Актуальность выбранной темы определяется широким распространением идей мобилизма, на основе которых развиваются методы геодинамических исследований. Достоверность геодинамических реконструкций, в которых пространственное положение блоков оценивается с помощью палеомагнитного метода, напрямую зависит от надежности исходных палеомагнитных данных. При получении палеомагнитных данных весьма информативным объектом являются складчатые области. Однако, именно в складчатых областях, горные породы в различной степени изменены под действием деформирующей нагрузки, что может приводить к существенному изменению исходных магнитных характеристик горных пород. Выявление характерных особенностей влияния деформационных процессов на магнитные свойства и закономерностей в изменениях векторных магнитных параметров в деформированных горных породах является актуальной задачей и имеет важное значение как для структурной геологии, так и для теоретической и практической палеомагнитологии.
Цель работы — повышение надежности палеомагнитных определений и совершенствование региональных геодинамических и структурных моделей на основе использования выявленных характерных свойств естественной остаточной намагниченности (ИЩУТ) различных по деформированное&tradeкомплексов пород Алтае-Саянской области, от неизмененных пород до динамометаморфических ассоциаций тектоносланцев.
Задачи исследований: 1. Установление изменения свойств ЫЯМ горных пород в системе «недеформированная порода — слабодеформированная порода интенсивно деформированная порода со стресс-метаморфическими преобразованиями исходной минеральной среды». 2. Выявление корреляционных связей между петроструктурой и ориентировкой направлений ]уЖМ динамометаморфических комплексов пород Алтае-Саянской области на основе комплексного использования методов палеомагнитного и петроструктурного анализа.
Основы использованной методики и путь решения поставленных задач:
В методическом отношении работа проводилась с использованием комплекса традиционных методов палеомагнитного и петроструктурного анализа в последовательности: а) полевые наблюдения и отбор коллекций ориентированных палеомагнитных образцов, б) лабораторная обработка, получение и интерпретация палеомагнитных данных, в) петроструктурные исследования с использованием ориентированных полированных шлифов на основе полученных палеомагнитных данных.
Основные этапы выполнения работы:
1. Анализ региональной структуры и выбор полигонов для проведения исследований, направленных на решение поставленных задач.
2. Изучение деформированных горных пород в разных структурных условиях на основе комплексного использования методов палеомагнитного и петроструктурного анализа.
3. Сопоставление данных палеомагнитного и петроструктурного анализа и выявление их корреляционных связей.
Защищаемые положения и научные результаты: I. Процессы динамометаморфизма изменяют додеформационную ориентировку направлений ЫЯМ горных пород, и приводят к образованию нового специфического типа естественной остаточной намагниченности, названного в работе «деформационной намагниченностью». При этом:
1. Влияние деформирующей нагрузки на М1М горных пород не сводится к механическому развороту зерен магнитных минералов.
2. Направления деформационной намагниченности могут существовать во всем интервале деблокирующих температур от 20° до 700°. Верхним температурным пределом существования деформационной намагниченности является точка Кюри минерала — носителя намагниченности в деформируемой породе. Один и тот же образец горной породы может содержать направления додеформационной и деформационной намагниченности, либо несколько направлений деформационной намагниченности одновременно.
3. Носителями направлений деформационной намагниченности могут быть различные магнитные минералы.
4. Направления деформационной намагниченности в общем случае не дают кучных распределений, но «размазаны» вдоль дуги большого круга, ориентировка которого в пределах ошибки совпадает с ориентировкой поверхности деформации (поверхности рассланцевания, параллельного кливажа и пр.). В идеальном случае направления деформационной намагниченности дают кучное распределение, среднее значение которого ориентировано параллельно поверхности деформации и в пределах ошибки совпадает с направлением деформации сдвига.
II. Распределение направлений додеформационной и деформационной остаточной намагниченности горных пород в пределах деформированного разреза существенно зависит от геологического строения этого разреза. Естественные неоднородности разреза, в пределах которых происходит резкое изменение либо уменьшение механической прочности горных пород, играют роль экранов, вдоль которых происходит концентрация деформационных структур. Эти неоднородности снижают эффект влияния деформационных процессов на МШ горных пород разреза. При этом, горные породы внутри таких экранов содержат направления деформационной намагниченности, а вне этих экранов — могут сохранять направления додеформационной намагниченности.
Научная новизна работы:
1. Использован комплекс традиционных методических приемов и подходов при изучении нетрадиционного для палеомагнитологии объекта исследования — динамометаморфических комплексов горных пород.
