компонента намагниченности уверенно выделяется в породах деревнинской свиты. Направления этой компоненты согласуются между удаленными обнажениями, тест складки дает положительный результат. После поправки за открытие Вилюйской рифтовой системы рассчитанный палеомагнитный полюс ложится в непосредственной близости от палеомагнитного полюса близкой по возрасту лахандинской серии УМР. Все это указывает на то, что выделенная компонента сформировалась во время или вскоре после формирования деревнинской свиты. Биполярная стабильная компонента намагниченности выделена в двух обнажениях мироедихинской свиты - в долине р. Мироедиха и на правом берегу Енисея, ниже устья последней. Положительные результаты тестов складок и обращения, а также отличие соответствующего палеомагнитного полюса от известных более молодых полюсов Сибирской платформы указывают на то, что возраст выделенной компоненты близок к возрасту мироедихинской свиты. Оленекское поднятие. Наличие направлений прямой и обратной полярности, при положительном результате теста обращения, выдержанность направлений на изученной территории, их независимость от магнитной минералогии и отличие рассчитанного полюса от более молодых полюсов Сибирской платформы - все это дает основания полагать, что характеристическая намагниченность, выделенная нами в породах верхнехайпахской подсвиты, сформировалась во время или вскоре после формирования этих пород. Удинское Присаянье. В изученных породах карагасской серии выделены две стабильные компоненты намагниченности - средне-температурная и высокотемпературная. Привлекая данные, полученные ранее Д.В. Метелки-ным (2005) по р. Бирюса, мы показываем, что первая из этих компонент является синскладча-той и имеет кембрийский возраст; вторая компонента - доскладчатая и возникла во время формирования пород. Направления характеристической намагниченности, выделенные нами в нер-синской интрузии, близки к таковым, полученным Д.В. Метелкиным по нерсинским силлам р. Бирюса (2005). Это дает нам основание использовать положительный результат теста контактов, выполненного Д.В. Метелкиным (2005) для обоснования первичности намагниченности изученного нами магматического тела.
В разделе 4.4. обсуждается тренд палеомагнитных полюсов и дрейф Сибирской платформы в неопротерозое, В первой части раздела выполнен критический разбор модели Д.В. Метелкина с соавторами (2005, 2007), описывающей неопротерозойскую ТКМП для Сибирской платформы. Детальный анализ показывает, что эта модель опирается в ряде случаев на довольно спорные палеомагнитные полюсы и требует существенной переработки и развития. С использованием палеомагнитных данных, полученных нами по Туруханскому и Оленекскому поднятиям и по Удинскому Присаянью, предлагается новая модель, включающая в себя 2 варианта. Существование этих вариантов определяется наличием альтернативных полюсов для времени -760-740 млн лет - удинско-бирюсинских (Метелкин и др., 2005, 2010; Павлов и др., 2015) и шарыжалгайских (Pisarevsky et al., 2013). Согласно предлагаемой модели в конце мез-
опротерозоя - самом начале неопротерозоя Сибирская платформа переместилась из субтропического пояса северного полушария в тропические широты южного, после чего произошло изменение направления широтного дрейфа и к верхнехайпахскому времени Сибирь почти полностью оказалась в приэкваториальных широтах северного полушария. Далее, ко времени ~ 760750 млн лет, Сибирь либо продолжает перемещаться к северу до тропических широт северного полушария с вращением против часовой стрелки (вариант /), либо остается в приэкваториальной области, испытывая небольшие смещения к югу без заметных вращений (вариант 2). Затем движение Сибирского кратона приобретает устойчивое южное направление, которое выдерживается вплоть до конца эдиакарского времени.
В разделе 4.5. обсуждается кривая КМП и дрейф Северо-Американской платформы (Лаврентии) в интервале времени 1100-720 млн лет назад. Несмотря на то, что существуют определенные различия в оценке положения начальной части лаврентийской кривой кажущейся миграции полюса для неопротерозоя, на данном этапе исследований их можно рассматривать как различия второго порядка. Эти расхождения не меняют интерпретацию принципиально (в частности, общую оценку палеогеографического положения Лаврентии), но имеют значение для выяснения деталей тех или иных палеотектонических реконструкций. На протяжении многих лет дискутируется форма так называемой «гренвильской петли», т.е. участка лаврентийской кривой КМП, отвечающего приблизительно интервалу времени 950-750 млн лет. Недавние па-леомагнитные определения, полученные по стратиграфической последовательности слагающей среднюю и верхнюю часть супергруппы Большого Каньона (Weil et al., 2003, 2004, 2006), практически снимают эту проблему, подтверждая точку зрения, согласно которой смещение палео-магнитных полюсов в рассматриваемом временном интервале происходило против часовой стрелки. Выполненный анализ позволяет предложить последовательность палеомагнитных полюсов, описывающих дрейф Лаврентии в интервале 1100-720 млн лет. Согласно этим данным, в интервале 1.1-0.95 млрд лет Лаврентия подобно Сибирской платформе перемещалась из субтропических широт северного полушария в тропические и субтропические широты южного полушария. Вблизи временного уровня 990-960 млн лет Лаврентия подобно Сибири меняет направление своего широтного дрейфа и начинает перемещаться к северу. Ко времени накопления свиты Квагунт (-740 млн лет, супергруппа Большого Каньона), Лаврентия (ее центральные области) оказывается на экваторе, где и остается, по крайней мере, до 720 млн лет назад.
В разделе 4.6. выполнено сравнение позднемезопротерозойских-неопротерозойских сегментов кривых КМП Сибири и Лаврентии, которое показывает, что в случае принятия варианта 1 нашей модели совпадение сибирской и лаврентийской кривых наблюдается, в лучшем случае, лишь до мироедихинского времени (-900 млн лет), затем кривые расходятся. Это значит, что с этого времени Лаврентия и Сибирь не могли являться частями единой плиты. Близкий вывод следует из анализа выполненного Т.Н. Херасковой с соавторами (Хераскова и др., 2010). Обращает на себя внимание при этом, что расхождение кривых отражает первоначально скорее наличие относительных вращений этих кратонов, а не их расхождение. Широтные же составляющие их движений остаются подобными: генеральное согласование широтных перемещений Сибири и Лаврентии можно проследить вплоть до карагасского и, возможно, нерсин-ского времени. В этой связи, интересно отметить, что подобное соотношение Сибири и Лаврентии предполагалось авторами работы (Метелкин и др, 2007) при сравнении их модели APWP с соответствующей лаврентийской моделью. Однако, если подобно авторам работы (Метелкин и
др., 2007) интерпретировать такое поведение как отражение сдвиговых смещений, то в нашем случае следует предполагать, что не право-, а левосдвиговые смещения Сибири относительно Лаврентии предшествовали полному разделению этих кратонов. Вариант 2 интересен тем, что для сибирской Траектории кажущейся миграции полюса предполагается наличие петли, соответствующей гренвильской петле в КМП Лаврентии. Несмотря на то, что формы этих петель в деталях не совпадают, само наличие близких по возрасту петель на сибирской и лаврентийской кривых КМП можно рассматривать как сильное указание на то, что, по крайней мере, до 760 млн лет назад данные кратоны являлись частями единого суперконтинента. Различия же в форме петель может объясняться либо недостаточностью имеющегося палеомагнитного материала, либо сравнительно небольшими относительными смещениями Сибири и Лаврентии внутри суперконтинента.
Часть 3. СИСТЕМАТИКА ПАЛЕОМАГНИТНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ВЕНДА И НИЖНЕГО КЕМБРИЯ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ Глава 1. Систематика палеомагнитных направлений нижнего кембрия и верхнего венда севера и юго-востока Сибирской платформы
В разделе 1.1. представлена проблема палеомагнетизма нижнего кембрия Сибирской платформы. К началу 2000-х годов сложилась ситуация, когда для нижнего кембрия Сибири были предложены два в той или иной степени обоснованных, резко отличающихся палеомагнитных полюса, приводящие к существенно различающимся выводам о геодинамической истории Сибирской платформы и всей планеты в целом. (По имени исследователей, первыми определившими эти полюсы, мы называем их и соответствующие им компоненты намагниченности - "храмовскими", КНЯ и "киршвинковскими", КЛ5). Для разрешения этого противоречия нами была выполнена обширная программа исследований нижнекембрийских отложений Сибирской платформы, в ходе которых были изучены коллекции, включающие многие десятки и сотни образцов каждая, отобранные из основных опорных разрезов нижнего кембрия Сибирской платформы.
В разделе 1.2. дается систематика палеомагнитных направлений нижнего кембрия севера Сибирской платформы. Изученные разрезы расположены в долинах рек Кулюмбэ и Сухари-ха (краснопорожская свита), Котуйкана и Котуя (старореченская, маныкайская, медвежинская свиты), Фомич (медвежинская свита), Б. Куонамка (маныкайская и эмяксинская свиты), Оленек и Хорбусуонка (еркекетская, кессюсинская свиты), Лена (низовья, Чекуровская и Булкурская антиклинали, тюсерская свита). Детальные лабораторные исследования отобранных коллекций позволяют сделать следующие выводы.
Разрез реки Кулюмбэ: 1) в породах разреза р. Кулюмбэ присутствует, а в некоторых обнажениях и уверенно выделяется "храмовская" компонента намагниченности; 2) характер поведения естественной остаточной намагниченности (ЕОН) в процессе чистки некоторых образцов может предположительно рассматриваться как указание на возможное присутствие в изученных породах следов "киршвинковской" компоненты намагниченности; 3) поведение ЕОН большинства изученных пород во время чистки, может быть объяснено сложным наложением современной и "храмовской" компонент, на которые, в свою очередь, может быть наложена высокостабильная биполярная компонента, имеющая направление, отличное от ожидаемого "киршвинковского" направления. Разрез р. Сухариха: 1) изученные породы краснопорожской
свиты либо практически полностью перемагничены, либо вообще не содержат стабильных компонент намагниченности; 2) перемагничивание этих пород произошло в конце палеозоя, вероятно, в каменноугольном периоде. Разрезы рек Котуй и Котуйкан: Наблюдаемое распределение векторов характеристической компоненты намагниченности можно представить как результат наложения двух компонент - "храмовской", относительно кучной с северозападными склонениями и умеренными положительными наклонениями, и "киршвинковской", характеризующейся большим разбросом векторов, возможно биполярной, со средним, имеющим низкие наклонения и северо-северо-восточные склонения. Разрезы рек Б.Куонамка и Фомич: 1) в изученных разрезах уверенно фиксируется присутствие "храмовской" компоненты намагниченности; 2) в значительном числе изученных образцов в процессе магнитной чистки наблюдаются тенденции, которые могут рассматриваться как указание на присутствие в породах биполярной компоненты с "киршвинковским" направлением. В "чистом виде" 'эта компонента не выделяется. Разрезы рек Оленек и Хорбусуонка: 1) в верхневендских и нижнекембрийских породах разрезов рек Оленек и Хорбусуонка на фоне больших помех выделяется "храмовская" компонента намагниченности; 2) в этих же породах обнаружены указания на возможное присутствие в них "киршвинковской" компоненты намагниченности. Разрезы нижнего течения р. Лена. Хребет Хараулах: Чекуровская и Булкурская антиклинали: 1) подавляющая часть осадочных и магматических пород чекуровского и булкурского разрезов практически полностью перемагничена мезозойским геомагнитным полем; 2) переходные венд-кембрийские слои чекуровского разреза содержат как "храмовскую", так и "киршвинковскую" компоненты намагниченности, чередующиеся в разрезе без видимой закономерности. Вероятно, породы из экзоконтакта силла содержат "храмовскую" компоненту, в значительной степени контаминиро-ванную компонентой мезозойского возраста; 3) "храмовская" компонента во всех случаях имеет обратную полярность, тогда как "киршвинковская"- характеризуется биполярным распределением.
