В 70-годах после обобщения значительного массива мировых данных был разработан первый макет магнитостратиграфической шкалы фанерозоя (Молостовский и др., 1976). Ее построению предшествовали крупные обобщения по палеозою (Храмов, 1963; Храмов и др., 1965) и мезозою (Печерский, 1970; Пергамент и др., 1971; Creer, 1971; Mc.Elchinny, Burek, 1971 и др.). Часть этих работ сохранила научное значение, но большинство представляет лишь исторический интерес.
Магнитостратиграфическая шкала базируется на концепции А.Н.Храмова (1965, 1967) о неоднократной смене трех основных состояний магнитного поля: преимущественно обратной (Rn), прямой (Nr) и переменной (RN) полярности. В соответствии с этой классификацией были выделены палеозойский, мезозойский и кайнозойский этапы геомагнитной эволюции с доминирующей обратной, прямой и переменной полярностью (Молостовский и др., 1976; Храмов и др., 1981).
Палеозойский этап традиционно понимается как длительный период «спокойного поля» преобладающей обратной полярности. По ранним оценкам в палеозое стабильное Rn поле существовало 65-70% времени при относительной кратковременности эпох частых инверсий (5-10, редко 20 млн. лет). В мезозое явно доминировала прямая полярность (65%), кайнозой представлен единой эпохой частых инверсий (Молостовский, 1988). При последующих пересчетах намеченная тенденция не претерпела существенных изменений. По мнению А.Н.Третяка (2001) знакопеременное поле в палеозое существовало 15-20% времени, в мезозое – от 40 до 45%, в кайнозое – до 80%.
Перечисленным этапам эквивалентны палеозойская, мезозойская и кайнозойская мегазоны, подразделенные на 10 (затем 12) гиперзон, равноценных по рангу геологическим системам (Молостовский и др., 1976; Храмов и др., 1981; Палеомагнитология, 1982). Впоследствии шкала неоднократно уточнялась, но сохранила в целом первоначальную морфологию и номенклатуру (Молостовский, 1983; Данукалов и др., 1983; Молостовский, Храмов, 1984; Храмов, 2000; Стратиграфический Кодекс, 1992, 2006).
Исследования 80-х-90-х годов дали много новой информации о строении палеомагнитной шкалы (рис.1).
В нижнем кембрии Якутии была выявлена группа чередующихся разнополярных зон в томмотском и низах атдабанского ярусов (Kirschvink, Rosanov, 1984). Интервалы переменной полярности установлены так же А.Тренчем в нижнем кембрии Австралии, см. Klootwik et al., 1994.
-
Не менее 10 новых магнитозон задокументированы в верхнем ордовике и нижнем силуре Урала (Данукалов и др., 1983).
-
Крупные зоны прямой намагниченности установлены в эйфеле и турне Северо-Востока и Урала, серия узких N-микрозон описана в визейском ярусе Шотландии и миссисипии США (Данукалов и др., 1983; Колесов, 2001 и др.).
-
Несколько усложнилась структура пермской части гиперзоны Иллаварра за счет появления дополнительных субзон в верхнетатарском подъярусе. С другой стороны, не подтвердились данные (Методика…, 1979 и др.) о наличии крупного интервала переменной полярности на границе гиперзон Киаман-Иллаварра (Путеводитель…, 1991; Богачкин, Молостовский, 2001)
-
В триасе Австралии, США, Греции, Испании, Австрии, Албании и Южного Приуралья выявлено до 50 неизвестных ранее магнитозон (Galbrun, 1992; Kent, Olsen, 1995; Молостовский, 1995; Muttoni et al., 1996; Gallet et al., 1998 и др.).
-
В апте, альбе и верхнем мелу Поволжья, Северного Кавказа, Западной Туркмении, Англии, Туниса и Марокко установлена группа микрозон обратной полярности, отсутствующих в магнитохронологической шкале (Vandenberg, Wonders, 1980; Naiern et al., 1981; Krumsiek, 1982; Montgomery et al., 1998; Гужиков, Фомин, 2001; Фомин, Молостовский, 2001).
-
Кайнозойская часть шкалы сохранилась без серьезных изменений, но была подразделена на две гиперзоны: Хорезм и Согдиана (Молостовский, 1983).
Новые данные существенно изменили морфологию магнитостратиграфической шкалы. Часть гиперзон устойчивой намагниченности за счет неизвестных ранее многочисленных инверсий приблизились по числу переполюсовок к зонам переменной полярности. Ряд гиперзон в их настоящем виде не вписывается в общепринятый трехчленный палеомагнитный стандарт: Nr, Rn, RN. Комбинации составляющих их суперзон более отвечают понятию смешанной полярности, выраженной индексами: R+NR и N+NR и пр. Как следствие, в классификацию целесообразно ввести понятие «зона смешанной полярности», к которым относятся гиперзоны, образованные комбинациями суперзон стабильной и переменной полярности. Новые данные и вызванные ими структурные изменения, свидетельствуют о необходимости серьезной реконструкции магнитополярной шкалы и модернизации ее номенклатуры. Встал вопрос о подборе количественных критериев, как для разграничения зон стабильной и переменной полярности, так и для индивидуализации крупных зон частых инверсий. До настоящего времени подобное подразделение проводилось чисто провизорно, что уже явно неприемлемо для характеристики современной шкалы. Для индивидуализации гиперзон были использованы следующие показатели: 1) число инверсий на млн. лет, 2) количество магнитозон различного временного диапазона (< 0,5 млн. лет; 0,5-1 млн. лет и т.д.) и 3) соотношении суммарной длительности N и R зон - асимметрия полярности (Молостовский, 2002). В предлагаемой здесь версии палеомагнитной шкалы введены четыре мегазоны. Под ними понимаются длительные (>100 млн. лет) интервалы частых инверсий, разделенные гипер- и суперзонами устойчивой полярности (рис.1).