2. Обнаружено новое явление в палеои петромагнетизме, а именно: выявлен новый тип естественной остаточной намагниченности горных пород, названный в работе «деформационной намагниченностью», обладающий вполне определенными свойствами и обусловленный исключительно процессами динамометаморфизма.
3. Доказана возможность перемагничивания горных пород по действием процессов динамометаморфизма в рамках механизмов, принципиально отличных от существующих теоретических моделей.
4. Разработаны и рекомендуются к использованию методические приемы палеомагнитного опробования разрезов горных пород, измененных процессами динамометаморфизма, с целью получения наиболее надежной палеомагнитной информации.
Практическое значение выполненных исследований заключается в том, что в орбиту палеомагнитных исследований вовлекаются нетрадиционные объекты — динамометаморфические структурно-породные ассоциации зон сдвиговых деформаций. Их исследование позволяет существенно дополнить систему палеогеодинамических характеристик Алтае-Саянской области, а также внести коррективы в ранее выполненные палеогеодинамические реконструкции, основанные на палеомагнитных данных.
Разработанные методические рекомендации по палеомагнитному опробованию разрезов горных пород, измененных процессами динамометаморфизма, позволяют по новому решать проблему исследования палеои петромагнитных характеристик горных пород Алтае-Саянской области (так же, как и других складчатых областей), что существенно повысит достоверность палеомагнитных данных.
Фактический материал:
Для решения поставленных задач автором проведены исследования на 5 опорных полигонах Алтае-Саянской области, Восточного Казахстана и Енисейского кряжа. Отобрана и изучена коллекция, включающая 228 ориентированных палеомагнитных образцов. Изучено 180 ориентированных полированных петрографических шлифов. Использовано одно Ar/Ar определение, выполненное в лаборатории радиогенных и стабильных изотопов ОИГГМ СО РАН.
Апробация работы:
Основные положения работы докладывались на Международных студенческих научных конференциях (Новосибирск, 1995, 1998), Совещании РФФИ (Новосибирск, 1996), Международной летней школе по магнитным текстурам горных пород (Варацци, Италия, 1996), 22-й генеральной Ассамблее Европейского Геофизического Сообщества (Вена, Австрия, 1997), 8-й Научной Ассамблее Международной Ассоциации по Геомагнетизму и Аэрономии (Упсала, Швеция, 1997) и Совещании РФФИ «Науки о Земле на пороге XXI века» (Москва, 1997).
Публикации:
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ (в том числе тезисы и расширенные тезисы на международные научные конференции и одна статья в зарубежной печати).
Объем и структура работы:
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем текста 110 страниц. Работа содержит 32 рисунка, 13 таблиц, 7 фототаблиц. Список использованной литературы включает 41 наименование.
4.2. Основные результаты, полученные в работе.
I.: 1−1. Горные породы, измененные под действием процессов динамометаморфизма, могут приобретать направления остаточной намагниченности, обусловленной деформационными процессами, деформационной намагниченности. Этот тип № 1М горных пород выделен впервые.
1−2. Направления деформационной намагниченности в общем случае не дают кучных распределений, но «размазаны» вдоль дуги большого круга, ориентировка которого в пределах ошибки совпадает с ориентировкой поверхности деформации (поверхности рассланцевания и пр.). В идеальном случае направления деформационной намагниченности дают кучное распределение, среднее значение которого ориентировано параллельно поверхности деформации и в пределах ошибки совпадает с направлением деформации сдвига.
1−3. Носителями направлений деформационной намагниченности могут быть различные магнитные минералы. Направления деформационной намагниченности могут существовать во всем интервале деблокирующих температур от 20° до 680°. Верхним температурным пределом существования деформационной намагниченности является точка Кюри минерала — носителя намагниченности в деформируемой породе. Один и тот же образец горной породы может содержать несколько направлений деформационной намагниченности. Спектры деблокирующих температур этих направлений могут не перекрываться, либо перекрываться полностью или частично.
II.: Н-1. Изменение ориентировки направлений естественной остаточной намагниченности горных пород под действием деформирующей нагрузки может происходить по разному.
В первом случае происходит разворот направлений суммарной намагниченности от первоначального (додеформационного) положения по направлению к поверхности деформации.
Во втором случае происходит перемагничивание горных пород в результате деформации без разворота направлений NRM, существовавших до деформации. При определенных условиях (до полного перемагничивания) деформируемая порода может наряду со вновь приобретенными направлениями деформационной намагниченности сохранять додеформационные направления NRM.