В разделе 1.3. представлена систематика палеомагнитных направлений нижнего кембрия юго-востока Сибирской платформы. В этой части СП нами изучены многочисленные обнажения нижнекембрийской пестроцветной свиты, расположенные в долинах рек Лена, Алдан и их притоков. Разрез р. Мая: 1) изученные породы содержат древнюю компоненту намагниченности, близкую к ожидаемому "храмовскому" направлению; 2) в ходе детальной чистки отдельных образцов наблюдаются особенности, которые могут рассматриваться как указание на существенное преобладание в рассматриваемую эпоху поля обратной полярности, перемежающегося с очень короткими интервалами прямой полярности; 3) никаких явных указаний на присутствие в рассматриваемых породах "киршвинковской" компоненты не обнаружено. Разрез плато Мар-Кюель и верховьев р. Селиндэ: 1) древний палеомагнитный сигнал в значительной степени затушеван сильной и высокостабильной современной компонентой намагниченности; 2) однако анализ большого числа образцов позволяет установить наличие компоненты, имеющей направление, близкое к ожидаемому "храмовскому", при этом полностью очистить эту компоненту от влияния наложенной современной компоненты не удается; 3) поведение ЕОН части образцов в процессе чистки может быть условно проинтерпретировано как указание на наличие в этих образцах биполярной "киршвинковской" компоненты. Разрезы Дворцы и Улахан-Сулугур (р.Ачдан), высоты 1291(р. Гонам), р. Джанда, разрезы среднего течения р.Лена (Журинский мыс и Аччагый- Кыыры-Тас): 1) древний палеомагнитный сигнал в значи-
тельной степени затушеван сильной и высокостабильной современной компонентой намагниченности; 2) в единичных образцах удается выделить характеристические компоненты намагниченности, близкие ожидаемым "храмовским". В заметном числе образцов ощущается присутствие "храмовской" компоненты, существенно контаминированной современным перемаг-ничиванием; 3) поведение ЕОН части образцов в процессе чистки может быть проинтерпретировано как указание на наличие в этих образцах биполярной "киршвинковской" компоненты, однако, за исключением трех или четырех образцов, выделить эту компоненту не удается. 4) в ряде изученных обнажений в ограниченных масштабах присутствует отличная от "киршвинковской" пологая биполярная компонента намагниченности возможно среднеордовикского возраста.
В разделе 1.4. подводятся предварительные итоги выполненных исследований палеомагнетизма нижнего кембрия. Отмечается, что проведено обширное исследование, в ходе которого изучено более 2200 образцов из десятков обнажений, представляющих важнейшие разрезы нижнего кембрия Северо-Запада, Севера, Северо-Востока и Юго-Востока СП. Результаты этих исследований позволяют сформулировать следующие выводы: 1) в нижнекембрийских породах Сибирской платформы широко распространены две древние компоненты намагниченности: "храмовская" - КНЯ и "киршвинковская" - КЯ8, существенно различающиеся по своему направлению; 2) первая компонента преимущественно монополярная, в значительной части изученных объектов выделяется достаточно уверенно в виде прямолинейных сегментов идущих или не идущих в начало координат диаграмм Зийдервельда. Вторая присутствует скорее в виде следов, намеков, некоторых указаний и проявляется через круги перемагничивания на стерео-граммах и через некоторые особенности поведения проекций векторов на диаграммах Зийдервельда; 3) каждая из этих компонент существует объективно и не является артефактом обработки данных; 4) обе компоненты часто присутствуют в разрезах, удаленных друг от друга на расстояние многие сотни и тысячи километров, представляющих различные регионы СП с различающейся историей геологического развития; 5) в образцах эти компоненты иногда присутствуют порознь и представляют собой наиболее стабильные компоненты в образцах с простым поведением намагниченности в процессе чистки. При этом, однако, наблюдается также заметное число образцов со сложным поведением намагниченности в процессе чистки, которое можно было бы объяснить наложением КНЯ и КЯ8 компонент.
Рассмотрены возможные объяснения наблюдаемых особенностей палеомагнитной записи. Показано, что наиболее простые из них, предполагающие, в частности, первичность компоненты КЛБ и связь компоненты КН11 с последующим (среднекембрийским) перемагничива-ющим событием, не могут быть приняты. В качестве альтернативного объяснения нами была предложена гипотеза аномального поведения геомагнитного поля вблизи границы докембрия и фанерозоя (подробнее см. ниже). Для тестирования этой гипотезы следовало, в первую очередь, расширить круг исследуемых объектов, включить в круг исследований объекты иного генезиса, перенести работы на породы вендского возраста. Необходимо было также выполнить анализ имеющихся палеомагнитных данных по близким по возрасту породам других регионов земного шара. Эти задачи были решены на следующем этапе наших исследований.
Глава 2 Систематика палеомагиитиых направлений венда и нижнего кембрия юга и юго-запада Сибирской платформы
В разделе 2.1. отмечается, что проблема положения вендских палеомагнитных полюсов Сибирской платформы тесно смыкается с проблемой палеомагнетизма нижнего кембрия и является одной из наиболее острых и болезненных проблем сибирского палеомагнетизма. Несмотря на многочисленные работы, проводимые уже более тридцати лет, однозначно определить положение вендского палеомагнитного полюса Сибири до сих пор не удавалось. Даже самая жесткая селекция накопленного материала не позволяла выявить какое-то преимущественное направление. Практически каждое новое палеомагнитное определение, по сути, являлось альтернативой полученным ранее, при этом разброс палеомагнитных полюсов составлял более 120 градусов по долготе и 60 по широте (Шацилло и др., 2001). Интересно отметить при этом, что как более молодые палеозойские (начиная со среднего кембрия), так и более древние средне-верхнерифейские образования Сибирской платформы довольно часто содержат достаточно четкий палеомагнитный сигнал, а палеомагнитные определения для одновозрастных пород из удаленных регионов имеют хорошую сходимость. Для решения этого вопроса нами были предприняты детальные палеомагнитные исследования ряда опорных разрезов венда юго-запада СП.
В разделе 2.2. представлены результаты палеомагнитных исследований позднего венда Юго-Западного Прибайкалья и Восточного Присаянья. В пределах Юго-Западного При-
байкалья нами были изучены разрезы пестроцветных терригенных отложений куртунской и самых верхов ушаковской свит, выходящие на поверхность в долинах рек Куртун, Шаманка и Хидуса. В Восточном Присаянье мы изучили красноцветные алевролиты и песчаники переходных слоев мотской и иркутской свит в их стратотипических разрезах по реке Иркут на г. Шаман и в районе пос. Моты, а также разрезы мотской и иркутской свит в долинах рек Тойсук, Ода и Олха. Опробованные интервалы разрезов по своей стратиграфической позиции отвечают главным образом немакит-далдынскому ярусу. В них выделяются две стабильные компоненты намагниченности В1 и В2. Компонента В1 присутствует во всех изученных объектах, на диаграммах Зийдервельда выделяется либо как промежуточная, либо как конечная, имеет досклад-чатый возраст, преимущественно монополярна, характеризуется северными склонениями и наклонением -40°. Компонента В2 биполярная, доскладчатая, характеризуется, как правило, «шумным» распределением, низкими наклонениями и СВ - ЮЗ склонениями. На диаграммах Зийдервельда выделяется либо как промежуточная, либо как конечная.
