8.8.3. Магнитостратиграфическая шкала

Различают две группы магнитостратиграфических шкал:

1. Основанные на изменениях во времени геомагнитного поля, пригодные для корреляции геологических событий в масштабе всей планеты. К ним относятся: шкала геомагнитной полярности, шкала миграции геомагнитных полюсов, шкала напряженности палеомагнитного поля и шкала вековых вариаций. В настоящее время наиболее разработана и широко применяется магнитостратиграфическая шкала полярности, основанная на наиболее яркой характеристике поведения геомагнитного поля — на обращениях его полярности (инверсиях). Общая магнитостратиграфическая шкала полярности (ОМШ) —это последовательный ряд магнитозон прямой (черного цвета) и обратной (незакрашенных) полярности, образующих магнитостратиграфические подразделения разного ранга (см. ниже), отвечающих определенным интервалам общей стратиграфической шкалы.

2. Отражающие условия образования горных пород — местные и региональные шкалы, не пригодные для корреляции геологических событий за рамками региона.

Бывший СССР и Россия

Магнитостратиграфические исследования в бывшем Советском Союзе проводились преимущественно на территории страны (составлявшей ранее 1/6 общей площади суши), большая часть которой в настоящее время отошла к России.

Накопление фактического материала по палеомагнитным данным в регионах и их систематизация позволили создать региональные палеомагнитные шкалы почти для всех интервалов фанерозоя. В 1982г. была издана Палеомагнитная шкала палеозоя, мезозоя и палеогена СССР Самые крупные единицы, выделяемые по этой шкале, — гиперзоны (25—70 млн. лет), в наиболее изученных интервалах шкалы установлены суперзоны (10—40 млн. лет). Палеомагнитным подразделениям присвоены географические названия, не использованные в стратиграфии, с учетом приоритета и места их выделения.

В качестве примера:

гиперзона — Омолон (Т2—J₁), Гиссар (J₁—К₁) и т. д.

суперзона —Тихвинская (D₃—С₃,), Дебальцевская (С₁—С₂) и т. д.

В настоящее время в качестве общепринятых магнитостратиграфических подразделений в Стратиграфическом кодексе России предусматривается понятие магнитозона¹⁴⁰. Таксономическая шкала общих магнитостратиграфических подразделений состоит из следующих соподчиненых единиц; мегазона

гиперзона

суперзона

ортозона

субзона

микрозона.

Им соответствуют таксономические единицы магнитохронологической шкалы, названия которых образованы от соотвествующего названия магнитозоны (Например: мегаэона — мегахрон).

Дальнее зарубежье

Палеомагнитные исследования за рубежом проводились очень интенсивно, распространяясь по всей площади Земного шара. Весьма широко были выполнены магнитостратиграфические на акваториях морей и океанов. Данные геолого-геофизических исследований морей и океанов, их интерпретация с позиции тектоники плит значительно повлияли на подход и методику построения магнитостратиграфической шкалы.

В первую очередь это связано с изучением керна скважин, которые были пробурены по проекту глубоководного бурения (DSDR).

В соответствии с требованиями Международной подкомиссии по стратиграфической номенклатуре, рекомендуются следующие термины для описания подразделений времени, основанных на геомагнитной полярности: субхроны полярности, хроны полярности и суперхроны полярности. Соответствующими хроностратиграфическими терминами для описания всех пород, сформировавшихся в течение этих временных интервалов, независимо от того, магнитные породы или нет, являются субхронозона полярности, хронозона полярности и суперхронозона полярности. Магнитные литостратиграфические интервалы, основанные на измеренных магнитных свойствах пород, называются субзонами полярности, зонами полярности и суперзонами полярности. Рекомендованы следующие продолжительности для подразделений различного уровня иерархии:

Название Приблизительная

продолжительность, годы

Субзона полярности 10⁴—10⁵

Зона полярности 10⁵—10⁶

Суперзона полярности 10⁶—10⁷

Гиперзона полярности 10⁷—10⁸

140 Для магнитостратиграфических подразделений, как и для ряда других, согласно Международному стратиграфическому справочнику, соответствует «зона с соответствующей приставкой или прилагательным». Геохронологический эквивалент — хрон.

Временной интервал между двумя последовательными инверсиями полярности рассматривается в общем как интервал полярности. Этот термин используется в качестве описательного для физического явления, но не для хроностратиграфического подразделения. Слово «интервал» интерпретируется как временной или пространственный промежуток и поэтому считается термином свободного пользования.

В мире широкое распространение получила Ламонтская шкала, шкала Кокса (Сох). Сопоставление палеомагнитных разрезов в глобальном масштабе затруднено по ряду причин:

• Как правило, недостаточно стратиграфическое обоснование и полнота магнитозон;

• Нет общепринятой геохронологической шкалы фанерозоя;

• Разные авторы пользуются разными хроностратиграфическими и геохронометрическими шкалами.