Гиперзоны оставлены с прежними наименованиями, границы части из них скорректированы. У большинства гиперзон изменена индексация, характеризующая режим магнитной полярности. В частности, R-Аргинская, Nr- Донецкая гиперзоны переведены в разряд зон смешанной (R+RN) полярности. Сокращен объем Сибирской Rn зоны за счет выделения Хадарской R суперзоны в независимый стратон без рангового соподчинения. Байкальская и Омолонская Nr гиперзоны причислены к знакопеременным. Детальный анализ гиперзоны Джалал на основе ведущих палеомагнитных характеристик (частоте инверсий и соотношения прямой и обратной полярностей) обозначил четко выраженную бинарную структуру последней. Ее нижняя часть (верхний баррем – нижний сантон) отмечена доминирующей прямой полярностью, верхняя (верхний сантон – маастрихт) – чередованием ряда крупных разнополярных зон. Асимметрия полярности (N/R) по интервалам снижается от 9 до 1,5 соответственно. Структурная неоднородность гиперзоны отражает различные состояния магнитного поля этой эпохи, что ставит под сомнение правомерность ее выделения в качестве единого магнитостратона. Исходя из этих соображений кампан-маастрихтскую часть шкалы выделена в самостоятельную суперзону NR-Туаркыр, вследствие чего гиперзона Джалал в сокращенном ее варианте (верхний баррем – нижний сантон) приобрела практически монополярную структуру, подобную хрону 34n аномалийной шкалы (Молостовский, 2002). В итоге, из известных ранее семи гиперзон стабильной полярности в прежнем качестве сохранились лишь зоны R-Киаман и Nr- Джалал в сокращенном объеме, которые для более четкого структурирования шкалы оставлены вне рангового соподчинения. Орто- и субзоны в шкале не индексированы, микрозоны продолжительностью менее 50 тыс. лет в ней не обозначены. Перечисленные изменения по мере поступления новых данных, естественно, будут корректироваться, особенно в наиболее плохо изученной нижнепалеозойской части шкалы. Таким образом, в модернизированной магнитостратиграфической шкале фанерозоя в качестве наиболее крупных магнитостратонов выделены четыре мегазоны, длительностью от 100 млн. лет. Две мегазоны относятся к палеозойской части шкалы, по одной мегазоне выделено в мезозое и кайнозое. Их названия (исключая Среднеазиатскую мегазону) образованы из названий соподчиненных гиперзон. Аргино-Сибирская мегазона (560-482 млн. лет) образована Аргинской и Сибирской гиперзонами. Байкало-Донецкая мегазона (465-308 млн. лет) выделена в составе Байкальской, Саянской и Донецкой гиперзон. Мезозойская мегазона Гиссар-Иллаварра (255-125 млн. лет) включает гиперзоны Иллаварра, Омолон и Гиссар. Среднеазиатская мегазона (85-0 млн. лет) объединяет гиперзоны Хорезм и Согдиана и суперзону Туаркыр. Из 12 гиперзон десять зон переменной и смешанной полярности связаны ранговым соподчинением с мегазонами. Гиперзоны Rn-Киаман и Nr Джалал занимают в шкале автономное положение, как граничные интервалы стабильной полярности, разделяющие длительные мегахроны частых инверсий. Аналогичную позицию занимает хадарская R-суперзона, эквивалентная нижнему-среднему ордовику. Изменения в структуре шкалы внесли существенные коррективы в прежние представления о соотношении режимов стабильной и неустойчивой полярности. В соответствии с этими представлениями в магнитостратиграфической шкале было выделено семь гиперзон устойчивой полярности суммарной длительностью в 350-360 млн. лет. Суммарная длительность пяти гиперхронов переменной полярности оценивалась в 180-190 млн. лет. В модернизированной шкале наметился диаметрально противоположный баланс соотношения эпох стабильной и неустойчивой полярности. В целом по фанерозою около 150 млн. лет приходится на эпохи относительно стабильной полярности и 380-390 млн. лет – на режимы частых инверсий. Из семи монополярных гиперзон лишь две (Киаман и Джалал) сохранились в прежнем качестве, остальные перешли в разряд гиперзон смешанной и переменной полярности. Традиционно в палеомагнетизме и геодинамике доминировала концепция чередования длительных периодов стабильного поля с кратковременными эпохами частых инверсий. С последними связывались основные события геомагнитной и геологической эволюции, при этом динамичным эпохам частых переполюсовок отводилась роль переломных рубежей (Шейнман, 1975; Молостовский, 1980, 1987; Кравчинский, 1979 и др.). Новые данные о доминирующей роли режима частых инверсий существенно меняют традиционное понимание основных особенностей эволюции поля. Основной феноменологический интерес стали представлять редкие эпохи стабильного поля, когда в механизме магнитного динамо нарушался процесс нормальной генерации поля и практически блокировалась смена полярности. Согласно предлагаемой здесь концепции крупные эпохи устойчивой полярности интерпретируются как переломные рубежи, определяющие смену основных этапов геомагнитной эволюции. Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект 05-05-64250.
|
Интер-семинар