В разделе 2.3. представлены результаты палеомагнитных исследований венд-раннекембрийских отложений Енисейского Кряжа, Бирюсинского и Центрального Присаянья. Среди изученных отложений этих регионов немакит-далдынскому уровню отвечают карбонатные породы островной свиты (Енисейский кряж) и терригенные и терригенно-карбонатные толщи мотской (шаманской) и иркутской свит (Центральное Присаянье). При анализе распределения векторов высокотемпературных компонент, изолированных в этих породах, ясно выделяются два кластера, отвечающих двум компонентам намагниченности НТ1 и НТ2. Первый, проявленный наиболее рельефно, образован векторами с северными и северо-восточными склонениями и умеренными положительными наклонениями. Второй кластер менее четкий, но явно существующий - включает в себя направления с северо-восточными и юго-западными склонениями и низкими (положительными и отрицательными) наклонениями. Тест складки
указывает на доскладчатый возраст формирования обеих компонент. Компоненты НТ1 и НТ2 по своему направлению близки к компонентам В1 и В2, выделенным в породах немакит-далдынского возраста Юго-Западного Прибайкалья и Восточного Присаянья. Таким образом, в результате проведенных исследований осадочных толщ позднего венда Прибайкалья, Присаянья и Енисейского Кряжа, отвечающих немакит-далдынскому ярусу, установлено, что в породах этого возраста систематически встречаются два стабильных, значимо различающихся па-леомагнитных направления. Перечислим основные характеристики этих направлений: 1) оба направления доскладчатые и присутствуют в разрезах, удаленных друг от друга на расстояние в десятки и сотни километров, представляющих различные области Сибирской платформы с различающейся историей геологического развития. Оба направления во многих изученных объектах встречаются совместно, что исключает возможность объяснения их существования влиянием локальной тектоники. 2) одно из этих направлений (В1, НТ1) как правило более четкое, характеризуется умеренными положительными наклонениями и северными склонениями, преимущественно монополярное и доскладчатое; другое направление (В2, НТ2) - биполярное, характеризуется низкими наклонениями и СВ-ЮЗ склонениями. 3) в непрерывных монофациаль-ных разрезах эти направления неоднократно сменяют друг друга, находясь в сложном сочетании. Не обнаружено какой-либо приуроченности направлений к определенному типу пород. Данные компоненты намагниченности не зависят от магнитной минералогии пород. 4) направление В2 и НТ2 выделяется обычно как «конечное» или как промежуточное по отношению к В1 и НТ1, однако иногда наблюдаются и обратные взаимоотношения. 5) угол между полюсами, рассчитанными для этих направлений, составляет -45°. 6) Оба направления значимо отличаются от всех известных фанерозойских полюсов Сибири, что в определенной мере указывает на докембрийский возраст их образования. Отметим, что распределение векторов высокотемпературных компонент намагниченности в немакит-далдынских породах юга СП поразительно напоминает аналогичную картину, полученную нами ранее по пограничным венд-кембрийским слоям Хараулаха, и имеет много общего с соответствующими распределениями в других нижнекембрийских разрезах СП. На территории Енисейского Кряжа и Бирюсинского Присаянья нами были изучены породы эдиакарского (чистяковская, мошаковская, айсинская свиты) и позднеэдиакарского-немакит-далдынского возраста (редколесная свита). Опробованные, преимущественно терригенные, разрезы залегают в долине нижнего течения р. Ангара, в долинах рек Бирюса, Тагул и Иркинеева. Биполярная высокотемпературная компонента намагниченности, выделенная в породах мошаковской, чистяковской и айсинской свит, выдержана на больших расстояниях и успешно проходит тесты складки и обращения. Принимая также во внимание, что соответствующий палеомагнитный полюс отличается от всех более молодых сибирских полюсов, мы делаем вывод о том, что эта компонента образовалась во время или вскоре после отложения изученных свит. Те же аргументы свидетельствуют в пользу первичности биполярной высокотемпературной компоненты, выделенной нами в более молодых породах ред-колесной свиты. В большинстве изученных свит Енисейского кряжа, Бирюсинского и Центрального Присаянья как эдиакарского, так и немакит-далдынского возраста, четко выделяется среднетемпературная компонента намагниченности. В породах айсинской и усть-тагульской свит (Бирюсинское Присаянье) эта компонента определяется как доскладчатая, в породах мот-ской и иркутской свит результат теста неопределенный. Тест складки, выполненный для сред-нетемпературной компоненты мошаковской, чистяковской и островной свит, указывает на
синскладчатый возраст этой компоненты. Среднее направление последней несколько отличается от практически тождественных направлений среднетемпературных компонент, выделенных в разрезах Бирюсинского и Центрального Присаянья. Присутствие этой компоненты в породах различного возраста определенно указывает на то, что она является метахронной.
Глава 3. Синтез данных - "опрокидывание Земли" (гипотеза IITPW) или аномальное геомагнитное поле?
Полученные результаты вносят существенный вклад в дискуссию о гипотезе аномального поведения геомагнитного поля на границе венда-кембрия и о реальности раннекембрийского эпизода истинного смещения полюса - IITPW - Inertial Interchange True Polar Wander (Kirsch-vink et al., 1997; Павлов и др., 2004). Согласно гипотезе IITPW, в результате перераспределения масс в литосфере и в мантии в раннем кембрии произошла смена осей инерции Земли - ось, соответствующая максимальному моменту инерции стала осью с промежуточным моментом и наоборот. Смена осей явилась причиной быстрого (в течение времени порядка 15-20 млн лет) смещения литосферы и мантии относительно оси вращения Земли на величину порядка 90° ("опрокидывания"), т.е. привела к значительному истинному смещению полюса относительно поверхности планеты. В значительной степени эта гипотеза базируется на сравнении положений раннекембрийского и среднекембрийского палеомагнитных полюсов СП, при этом для раннего кембрия в качестве истинного принимается полюс, полученный Киршвинком и Розановым (1984) и соответствующий компоненте KRS. Если удастся доказать, что истинным для раннего кембрия Сибирской платформы является альтернативный ему "храмовский" полюс -это выбьет один из краеугольных камней, на которых держится IITPW гипотеза. Парадоксальным образом наши результаты показывают, что ни один из этих двух альтернативных полюсов не должен быть отброшен. Наши данные уверенно указывают на то, что в значительной части переходных венд-кембрийских слоев СП объективно существуют две стабильные высокотемпературные компоненты намагниченности, каждая из которых может рассматриваться в качестве первичной, образовавшейся не позднее раннего кембрия. Попытки объяснить присутствие в нижнекембрийских породах "храмовской" компоненты намагниченности среднекембрийским перемагничиванием не согласуются ни с фактом значимого различия соответствующих палеомагнитных полюсов, ни с тем обстоятельством, что "храмовская" компонента присутствует в различных регионах СП с существенно различной геологической историей. С другой стороны, также нет никаких оснований полагать, что "киршвинковская" компонента является результатом последующего перемагничивания. Наличие двух различающихся "первичных" компонент, очевидно, не согласуется с гипотезой IITPW. Против этой гипотезы говорят также следующие факты: 1. Угловое расстояние между полюсом Киршвинка (KRS) и среднекембрийским полюсом существенно меньше -90° (что требует гипотеза); 2. Полюс редколесной свиты (поздний эдиакарий, начало немакит-далдына) занимает по отношению к полюсу KRS и среднекембрий-скому полюсу такое положение, которое требует помимо позднекембрийского (гипотеза IITPW) еще и ранненемакит-дапдынского скачка полюса, что представляется крайне маловероятным; 3) Современные оценки возможной скорости IITPW (Tsai and Stevensen, 2007; Philips et al., 2009) не согласуется с угловым расстоянием между полюсом KRS и среднекембрийским полюсом и предполагаемой длительностью события IITPW.
Привлечение "осцилляционной" гипотезы Д. Эванса (2001) для объяснения поздневенд-раннекембрийских палеомагнитных полюсов также не спасает ситуацию, поскольку предпола-
гает расположение последних вдоль дуги большого круга, требование, не выполняющееся в рассматриваемом нами случае. С другой стороны, наличие двух различающихся "первичных" компонент, очевидно, противоречит традиционным представлениям о палеомагнитной записи, как отражающей преимущественно аксиалыю-дипольный характер геомагнитного поля. Поэтому мы вынуждены искать альтернативное объяснение наблюдаемым фактам. В качестве возможного объяснения мы предлагаем следующую гипотезу. Обе рассматриваемые компоненты являются первичными в том смысле, что они образовались либо в момент отложения исследуемых осадков, либо вскоре после. Эти компоненты могут иметь как синседиментационную, так и раннедиагенетическую природу. Разница же направлений обусловлена тем, что геомагнитное поле в конце позднего венда и в начале кембрия имело аномальный характер с относительно продолжительными периодами господства аксиального монополярного дипольного поля, записанного в виде компоненты KHR, перемежающегося с относительно кратковременными эпохами преобладания инвертирующего близэкваториального диполя, записанного в виде компоненты KRS. Такое поведение магнитного поля могло бы объяснить большинство тех особенностей палеомагнитной записи, которые мы наблюдаем в разрезах, и примирить, казалось бы, антагонистические результаты, полученные разными исследователями. Такое поведение геомагнитного поля может являться следствием некоторых специфических условий в ядре и/или на границе ядро-мантия, что, в свою очередь, накладывает сильные ограничения на термальную эволюцию внутренних оболочек нашей планеты. Отметим, что сходная модель предлагалась в работе (Nevanlinna and Pesonen, 1981) для объяснения асимметричных инверсий, зафиксированных ими в разрезах серии Кивино (1100-1000 млн лет). Выполнен детальный анализ венд-кембрийских определений Мировой Палеомагнитной Базы Данных (Pisarevsky and McElhinny, 2004), где показано, что наличие двух несогласующихся направлений в вендско-раннекембрийском интервале времени может рассматриваться как явление планетарного масштаба, отражающее, по всей видимости, аномальный характер поведения магнитного поля Земли. При этом характерное угловое расстояние между соответствующими полюсами составляет, как правило, величину, близкую к 50°, что справедливо и для сибирских полюсов KHR и KRS. Близкая по смыслу работа, выполненная недавно по эдиакарию Лаврентии и Балтики (Abra-jevitch and Van der Voo, 2009) приводит практически к тем же выводам, что были сделаны нами на основе анализа сибирских данных. Для объяснения наблюдаемой палеомагнитной записи мы предлагаем гипотезу, согласно которой геомагнитное поле позднейшего венда и раннего кембрия имело аномальный характер и заметно отличалось от геомагнитного поля большинства последующих эпох. При этом оно могло характеризоваться наличием двух квазистабильных режимов генерации, поочередно сменяющих друг друга. Первый из них отвечал бы продолжительным периодам господства аксиального преимущественно монополярного дипольного поля, второй соответствовал бы относительно кратковременным эпохам преобладания инверсирую-щего близэкваториального или среднеширотного диполя. Независимо от нас аналогичная модель была предложена недавно в работе (Abrajevitch and Van der Voo, 2010). Предлагаемая нами модель перекликается с моделью раннепалеозойских геомагнитных инверсий, развивавшейся А.Н. Храмовым с сотрудниками (2002). Согласно этой модели в процессе инверсий происходит уменьшение вплоть до полного разрушения поля центрального осевого диполя. При этом геомагнитное поле не исчезает полностью, но определяется уже суперпозицией экваториального диполя и недипольных компонент, величина которых может составлять 15-20% от величины
дипольного аксиального поля. По сути дела эта модель могла бы полностью описать наблюдаемые нами особенности поздневенд-раннекембрийской палеомагнитной записи при допущении инверсий неосевого диполя. В этом случае аксиально-диполыюе поле, записанное в компонентах типа KHR, являлось бы нормальным, обычным устойчивым полем, а компоненты типа KRS отражали бы некоторое переходное состояние, похожее на то, которое описывают под названием "экскурсов" геомагнитного поля. При этом надо допустить, что важной характеристикой таких экскурсов ("суперэкскурсов") являлось бы наличие во время их реализации некоторых преимущественных приблизительно антиполярных положений магнитных "полюсов", обязанных своим происхождением инверсиям неаксиального диполя. Возможность таких инверсий подтверждается недавним анализом, выполненным в работе (Храмов, Иосифиди, 2012). В таком случае гипотеза аномального поздневендского - раннекембрийского геомагнитного поля может быть выражена в следующей формулировке. Магнитное поле Земли на границе докембрия и кембрия было значительно менее стабильно, чем в кайнозое и нормальное состояние поля, отвечающее осевому диполю, часто прерывалось геомагнитными экскурсами, отличительными особенностями которых были: а) преимущественная локализация виртуальных экскурсионных полюсов в двух грубо антиполярных областях земного шара, расположенных в средних-низких широтах; б) относительно большая частота и длительность, чем в кайнозое. Предлагаемая нами модель согласуется с данными компьютерного моделирования, выполненного в работе (Глац-майер, Олсон, 2005). В этой работе показано, что в процессе инверсий возможно состояние поля, которое в первом приближении может быть описано наклоненным диполем. Существование преимущественного положения магнитных "полюсов" в процессе инверсий предлагалось рядом исследователей и объяснялось существованием неких неоднородностей на границе ядро-мантия (Clement, 1991; Trie et al., 1991; Laj et al., 1991; Prevot and Camp, 1993; Hofmann, 1991, 1992; Quidelleur and Valet, 1994). Теоретическая возможность существования динамо, генерирующего преимущественно экваториальное дипольное поле, или сосуществования (с чередованием) экваториального диполя с аксиальным было показано в работах (Ishihara and Kida, 2002; Aubert and Wicht, 2004; Gissinger et al., 2012). Обе конфигурации поля реализуемы в некотором пространстве параметров, определяемых комбинацией электрической проводимости и вязкости проводящего флюида и мощностью проводящего слоя. Как отмечается в работе (Abrajevitch and Van der Voo, 2010), вопрос о том, складывалась ли когда-нибудь в истории Земли такая комбинация параметров или нет, остается открытым. Эти параметры существенным образом зависят от величин теплового потока в ядре и на границе ядро-мантия, состава, размера и возраста внутреннего ядра, тепловых свойств мантии - т.е. характеристик, которые для геологической истории Земли остаются все еще недостаточно хорошо ограниченными. Наши данные позволяют ответить на этот вопрос, скорее, положительно.