II-2. В общем случае изменение ориентировки направлений NRM деформированных горных пород не сводится к механическому развороту зерен магнитных минералов.
III. Распределение направлений додеформационной и деформационной остаточной намагниченности горных пород в пределах деформированного разреза существенно зависит от геологического строения этого разреза. Естественные неоднородности разреза, в пределах которых происходит резкое изменение либо уменьшение механической прочности горных пород, играют роль экранов, вдоль которых происходит концентрация деформационных структур. Эти неоднородности снижают эффект влияния деформационных процессов на NRM горных пород разреза. При этом, горные породы внутри таких экранов содержат направления деформационной намагниченности, а вне этих экранов — могут сохранять направления додеформационной намагниченности.
4.3. Методические рекомендации по палеомагнитному опробованию разрезов горных пород, измененных процессами динамометаморфизма.
I. При проведении палеомагнитного опробования разрезов, работы желательно проводить по трем основным направлениям:
1. Отбор ориентированных палеомагнитных образцов из наиболее деформированных участков разреза, представленных различными динамометаморфическими ассоциациями тектонитов.
2. Отбор образцов из наименее измененных участков разреза.
3. Отбор образцов из участков разреза, содержащих переходы между горными породами, в различной степени измененными наложенными деформационными процессами.
При этом, образцы горных пород из наиболее измененных участков разреза должны быть использованы в качестве эталона при оценке характера влияния наложенных деформационных процессов на ИКМ горных пород разреза. Образцы из участков разреза, содержащих переходы от слабодеформированных пород до ассоциаций тектонитов по этим породам, должны быть использованы для установления возможных механизмов изменения ориентировки направлений № 1М горных пород под влиянием деформационных процессов. Образцы из наименее деформированных участков разреза должны быть использованы для выявления до деформационной намагниченности.
При палеомагнитном опробовании разрезов, целью которого является получение информации о параметрах древнего геомагнитного поля, следует избегать отбора образцов из участков разреза, представленных горными породами, претерпевшими видимые изменения под действием деформирующей нагрузки. Вероятность сохранности додеформационной намагниченности выше на наименее измененных участках разреза.
II. При палеомагнитном опробовании деформированных слоистых толщ, неоднородных по внутреннему строению и представленных чередованием слоев горных пород, имеющих различную компетентность (механическую прочность), отбор палеомагнитных образцов целесообразно проводить из более компетентных горизонтов. Вероятность сохранности додеформационной намагниченности выше в тех слоях, которые представлены горными породами, имеющими повышенную механическую прочность относительно средней по разрезу.
Нежелательно отбирать палеомагнитные образцы из горизонтов, имеющих пониженную относительно средней по разрезу механическую прочность, а также вблизи резких границ раздела различных литологических разностей, если целью проводимых исследований является исследование додеформационной намагниченности горных пород разреза. Вероятность сохранности додеформационной намагниченности в этих участках разреза минимальна, а вероятность существования деформационной намагниченности — повышенная.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
1. Основным результатом работы является выделение нового типа естественной остаточной намагниченности горных пород, названного в работе «деформационной намагниченностью» и обусловленного процессами динамометаморфизма. Выявлены характерные свойства деформационной намагниченности.
2. В работе, установлено, что изменение ориентировки направлений суммарной намагниченности горных пород под действием деформационных процессов не сводится к механическому развороту зерен магнитных минералов. Доказана возможность прермагничивания горных пород под действием процессов динамометаморфизма без изменения ориентировки додеформационных направлений стабильной намагниченности. Полученные результаты существенно расширяют существующие представления о влиянии деформационных процессов на ориентировку направлений ЫКМ горных пород.
3. Установлены особенности деформационной намагниченности, позволяющие решать задачи структурной геологии (например, определение направления деформации сдвига).
4. Выявлена роль структурных неоднородностей деформируемых разрезов как экранов, ослабляющих эффект влияния деформирующей нагрузки на № 1М горных пород.
5. Разработаны и рекомендуются к использованию методические рекомендации по палеомагнитному опробованию разрезов горных пород, испытавших воздействие деформирующей нагрузки, с целью получения наиболее надежной палеомагнитной информации.
6. Полученные результаты позволяют более надежно выделять компоненты стабильной намагниченности горных пород и проводить.
разделение выделяемых палеомагнитных направлений на недеформационные и имеющие деформационную природу, что существенно повышает достоверность палеомагнитных определений по складчатым областям.
7. Логическим продолжением начатых исследований может явиться создание баз данных по магнитоструктурным особенностям горных пород и построение структурных моделей различных регионов по палеои петромагнитным данным.