Глава 4. Вендские и раннекембрииские палеомагнитные полюсы Сибирской платформы Выше были приведены доводы в пользу того, что в позднейшем венде - раннем кембрии магнитное поле Земли имело аномальный характер и что из двух рассмотренных групп палео-магнитных направлений, вероятно, только "храмовские" полюсы отражают положение оси вращения планеты. Соответственно, полюсы "киршвинковской" группы мы рассматриваем как аномальные и не используем для построения Траектории кажущейся миграции полюса. Средний палеомагнитный полюс для нижнего кембрия СП рассчитан в системе координат Ангаро-
Анабарского блока с учетом поправки за раскрытие Вилюйской рифтовой системы. Его координаты Plat = -47.7°; Plong = 145.8°; А95=7.7°. Далее выполнена оценка надежности палеомаг-нитных полюсов, рассчитанных нами для разных уровней позднего эдиакария и немакит-далдына. Исходя из имеющегося комплекса данных, мы оцениваем возраст полюса чистяков-ской, мошаковской и айсинской свит как -560 млн лет, полюса редколесной свиты как -550 млн лет, полюсов, рассчитанных по компонентам НТ1 и В1, как -550 млн лет. Согласно схеме Ван дер By (Van der Voo, 1993) индексы палеомагнитной надежности этих полюсов Qv могут быть оценены достаточно высокими величинами, соответственно равными 6, 7 и 5. На территории изученных регионов практически повсеместно присутствуют метахронные компоненты намагниченности, образовавшиеся, судя по положению соответствующих палеомагнитных полюсов, в конце венда - начале кембрия. Вывод о возрасте этих полюсов обусловлен тем, что, с одной стороны, эти компоненты распространены в породах от рифейского до поздневендского-раннекембрийского возраста, а, с другой стороны, рассматриваемые полюсы отличаются от всех фанерозойских полюсов СП, начиная со среднекембрийского. Наблюдаемое перемагничи-вание носит региональный характер и, вероятно, связано с крупным тектоно-термальным событием или рядом событий, имевших место на юго-западной окраине Сибирской платформы в конце венда - начале кембрия. При том, что все полюсы, рассчитанные по метахронным компонентам, попадают в одну и ту же область Индийского океана к югу от Австралии, между ними имеется заметное и статистически значимое различие, которое указывает на то, что пере-магничивание в этих регионах происходило неодновременно, хотя и в близкое время.
Часть 4. ТРАЕКТОРИЯ КАЖУЩЕЙСЯ МИГРАЦИИ ПАЛЕОМАГНИТНОГО ПОЛЮСА ДЛЯ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ В главе 1 обосновывается гипотеза относительного вращения Алданского и Ангаро-Аиабарского блоков Сибирской платформы. Использование палеомагнитных данных для изучения геодинамической эволюции земной коры и ее элементов требует ясного понимания того, к какой тектонической единице могут быть отнесены полученные палеомагнитные определения. В частности, в случае Сибирской платформы этот вопрос может быть сформулирован следующим образом: могут ли данные, полученные в той или иной части платформы, быть применены к Сибирской платформе как единому целому, или имеются некоторые региональные ограничения? Другими словами, всегда ли с момента своего формирования Сибирская платформа представляла единое жесткое тело, или в процессе своей эволюции она могла быть разделена на отдельные блоки, которые могли испытывать относительные перемещения? Ясно, что ответ на этот вопрос имеет принципиальное значение при разработке кривой кажущейся миграции полюса Сибирской платформы, при использовании сибирских палеомагнитных данных для построения палеотектонических реконструкций и т.д. Е.Л. Гуревич (1984) был, вероятно, первым кто отметил различие в положении среднеордовикских палеомагнитных полюсов, полученных по породам севера и юго-востока Сибирской платформы, и предположил, что это различие может быть вызвано вращением некоторых тектонических блоков. И хотя он не указал, какие именно блоки имеются в виду, это предположение может рассматриваться как первое литературное указание на возможность масштабных относительных движений Алданского и Ангаро-Анабарского блоков в послесреднеордовикское время. Нами был выполнен большой объем палеомагнитных исследований, анализ результатов которых уверенно подтверждает су-
шествование систематического различия в положении одновозрастных папеомагнитных полюсов, полученных по Алданскому и Ангаро-Анабарскому блокам Сибирской платформы, по крайней мере, для четырех наиболее изученных временных уровней: среднего рифея, среднего и позднего кембрия и среднего ордовика. Новые данные, полученные нами и нашими коллегами (Диденко и др., 2013; Powerman et al., 2013; Павлов и Шацилло, 2015) свидетельствуют в пользу того, что этот вывод может быть распространен на интервал времени от палеопротеро-зоя (Диденко и др., 2013; Павлов и Шацилло, 2015) до раннего силура включительно (Powerman et al., 2013). Все палеомагнитные данные, взятые вместе, уверенно указывают на то, что в по-слераннесилурийское время Алданский и Ангаро-Анабарский блоки испытали относительное вращение на угол порядка 20-25° (рис.3). Имея данные для четырех временных уровней, мы можем, базируясь исключительно на палеомагнитных данных, попытаться вычислить положение соответствующего эйлеровского полюса. С этой целью нами была разработана специальная программа, которая позволила рассчитать положение области, внутри которой должен находиться искомый полюс вращения. Центр этой области имеет координаты 55° с.ш. и 112° в.д., что, с учетом точности палеомагнитных данных, очень хорошо согласуется с эйлеровским полюсом, предложенным нами ранее (62° с.ш. и 117° в.д.) на основе исключительно геометрических соображений (Павлов и Петров, 1997).
Гипотеза относительного вращения Алданского и Ангаро-Анабарского блоков критиковалась в работах Макэлхинни и Макфаддена (McElhinny and McFadden., 2000) и Писаревского и Натапова (Pisarevsky and Natapov, 2003), которые полагали, что такое вращение должно привести к слишком большому растяжению северо-восточной (в современных координатах) части Сибирского континента и даже к его разрушению. Эта критика стимулировала нас внимательно
Рис. 3. Относительное вращение Алданского и Алдано-Анабарского
Вилюйская блоков
рифтовая система
Эйлеровский полюс вращения (Pavlov et al., 2008)
рассмотреть геометрию кристаллического фундамента Вилюйской синеклизы. Эта работа была проведена совместно с В.О. Михайловым. В рамках этой работы был выполнен расчет растяжения земной коры под двумя профилями ГСЗ, пересекающими Вилюйскую синеклизу. Проведенные вычисления были основаны на анализе данных о геометрии фундамента, полученных по результатам ГСЗ, и показали, что расчетные величины растяжения хорошо согласуются с данными палеомагнитного анализа, позволяя предложить следующие координаты для эйлеров-ского полюса вращения: ~62" с.ш. и -117° в.д. Относительное вращение Алданского и Ангаро-Анабарского блоков должно было проявиться и проявилось в геологическом строении региона. Прежде всего, это вращение отразилось в открытии среднепалеозойской Вилюйской рифтовой системы. Следствием этого вращения явились формирование компрессионных структур к югу и юго-западу от эйлеровского полюса, наличие послераннесилурийских складок северовосточного простирания в южной части Сибирской платформы, примыкающей к Байкало-Патомскому складчато-надвиговому поясу, широкое распространение складчато-надвиговых деформаций в чехле платформы в пределах Непско-Ботуобинской антиклизы, веерообразные рои среднепалеозойских даек обрамляющих Вилюйскую синеклизу с северо-запада и юго-востока, существование погребенной океанической коры под северо-восточным окончанием Вилюйской синеклизы (Петров, Костюченко, 2002) и др.
В главе 2 - Место рождения Сибирской платформы - тестируется гипотеза (см. напр., Розен и Федоровский, 2001; Rozen, 2002), согласно которой Сибирский кратон как единое целое возник в конце палеопротерозоя -1.9-1.8 млн лет назад в результате аккреционно-коллизионных процессов, в ходе которых происходила амальгамация древних архейских и ран-непротерозойских континентальных блоков. Сразу после аккреции супертеррейнов в современных контурах Сибирского кратона возникло гигантское коллизионное горное сооружение Гималайского типа. Формирование коллизионных зон сопровождалось синхронным ареапьным гранулитовым метаморфизмом в прилегающих террейнах, в которых образовалось достаточно однородное поле повышенных температур и давлений, характерное для средних-нижних уровней утолщенной при коллизии континентальной коры. Региональные метаморфические процессы, захватили значительную, если не всю, территорию СП. После остановки процессов субдук-ции начался размыв сформировавшегося горного сооружения. В результате эрозии, средние уровни коры относительно быстро вышли на дневную поверхность, образовался пенеплен, позднее перекрытый рифей-фанерозойским чехлом СП. В ходе эксгумации температура метаморфических пород опускалась ниже точек Кюри магнитных минералов, при этом они приобретали остаточную намагниченность. Если представленная схема верна, то логично предположить, что палеомагнитный сигнал, записанный в метаморфизованных породах кристаллического фундамента СП должен отражать направление геомагнитного поля времени завершения регионального метаморфизма, т.е. фактически времени, близкого формированию СП. В этом случае, независимо от возраста пород, образующих фундамент СП, и их географического положения большинство из них должно нести в себе палеомагнитные направления, соответствующие довольно тесно сгруппированным палеомагнитным полюсам, расположенным в одной и той же области земного шара. Для тестирования этой гипотезы нами были выполнены детальные палеомагнитные исследования архейских - раннепротерозойских метаморфических комплексов различного состава, слагающих разновозрастные серии, выходящих на поверхность в долинах рек Учур и Аим (Алданский щит). По результатам этих работ нами был рассчитан палеомаг-
нитный полюс, который был сопоставлен с аналогичными палеомагнитными полюсами, полученными ранее Камышевой (1971) и Саврасовым (1991) по разновозрастным метаморфическим комплексам Анабарского щита. После выполнения коррекции за среднепалеозойское раскрытие Вилюйского рифта (Pavlov et al., 2008) эти полюсы практически совпали. Полученный результат подтверждает существующие представления о практически одновременном региональном метаморфизме, охватившем значительную территорию Сибирской платформы и связанном, вероятно, с коллизионными событиями, приведшими к образованию Сибирского кратона. Совпадение палеомагнитных полюсов, полученных для удаленных регионов Сибирской платформы, согласуется с представлениями о преобладании дипольного геомагнитного поля в конце папеопротерозоя и подтверждает гипотезу об относительном вращении Алданского и Анабарского блоков в палеозое. Полученный полюс позволяет рассчитать широты, на которых находилась Сибирская платформа во время своего образования, и ее ориентировку относительно меридиана. В частности, территория УМР находилась в это время в приэкваториальной области и была развернута на 210° относительно своего современного положения. Полученный полюс можно рассматривать как начало сибирской кривой кажущейся миграции полюса.
В главе 3 обсуждается палеозойский сегмент сибирской кривой кажущейся миграции полюса. Средне- и позднепапеозойские породы СП представляют собой довольно непростой объект для палеомагнитных исследований, в результате чего количество надежных палеомагнитных определений по ним до последнего времени было крайне ограничено. Накопление в последние годы новых надежных данных по среднему и позднему палеозою Сибирской платформы (Шацилло и др., 2007, 2011; Orlov et al., 2010; Powerman et al., 2013) вплотную подвело нас к реализации прямого подхода, предполагающего использование только тех определений, которые получены по первичным компонентам намагниченности. Тем не менее, мы вынуждены делать исключение для полюсов, рассчитанных по метахронным компонентам раннедевонского и среднекаменноугольного возраста (Шацилло и др., 2007 и Powerman et al., 2013), поскольку прямых определений для соответствующих временных интервалов для Сибирской платформы до сих пор не получено. В настоящей главе рассмотрены практически все папеомагнитные палеозойские полюсы Сибирской платформы (начиная с раннекембрийского тойонского), полученные на основании современной процедуры. Интервал от конца раннего кембрия до начала силура является наиболее благополучным в папеомагнитной летописи Сибирской платформы. Для этого интервала мы можем восстановить кажущееся смещение палеомагнитного полюса практически с точностью до эпох. Некоторые проблемы возникают, начиная с карадока. Тем не менее, систематическая работа, проводимая в этом направлении, дала свой результат, и в настоящий момент мы имеем достаточно надежные определения для позднего ордовика (ашгила) и для раннего-позднего силура (Powerman et al., 2013). Несмотря на значительные усилия, приложенные к разрешению проблемы палеомагнетизма девона Сибирской платформы, девонский этап продолжает оставаться неблагополучным с точки зрения палеомагнетизма. Для того, чтобы продвинуться в решении этой проблемы нами были выполнены обширные исследования в различных регионах Сибирской платформы и ее складчатого обрамления. Несколько попыток получить раннедевонский полюс непосредственно по нижнедевонским породам (красноцветы нижнего девона рек Кулюмбэ и Джалтул, северо-запад СП) оказались неудачными. Поэтому для раннего девона мы вынуждены использовать полюс, полученный по метахронной компоненте, широко распространенной в долине среднего течения р. Лена и на юге платформы. Ран-
недевонский возраст этой компоненты обоснован в работе (Powerman et al., 2013). Наиболее определенные результаты для девона были получены при изучении среднепалеозойских траппов Вшнойской рифтовой системы. Здесь на основании данных, полученных по многочисленным магматическим телам, нами и нашими коллегами (Kravchinsky et al., 2002; Константинов и др., 2007), удается выделить два основных кластера, в которые группируется большинство полученных палеомагнитных направлений. Стратиграфические и изотопные данные позволяют считать, что первый из этих кластеров отвечает возрасту -350 млн лет, второй - 360-370 млн лет. На территории СП нам неизвестны объекты, по которым можно было бы получить палео-магнитный полюс для середины каменноугольного времени. С другой стороны, в Минусинских впадинах в позднедевонских - раннекаменноугольных разрезах широко развита доскладчагая метахронная компонента намагниченности, сформировавшаяся после окончания визейского времени (-330 млн лет), вероятно в самом начале каменноугольно-пермского суперхрона обратной полярности Киама (Шацилло и др., 2012). Аналогичная компонента выделена нами в разрезах силура-девона Тувы и рифея Туруханского поднятия (Павлов, Петров, 1996; Bachtadse et al., 2000). Таким образом, перемагничивающее событие охватило обширные территории западной периферии Сибирской платформы и Центрально-Азиатского складчатого пояса и явилось, вероятно, следствием мощного тектонического катаклизма, соответствующего, по всей видимости, закрытию Палеоазиатского океана, происходившему в течение каменноугольного времени. Полюсы перемагничивания Минусинских впадин, Тувы и Туруханского поднятия статистически не отличаются, что, с одной стороны, указывает на субсинхронность формирования намагниченности в этих регионах, с другой - позволяет рассматривать эти структуры как части единого консолидированного блока, по крайней мере, с момента перемагничивающего события. Мы используем осредненный полюс по этим трем регионам в качестве палеомагнит-ного полюса Сибирской платформы для начала позднего карбона (-315 млн лет). Раннеперм-ский полюс с возрастом 275±4 млн лет недавно получен Писаревским с соавторами (Pisarevsky et al., 2006) по дайкам долеритов юго-западного побережья оз. Байкал. Мы используем этот полюс для разработки кривой КМП, отмечая, при этом, что он нуждается в дальнейшем подтверждении. Самый молодой палеозойский полюс Сибирской платформы получен по сибирским траппам и отвечает границе перми и триаса (-252 млн лет). Методически наиболее корректный полюс основан на данных изучения многих десятков вулканических потоков Норильского и Маймеча-Котуйского региона (Pavlov et al., 2013).
Глава 4 - Сибирские палеомагнитные данные и проблема жесткости Северо-Евроазиатского континента в иослеиалеозойское время Рассматривается вопрос о времени консолидации Северной Евразии, который имеет непосредственное отношение к разработке сибирской кривой КМП. В том случае, если с самого начала мезозоя Сибирская платформа и "Стабильная Европа" уже были объединены в единую тектоническую плиту, мезо-кайнозойская часть европейской кривой КМП может быть с полным правом отнесена к Сибирской платформе. В противном случае, необходимы специальные масштабные палеомагнитные исследования, направленные на установление мезокайнозойской части сибирской кривой КМП. Принято считать, что консолидация Северной Евразии завершилась, в основном, к концу палеозоя. Между тем имеются работы, в которых указывается на возможность заметных мезозойских и кайнозойских относительных перемещений крупных тектонических блоков, слагающих Северную Евразию (Баженов, Моссаковский, 1986; Cogne et al.,
1999; Казанский и др., 2005; Метелкин и др., 2007). Таким образом, вопрос о времени консолидации Северной Евразии остается дискуссионным. Для решения этого вопроса нами был выполнен анализ мезо-кайнозойских палеомагнитных полюсов Сибирской платформы и ее складчатого обрамления, полученных с использованием процедуры, отвечающей современным техническим и методическим требованиям. Проведенный анализ показал: 1) относительное положение сибирского и европейского пермо-триасовых палеомагнитных полюсов таково, что их интерпретация в терминах взаимных перемещений с необходимостью требует сближения Сибири и Европы на расстояние более 500 км в послепалеозойское время, что противоречит всем имеющимся геологическим данным; 2) мезозойские палеомагнитные полюсы, полученные непосредственно по Сибирской платформе хорошо согласуются с европейскими данными; 3) палеошироты мезозойских объектов складчатого обрамления Сибирской платформы отлично согласуются с европейской кривой кажущейся миграции полюса. Таким образом: 1) современные палеомагнитные данные достаточно определенно указывают на то, что консолидация Севе-ро-Евроазиатского континента завершилась к концу перми, и с самого начала мезозоя Сибирская и Восточно-Европейская платформы являются частями единого жесткого мегаблока; 2) мезозокайнозойский сегмент европейской кривой кажущейся миграции полюса может использоваться как референтный для Сибирской платформы.
Глава 5. Траектория кажущейся миграции полюса для Сибирской платформы:
синтез данных
В этой главе выполняется синтез данных и представляется модель Траектории кажущейся миграции полюса для Сибирской платформы. Представлено современное состояние разработки сибирской кривой КМП, описывается история вопроса, отмечается вклад, внесенный в решение этой проблемы А.Н. Храмовым, Д.М. Печерским, А.Н. Диденко, Д.В. Метелкиным, Т. Торсвиком, М. Сметарсом и др. Рассматриваются уже опубликованные модели различных сегментов сибирской кривой КМП, разбираются их достоинства и недостатки. Отмечается, что современное состояние исследований характеризуется, с одной стороны, быстрым накоплением новых качественных данных, с другой стороны, отсутствием современной адекватной модели, которая могла бы целиком объединить в себе эти данные. В настоящей работе предпринята попытка разработать такую модель. Эта модель должна соответствовать следующим условиям: 1) полностью базироваться на данных, полученных с использованием современных аппаратурных и методических требований; 2) максимально отвечать современным критериям надежности (Van der Voo, 1993); 3) характеризовать кажущуюся миграцию полюса для всего времени существования Сибирской платформы; 4) учитывать относительное вращение Алданского и Ангаро-Анабарского мегаблоков. Рассмотрены критерии палеомагнитной надежности применительно к данным, получаемым по Сибирской платформе. Отмечается, что современное состояние изученности диктует невозможность подхода с одними и теми же требованиями точности определения возраста полюсов при построении фанерозойского и протерозойского сегментов ТКМП. Если в первом случае нашей задачей является построение подробной (на уровне эпох) модели, то во втором реальной целью на настоящий момент следует считать определение генерального тренда кажущегося смещения полюса. Обращается внимание на необходимость отбора достаточного числа независимых сайтов для осреднения вековых вариаций. В частности, при изучении магматических пород мы выбираем число сайтов, равное 5. При меньшем числе сайтов данные не рассматриваются. В силу геологической ситуации возможность применения полевых
тестов на территории платформы часто отсутствует. Поэтому для платформенных данных мы широко используем дополнительные тесты - такие, как согласованность одновозрастных полюсов на больших территориях и различие в разрезе палеомагнитных направлений, относящихся к разным стратиграфическим уровням. В нашем анализе мы не используем данные, полученные по породам с неясным структурным положением и с неясной тектонической принадлежностью.
Исходя из сформулированных критериев, произведена селекция имеющихся на настоящий момент сибирских палеомагнитных полюсов. Финальная последовательность включает в себя полюсы (включая средние) для 24 временных уровней палео- неопротерозоя и для 20 временных уровней палеозоя. Для завершающего мезокайнозойского интервала мы используем европейские данные. Полученная последовательность сибирских полюсов позволяет перейти к построению сплайн-модели. В процессе построения сплайн-моделей происходит интерполяция данных, которая, с одной стороны, позволяет убрать несущественные и случайные детали и выявить генеральные тренды, с другой стороны, может привести к потере относительно мелкомасштабных особенностей, несущих важную информацию, например, о тектонической истории рассматриваемого объекта. Важно понимать, что сплайн-модели не несут новой информации по сравнению с данными, по которым они построены, но, позволяют представить эти данные в наглядном и удобном для обработки виде. Сплайн-модель представляет собой наглядное и концентрированное выражение кажущейся миграции полюса. В нашей работе мы используем сплайн-метод, предложенный Юппом и Кентом (Jupp and Kent, 1987) и реализованный в программе GMAP (Torsvik and Smethurst, 1999). Обсуждается проблема оптимального выбора параметров сплайнов и выбираются те из них, которые максимально убирают с итоговой кривой мелкие и не очень уверенно установленные детали, оставляя при этом наиболее выпуклые, характерные черты, относительно которых есть основания полагать, что они сохранятся при дальнейшем развитии ТКМП при дальнейшем накоплении данных. Исходя из этих соображений, мы выбираем в качестве рабочей модели кривые КМП, рассчитанные при "взвешивании" данных по А95, с параметром сглаживания 500 для общей кривой, палео-мезо- и мезо-неопротерозойских сегментов и с параметром сглаживания 100 - для венд-фанерозойского сегмента. Предлагаемая нами модель в ее фанерозойском участке обладает свойством преемственности по отношению к ранее предлагавшимся моделям (Храмов, 1991; Печерский, Диденко, 1995; Smethurst et al., 1998; Torsvik and Cocks, 2007), при этом заметно от них отличаясь. Главные различия касаются форм предфанерозойского, средне- и позднепалеозойских участков кривых, а также степени их детальности. Неопротерозойский сегмент предлагаемой модели существенно отличается от модели Метелкина Д.В. (2007), а палеопротерозойский - существенно менее детальный, чем предлагавшийся А.Н. Диденко с соавторами (2009). Предлагаемая модель кривой КМП позволяет определить широтное положение Сибирской платформы и ее ориентацию относительно меридиана на протяжении почти двух миллиардов лет - от времени возникновения платформы около 1.9 млрд лет назад — до позднейшего кайнозоя (рис. 4). В первые миллионы лет своего существования СП практически полностью находилась в северных приэкваториальных широтах и только ее северный (в современных координатах) край располагался к югу от экватора. При этом "патомский угол" СП открывался к северу. Таким образом, в начале своего дрейфа платформа была развернута приблизительно на 180° относительно ее современного положения. Приблизительно эту же ориентировку (с небольшими вращениями по и против часовой стрелки) платформа сохраняла вплоть до середины второй половины мезопротерозоя.
Почти все это время она находилась в тропических и субэкваториальных широтах, периодически смещаясь то в южное, то в северное полушарие. Ближе к концу мезопротерозоя ~1100 млн лет назад платформа испытала значительное перемещение к северу, и ее самый южный (в современных координатах) край оказался в области умеренных широт -50-55° северного полушария.
Рис. 4. Дрейф Сибирской платформы в позднем протерозое и фанерозое. Цифры - возраст в миллионах лет
Вслед за этим происходит относительно быстрое смещение к экватору, сопровождающееся заметным поворотом платформы против часовой стрелки. К рубежу мезо- и неопротерозоя
39
СП развернута на 90° градусов относительно ее исходного положения и экватор пересекает ее Алданскую часть. В начале неопротерозоя в интервале 950-800 млн лет платформа снова полностью возвращается в северное полушарие, при этом практически восстанавливается ее исходная ориентировка относительно меридиана. Около 800 млн лет назад СП снова начинает смещаться в южное полушарие, однако в этом квазицикле она опускается значительно дальше к югу, чем это бывало раньше, и на границе протерозоя и фанерозоя ~540 млн лет назад она оказывается в самом южном положении за всю свою историю. Начиная с этого рубежа, характер перемещения платформы существенно меняется. На смену квазициклическим колебаниям вблизи экватора приходит четкий устойчивый дрейф к северу, и в ходе этого дрейфа к концу триаса СП оказывается на Северном полюсе. Продолжая это движение, СП переходит из западного в восточное полушарие. Согласно модели, скорость широтного дрейфа платформы практически всегда (за исключением девона) не превышала 5 см в год, т.е. была вполне соизмерима с современными скоростями движения плит. Девонское увеличение скорости широтного дрейфа, возможно, указывает на некоторое важное тектоническое (или геомагнитное?) событие, происходившее в это время. Скорость вращения СП (относительно меридиана) также на протяжении всего времени существования была умеренной и не превышала нескольких градусов за миллион лет. Единственное заметное ускорение вращения, отмечаемое на границе юры и триаса носит, по всей видимости, кажущийся характер и связано с прохождением СП через полярную область.
Часть 5. ЧАСТОТА ГЕОМАГНИТНЫХ ИНВЕРСИЙ В ДОКЕМБРИИ
История изменений полярности геомагнитного поля довольно хорошо изучена для кайнозоя, мезозоя и позднего палеозоя. В последнее время удалось получить важные ограничения на частоту геомагнитных инверсий раннего палеозоя. В то же время, знания о частоте инверсий в докембрии остаются крайне ограниченными и обрывочными. Между тем, докембрийское время представляет особый интерес для изучения эволюции геомагнитного поля, хотя бы потому, что оно включает более 7/8 истории нашей планеты. Естественно ожидать, что если магнитное поле Земли действительно испытывало какие-то значительные долговременные изменения, то их следует искать, сравнивая максимально удаленные по времени интервалы земной истории, такие как кайнозой и докембрий. Особенный интерес вызывает возможность существования в протерозое периодов частых инверсий, суперхронов, их длительность и распределение во времени. На эти вопросы в определенной степени отвечают результаты исследований представленных в Главах 1 и 2 Части 5. В третьей главе мы выполняем обзор мировых данных по магнитостратиграфии докембрия и предлагаем модель, описывающую характер изменения частоты геомагнитных инверсий на протяжении геологической истории.
Глава 1. Частота геомагнитных инверсий в позднем протерозое и в первой половине неопротерозоя
Представлены результаты детальных магнитостратиграфических исследований мез-опротерозойской (-1050 млн лет) малгинской свиты УМР и неопротерозойской (-900 млн лет) катавской свиты Башкирского антиклинория, которые позволяют судить о частоте геомагнитных инверсий в позднем мезопротерозое и в первой половине неопротерозоя. В обоих разрезах выделена характеристическая намагниченность, приведены доказательства того, что она формировалась во время или вскоре после осадконакопления рассматриваемых пород. Магнито-
стратиграфическая запись в разрезе Талах-Хайя содержит 22 интервала магнитной полярности. Все изменения полярности зафиксированы только в нижних 24 м изученного разреза. В верхних 174 м разреза записан только один мощный интервал обратной магнитной полярности. Разрез катавской свиты включает 43 интервала магнитной полярности. В то время как 34 интервала магнитной полярности наблюдаются в верхних 70 м мощности разреза, нижележащие 40 м разреза вообще не содержат записи смены полярности. Полученные результаты проливают свет на проблему асимметричных инверсий в протерозое (Nevanlinna and Pesonen, 1983), доказательство существования которых указывало бы на заметно больший вклад в поле недипольных источников в то время. Наши данные по малгинской и катавской свитам доказывают соблюдение антиподальности прямой и обратной компонент намагниченности (положительные результаты тестов обращения) и, таким образом, не дают никаких оснований считать, что инверсии геомагнитного поля в конце мезо- начале неопротерозоя были асимметричны. Выполненный нами анализ мировых данных также подтверждает отсутствие асимметрии геомагнитного поля в протерозое. Полученные магнитостратиграфические записи позволяют в первом приближении сделать оценку частоты геомагнитных инверсий во время накопления исследуемых толщ, опираясь на знания о скорости осадконакопления известных фанерозойских аналогов, а также на имеющиеся геохронологические данные. Исходя из принятой консервативной оценки скорости осадконакопления в 1 см за 1000 лет, мы видим, что за время около 2 млн лет, когда накапливались нижние 24 м разреза Талах-Хайя, произошло более 20 инверсий геомагнитного поля, что дает нам оценку частоты инверсий -10 инверсий за 1 млн лет. Вслед за этим наблюдается резкий переход к длительной эпохе стабильного геомагнитного поля, отвечавшей времени накопления большей части малгинской и нижней части ципандинской свит. Большая часть ципандинской свиты палеомагнитной записи не содержит, однако данные, полученные нами по вышележащим нерюенской, игниканской и кандыкской свитам, позволяют оценить положение верхней границы этого интервала. Нерюенская и игниканская свиты во всех изученных обнажениях намагничены только обратно, и только в нижней части уйской серии снова появляются уровни, намагниченные в прямой полярности. Следовательно, граница рассматриваемого мощного интервала обратной полярности проходит между верхами игниканской и низами кандыкской свит.
Данные по разрезу катавской свиты также указывают на очень контрастные изменения частоты геомагнитных инверсий в начале неопротерозоя. Например, в течение 7 млн лет накопления верхней трети миньярского разреза произошло 34 инверсии, что дает в среднем частоту равную -5 инверсий за 1 млн лет. При этом нижележащий интервал разреза, накопившийся в течение 4 млн лет, вообще не содержит записи изменения полярности геомагнитного поля. Такая же контрастность фиксируется в магнитостратиграфической записи в свите Mount Shield (супергруппа Белт, США), формировавшейся в интервале времени 1.45-1.4 млрд лет назад (Е1-ston et al., 2002). Все эти данные вполне определенно указывают на то, что переход от инверсионных к неинверсионным режимам поля в протерозое носил резкий характер. Эта характеристика может быть важной особенностью докембрийского геомагнитного поля. При этом, однако, было показано (Hulot and Gallet, 2003), что невозможно с уверенностью идентифицировать снижение частоты инверсий также в течение 40 млн лет накануне Мелового суперхрона. Наличие резкого перехода ставит под сомнение универсальность многочисленных гипотез, связывающих происхождение суперхронов с изменениями условий на границе ядро-мантия, с различными мантийными процессами. Исходя из результатов численных моделирований, выполнен-
ных в допущении меньших размеров внутреннего ядра Земли по сравнению с современными, ряд авторов (см. напр., Сое and Glatzmaier, 2006) высказали гипотезу о том, что частота геомагнитных инверсий в докембрии была меньше, чем в фанерозое. Результаты, полученные по изученным разрезам, никак не указывают на то, что в долговременном плане в конце мезо- начале неопротерозоя частота геомагнитных инверсий была в среднем ниже, чем в фанерозое, что можно было бы рассматривать как свидетельство меньшего размера внутреннего ядра Земли в это время, чем в последующее.
Глава 2. Суперхрон на границе мезопротерозоя и неопротерозоя Обосновывается существование геомагнитного суперхрона на границе мезопротерозоя и неопротерозоя. Первые убедительные указания на существование этого суперхрона были получены при интерпретации данных магнитостратиграфических исследований среднего-позднего рифея УМР. С целью тестирования выдвинутой гипотезы были изучены близкие по возрасту (Семихатов и Серебряков, 1983) рифейские осадочные породы свиты карточка, выходящей на поверхность на другом краю СП - в пределах Иркинеевского поднятия Енисейского кряжа. В тектоническом отношении район работ относится к Восточно-Ангарскому террейну, который рассматривается (Vernikovsky and Vernikovskaya, 2006) как часть мезо-неопротерозойской пассивной окраины Сибирского кратона, надвинутая на него во время неопротерозойского орогенеза. Свита карточка содержит палеомагнитный сигнал высокого качества. В пользу первичности выделенной характеристической намагниченности свидетельствует положительный результат теста складок, магнитоминералогические данные, согласованность полученных направлений с близкими по возрасту Учуро-Майскими полюсами (после введения поправки за открытие Вилюйской рифтовой системы). Полная согласованность при этом наблюдается при допущении ограниченного (-20° по часовой стрелке) вращения Восточно-Ангарского террейна по отношению к СП, что подтверждает вывод, сделанный ранее Берниковским и Берниковской (2006) на основе региональных геологических данных. Магнитостратиграфическая запись, полученная по разрезу мощностью -200 м, содержит единственный интервал, отвечающий той же магнитной полярности, что наблюдается в пограничных мезо-неопротерозойских отложения УМР и, таким образом, уверенно подтверждает существование вблизи границы мезо- и неопротерозоя длительного периода времени без инверсий геомагнитного поля. Наши результаты по позднемезопротерозойской свите линок (Туруханское поднятие) также отлично согласуются с этим выводом. Полученные данные, таким образом, являются убедительным свидетельством того, что в конце мезо- начале неопротерозоя действительно существовал геомагнитный суперхрон прямой полярности. Начало суперхрона отвечает первой трети малгинского времени (~ 1040 млн лет назад), а завершение - позднеигниканскому - раннекандыкскому времени (-1000 млн лет назад). Длительность этого суперхрона, исходя из имеющихся изотопных датировок и типичных скоростей осадконакопления пород, можно оценить как -40 млн лет.
Глава 3. Частота геомагнитных инверсий в докембрии и модель эволюции инверсионного процесса Выполнен анализ мировых данных о частоте инверсий геомагнитного поля в докембрии, который позволяет сделать следующее заключение: Большинство палеомагнитных данных, полученных по позднейшему архею и протерозою, указывает на низкую, возможно, крайне низкую частоту инверсий в докембрии. В то же время, на протяжении протерозоя существовали интервалы времени с повышенной частотой геомагнитных инверсий. Наши магнитостра-
тиграфические исследования существенно дополняют имеющуюся базу данных и подтверждают на новом уровне тенденцию сочетания генерапьно низкой частоты инверсий в докембрии с существованием относительно коротких "инверсионных" периодов. Более того, наши результаты (как и ранее результаты Элстона с соавторами (2002)) указывают на то, что низко- и высокочастотные интервалы непосредственно граничат между собой на шкале времени и не разделены между собой постепенными переходами. Для согласования имеющихся, кажущихся про-
тиворечивыми, данных мы предлагаем следующую модель, описывающую эволюцию геомагнитного поля на протяжении позднейшего архея, протерозоя и фанерозоя (рис. 5).
Рис. 5. Изменение частоты геомагнитных инверсий в течение геологической истории (согласно предлагаемой модели)
В раннем докембрии геодинамо находилось в устойчивом состоянии, магнитное поле Земли при этом крайне редко меняло свою полярность. Шкала магнитной полярности представляла собой последовательность суперхронов с длительностью в миллионы и в десятки миллионов лет. Позднее в палео-мезопротерозое последовательность суперхронов начинает иногда прерываться периодами относительно менее устойчивого поля, характеризуемого повышенной частотой геомагнитных инверсий. Далее, к концу неопротерозоя и к началу фанерозоя эта тенденция начинает все более ярко проявляться, относительное число и длительность суперхронов уменьшается, число и длительность "инверсионных" периодов нарастает. В результате динамо приходит к тому состоянию, которое характерно для последних нескольких сот миллионов лет, когда поле достаточно часто (несколько раз за миллион лет) меняет свою полярность, а су-перхрон представляется достаточно редким явлением. Вероятно, описанную эволюцию частоты геомагнитных инверсий на протяжении планетарной истории можно связать с эволюцией внутреннего ядра нашей планеты. В этом случае, согласно данным численного моделирования, когда внутреннее ядро было мало или отсутствовало вовсе, частота инверсий была мала. Затем, по мере роста внутреннего ядра, геодинамо переходило (скорее, неравномерно) в инверсионный
режим и в фанерозое, когда внутреннее ядро практически достигло современных размеров, геодинамо достигло того состояния, в котором оно находится последние несколько сот миллионов лет.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В защищаемой работе представлены основные итоги исследований палеомагнетизма Сибирской платформы, выполнявшихся автором на протяжении последних 30 лет. Полученные данные вносят существенный вклад в развитие шкалы магнитной полярности раннего палеозоя, разработку сибирской кривой кажущейся миграции полюса, в понимание характера инверсионного процесса в докембрии и др. Первоначальным желанием автора было включить в диссертацию обзор результатов всех современных палеомагнитных исследований, так или иначе касающихся Сибирской платформы. Однако, поскольку объем подготовленной работы и так уже находится вблизи всех мыслимых пределов, автор вынужден отказаться от описания важных и интересных исследований, посвященных изучению палеонапряженности (напр. Щербакова и др., 2014) и палеовековых вариаций геомагнитного поля (Павлов и др., 2011), приложению палеомагнитных данных для получения ограничений на длительность и интенсивность формирования Больших Магматических провинций (Pavlov et al., 2015) и др. Возможно, это станет предметом следующей обобщающей работы. В результате активных исследований, выполненных автором и его ближайшими коллегами в течение последних десятилетий, заметно истощился резерв "легких" (т.е. допускающих традиционный подход) объектов на территории Сибирской платформы. Тем не менее, круг все еще недостаточно изученных объектов продолжает оставаться достаточно широким. В этом смысле перспективными представляются осадочные и магматические породы неопротерозойского возраста Уджинского поднятия и Енисейского кряжа, палео-мезопротерозойские дайки Алданского щита и юга Анабарского поднятия, девон-каменноугольные отложения Вилюйской синеклизы и Северо-Востока СП и пр. Вместе с тем все более актуальным становится поиск новых подходов. Наметки таких подходов мы видим в работах по исследованию палеомагнитной записи долго остывающих крупных интрузий (Печерский, 2004), изучению статистических характеристик палеомагнитной записи осадочных пород (Хохлов, 2014) и др. В целом, мы можем констатировать, что состояние палеомагнитной изученности Сибирской платформы, несмотря на известные трудности, заметно улучшилось в последние десятилетия и продолжает улучшаться, открывая серьезные перспективы для дальнейшего изучения эволюции магнитного поля нашей планеты и для применения полученных знаний для решения широкого круга задач наук о Земле.
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Павлов В.Э., Шацилло A.B. Место рождения Сибирской платформы // Доклады Академии наук. 2015. Т. 462. С. 444-448.
2. Павлов В.Э., Шацилло A.B., Петров П.Ю. Палеомагнетизм верхнерифейских отложений Туруханского и Оленекского поднятий и Удинского Присаянья и дрейф Сибирской платформы в неопротерозое // Физика Земли. 2015. №5. С. 107-139.
3. Фетисова A.M., Веселовский Р.В., Латышев A.B., Радько В.А., Павлов В.Э.. Магнитная стратиграфия пермо-триасовых траппов долины реки Котуй в свете новых палеомагнит-ных данных // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2014. Т. 22. № 4. С. 36-51.
4. Павлов В.Э., Веселовский Р.В., Шацилло A.B., Галле И. Магнитная стратиграфия опорного разреза ордовика среднего течения р. Ангары - еще одно доказательство существования ордовикского геомагнитного суперхрона // Физика Земли. 2012. №4. С. 14-22.
5. Павлов В.Э. Сибирские палеомагнитные данные и проблема жесткости СевероЕвроазиатского континента в послепалеозойское время // Физика Земли. 2012. № 9-10. С. 56-73.
6. Павлов В.Э., Флуто Ф., Веселовский Р.В., Фетисова A.M., Латышев A.B. Вековые вариации геомагнитного поля и вулканические пульсы в пермо-триасовых траппах Норильской и Маймеча-Котуйской провинций // Физика Земли. 2011. №5. С. 35-50.
7. Павлов В.Э., Галле И. Известняки катавской свиты: уникальный пример пере-магничивания или идеальный регистратор неопротерозойского геомагнитного поля? // Физика Земли. 2009. № 1.С. 33-41
8. Павлов В.Э., Галле И. Суперхрон на границе мезо- и неопротерозоя // ДАН. 2009. Т.426. №2. С. 244-247.
9. Веселовский Р. В., Павлов В. Э., Петров П. Ю. Новые палеомагнитные данные по Анабарскому поднятию и Учуро-Майскому району и их значение для палеогеографии и геологической корреляции рифея Сибирской платформы // Физика Земли. 2009. № 7. С. 3-24.
10. Веселовский Р.В., Петров П.Ю., Карпенко С.Ф., Костицын Ю.А., Павлов В.Э. Новые палеомагнитные и изотопные данные по позднепротерозойскому магматическому комплексу долины реки Фомич (северный склон Анабарского поднятия) // 2006. ДАН. Т.410. №6. С.775-779.
11. Павлов В.Э., И. Галле, A.B.Шацилло, В.Ю.Водовозов. Палеомагнетизм нижнего кембрия долины нижнего течения р. Лена - новые ограничения на кривую кажущейся миграции полюса Сибирской платформы и аномальное поведение геомагнитного поля в начале фанеро-зоя. 2004. Физика Земли, № 2, с. 28^19.
12. Павлов В.Э., Петров П.Ю., Журавлев А.З., Галле И., Шацилло A.B. Уйская серия и позднерифейские силлы Учуро-Майского района: изотопные и палеомагнитные данные и гипотеза позднепротерозойского суперконтинента // Геотектоника. 2002. V.36. №.4. Р.278-292.
13. Родионов В.П., Павлов В.Э., Галле И. Магнитополярная структура разреза стра-тотипа киренско-кудринского и чертовского горизонтов среднего ордовика - к проблеме ордовикского геомагнитного суперхрона // Физика Земли. 2001. №6. С.67-71.
14. Павлов В.Э., Галле И., Шацилло A.B. Палеомагнетизм верхнерифейской лахан-динской серии Учуро-Майского района и гипотеза позднепротерозойского суперконтинента // Физика Земли. 2000. №8. С.23-34.
15. Павлов В.Э., Галле И., Шипунов С.В., Водовозов В.Ю. Магнитная стратиграфия пород верхней части майского яруса опорного разреза р. Кулюмбэ. // Физика Земли 2000. №8. С.35-47.
16. Решетняк М.Ю., В.Э. Павлов. О различных режимах генерации геомагнитного поля за последние 165 млн лет // ДАН. 2000.Т.372. № 5. С.683-686.
17. Павлов В.Э., Родионов В.П. Храмов А.Н. Галле И. Магнитостратиграфия опорного разреза ордовика в районе дер. Половинка (ср. течение р. Лена): изменялась ли полярность геомагнитного поля в раннем лландейло? //Физика Земли. 1999. №5. С.61-71.
18. Павлов В.Э., Галле И. Реконструкция взаимного положения Сибири и Лаврентии в конце Мезопротерозоя по палеомагнитным данным // Геотектоника. 1999. № 6. С. 16-28.
19. Павлов В.Э., Петров П.Ю. Палеомагнетизм рифейских отложений Иркинеевско-го поднятия Енисейского кряжа - новый довод в пользу единства Сибирской платформы в среднем рифее // Физика Земли.1997. №.6. С.42-55.
20. Павлов В.Э., Петров П.Ю. Палеомагнитное исследование рифейских отложений Туруханского района. // Физика Земли.1996. № 3. С.70-81.
21. Павлов В.Э. Палеомагнитные полюсы Учуро-Майского гипостратотипа рифея и рифейский дрейф Алданского блока Сибирской платформы // ДАН. 1994. Т.336. №4. С.533-537.
22. Павлов В.Э., Бураков К.С., Журавлев Д.З., Цельмович В.А. Палеомагнетизм сил-лов Учуро-Майского района и оценка напряженности геомагнитного поля в позднем рифее. Известия Академии Наук // Физика Земли.1992. № 2. С.92-101.
23. Pavlov V.E., Fluteau F., Veselovsky R.V., Fetisova A.M., Latyshev A.V., Elkins-Tanton L., Sobolev A., Krivolutskaya N. Volcanic pulses in the Siberian traps as inferred from Per-mo-Triassic geomagnetic variations // In: Volcanism and global environmental change. Special volume. Ed. A.Schmidt. Cambridge University Press. 2015. 322 p. P. 63-78.
24. Evans M.E., Pavlov V., Veselovsky R., Fetisova A. Late Permian paleomagnetic results from the Lodeve, Le Luc, and Bas-Argens Basins (southern France): Magnetostratigraphy and geomagnetic field morphology // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2014. V.237. P. 18-24.
25. Powerman V., A. Shatsillo, R. Сое, X. Zhao, D. Gladkochub, R. Buchwaldt, V. Pavlov. Palaeogeography of the Siberian platform during middle Palaeozoic: new palaeomagnetic evidence from Lena and Nyuya rivers // Geophys. J. Int. 2013. V. 194. P.1412-I440.
26. Ricci, J., Quidelleur, X., Pavlov V., Orlov, S., Shatsillo A., and Courtillot, V. New 40Ar/39Ar and K/Ar ages of the Viluy traps (Eastern Siberia): Further evidence for a relationship with the Frasnian-Famennian mass extinction // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2013. V.49b. Iss.6, P. 823-835.
27. Gallet Y., Pavlov V., Halverson G.P., and Hulot G. Toward constraining the long-term reversing behavior of the geodynamo: A new "Maya" superchron -1000 Ma ago from the magneto-stratigraphy of the Kartochka Formation (southwestern Siberia) // 2012. Earth and Planetary Science Letters. V. 339-340. P. 117-126.
28. Pavlov V., and Gallet Y. Variations in geomagnetic reversal frequency during the Earth's middle age // Geochem. Geophys. Geosyst. 2010. V.l 1. Q01Z10.
29. Kouchinsky A., Bengtson S., Gallet Y., Korovnikov I., Pavlov V. et al. The SPICE carbon isotope excursion in Siberia: a combined study of the upper Middle Cambrian-lowermost Ordovi-
cian Kulyumbe River section, northwestern Siberian Platform // Geological Magazine. 2008 V. 145(5). P.609-622.
30. Pavlov V., V. Bachtadse, V. Mikhailov. New Middle Cambrian and Middle Ordovician palaeomagnetic data from Siberia: Llandelian magnetostratigraphy and relative rotation between the Aldan and Anabar-Angara blocks // Earth and Planetary Science Letters. 2008. V. 276. Iss. 3-4. P. 229-242.
31. Kouchinsky A, Bengtson S, Pavlov V, Runnegar B, Torssander P, Young E, Ziegler K. Carbon isotope stratigraphy of the Precambrian - Cambrian Sukharikha River section, northwestern Siberian platform // Geological Magazine. 2007. V.144 (4). P.609-618.
32. Pavlov V., Courtillot V., Bazhenov M„ Veselovsky R. Paleomagnetism of the Siberian traps: new data and a new overall 250 Ma pole for Siberia // Tectonophysics. 2007. V. 443. P.72-92.
33. Shatsillo, A., Didenko A., Pavlov V. Paleomagnetism of Vendian Deposits of the Southwestern Siberian Platform // Russian Journal of Earth Sciences. 2006. V. 8. ES2003.
34. Pavlov V. and Gallet Y. Third superchron during the Early Paleozoic // Episodes. 2005. V.28, № 2. P.78-84.
35. KouchinskyY, S. Bengtson, Pavlov V., Runnegar B., Val'kov A. & Young E. Carbon isotopic correlation confirms a pre-Tommotian age for the lower Pestrotsvet formation in the Selinde section on the Siberian Platform // Geological Magazin. 2005. V. 142. №4. P. 1-7.
36. Gallet Y., Pavlov V., Courtillot V. Magnetic reversal frequency and Apparent Polar Path of the Siberian platform in the earliest Paleozoic, inferred from the Khorbusuonka river section (northeastern Siberia) // Geophisical Journal Internatinal. 2003. V. 154. P.829-840.
37. Bazhenov M., A. Collins, K. Degtyarev, N. Levashova, A. Mikolaichuk,V. Pavlov, R. Van der Voo. Paleozoic northward drift of the North Tien Shan (Central Asia) as revealed by Ordovician and Carboniferous paleomagnetism // Tectonophysics. 2003. V.366. P.113-141.
38. Pavlov V., Y. Gallet. Middle Cambrian high magnetic reversal frequency (Kulumbe river section, northwestern Siberia) and reversal behaviour during the Early Palaeozoic // Earth and Planetary Science Letters. 2001. V. 185. № 1-2. P. 173-183.
39. Bachtadse V., Pavlov V., Kazansky A., Tait J. Siluro-Devonian paleomagnetic results from the Tuva Terrane (southern Siberia, Russia):implications for the paleogeography of Siberia // J. Geophys. Res. 2000. V. 105, № B6. P. 13,509-13,518.
40. Gallet Y., Pavlov V.E., Semikhatov M.A., Petrov P.Ju. Late Mesoproterozoic magnetostratigraphic results from Siberia: Paleogeographic implications and magnetic field behavior//Journal of Geophysical Research. 2000. V.105. №B7. P. 16481-16499.
41. Pavlov V., Gallet Y. Upper Cambrian to Middle Ordovician magnetostratigraphy from the Kulumbe river section (northwestern Siberia) // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1998. V.108. P.49-59.
42. Gallet Y., Pavlov V. Magnetostratigraphy of the Moyero river section (north-western Siberia): constraint on the geomagnetic reversal frequency during the early Paleozoic // Geophisical Journal Internatinal. 1996. V.125. P.95-105.
Подписано в печать 27 августа 2015 г. Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 2. Тираж 150 Отпечатано в ИАЦ ИФЗ РАН
-
Павлов, Владимир Эммануилович
-
доктора физико-математических наук
-
Москва, 2015
-
ВАК 25.00.10
- Палеомагнетизм венда юга Сибирской платформы и некоторые аспекты позднедокембрийской геодинамики
- Магнитостратиграфия палеозоя Северо-Востока России
- Палеомагнетизм раннепротерозойских образований юга Сибирского кратона и геотектонические следствия
- Эволюция структур западного обрамления Сибирской платформы по палеомагнитным данным
- Шкала геомагнитных инверсий и основные черты развития геомагнитного поля в кайнозое