8.8.4. Экскурсы

Даже в спокойные периоды (вне периодов обращения полярности) направление геомагнитного поля испытывает колебания с типичной амплитудой около 15° и периодом 10²—10⁴ лет. Эти вековые геомагнитные колебания относительно незначительны и не могут быть спутаны со 180-градусными изменениями направления магнитного поля, характерными для инверсий.

В разрезах часто наблюдаются интервалы, соответствующие неустойчивому состоянию геомагнитного поля (сильному отклонению направления поля, незавершенной инверсии). Такой интервал называется аномальным, включается в состав вмещающего магнитостратиграфического подразделения и не представляет самостоятельной таксономической единицы.

Это и есть экскурсы142 (рис. 19), которые характеризуются большими изменениями полярности, достигающими порой 180°. Экскурсы, как полагают, имеют продолжительность около 1000 лет. Они являются очень четкими стратиграфическими маркерами. Однако их глобальное прослеживание затруднено по нескольким причинам:

• экскурсы столь коротки, что их нельзя уловить во многих стратиграфических разрезах;

• некоторые из экскурсов могут быть отражением локальных, а не глобальных палеомагнитных явлений;

• некоторые из аномальных палеомагнитных направлений могут быть обусловлены не экскурсами, а деформациями изучаемых пород.

142 Экскурс — кратковременное (около 1000 лет) колебание магнитного поля вне периода глобального обращения полярности.

8.8.5. Шкала, датированная радиометрически: 0—5 млн. лет

Для временного интервала от современности до 5 млн. лет назад были проведены одновременные измерения калий-аргонового возраста и магнитной полярности по 354 слоям экструзивных¹⁴³ пород во многих районах мира. По этим данным была составлена временная шкала магнитных инверсий, твердо доказавшая их глобальный характер (рис. 20).

8.8.6. Морские магнитные аномалии: 5—83 млн. лет

Морские магнитные аномалии являются наиболее полным, единым источником информации о магнитных инверсиях от оксфордского века до современности, т. е. в интервале возраста дна океана, где сохранилась запись геомагнитных инверсий. Основная причина высокой точности морских магнитных данных заключается в непрерывности геологических процессов, приводящих к образованию новой коры вдоль срединно-океанических хребтов. Чередование интервалов нормальной и обратной полярности, запечатленное на дне океана, дает запись морских магнитных аномалий в форме пиков на магнитных профилях.

Несмотря на то, что невозможно получить единый магнитный профиль с совершенной записью всех инверсий, путем сравнения профилей, выполненных в различных частях земного шара, можно идентифицировать те аномалии, которые присутствуют на большинстве высококачественных профилей и таким образом определить, какие из них обусловлены геологическими шумами, а какие отвечают истории геомагнитных инверсий. Для этого существуют различные способы.

8.8.7. Наименование и номера хронов полярности

Получили распространение две системы обозначения хронов полярности. Первая, представленная названиями (Брюнес, Матуяма, Гаусс, Альберт), используется для радиометрически датированной части шкалы инверсий. Эти стандартные названия хронов используются для глобальной корреляции в стратиграфии плиоцена и плейстоцена.

`Вторая система представляет собой пронумерованную схему, сложившуюся неофициально после того, как морские геофизики перенумеровали 32 (позднее 33) наиболее отчетливых пика положительных аномалий на магнитных профилях по океаническим бассейнам. Номером 1 обозначена аномалия срединно-океанических хребтов, где в настоящее время формируется новая океаническая кора (polarity chrono-zone — С1). В настоящее время эти номера, которые были присвоены пикам аномалий, стали неофициальными145 обозначениями зон магнитной полярности (рис, 21, 1 и 2).

143 Экструзия — тип извержения, свойственный вулканам с вязкой лавой

8.8.8. Морские магнитные аномалии: 83—160 млн. лет

Дно океана, образовавшееся на протяжении апт-сантона, известно как «спокойная зона мела»; в океанической коре, отвечающей этому промежутку времени промежутку времени, отсутствуют прослеживаемые глобально магнитные аномалии. Общепринятое объяснение: в то время полярность магнитного поля Земли была нормальной, за некоторым исключением. На отрезке от Оксфорда до баррема хроны полярности обычно обозначаются значками от М0 до М29 в соответствии с возрастанием номеров морских аномалий с увеличением возраста, в отличие от нумерации принятой для интервала мел-антропогеновый период, в интервале юра—мел, нумеруются хроны обратной полярности.

8.8.9. Суперхроны преимущественной полярности

Палеомагнитные исследования показали, что для длительных интервалов геологического времени было характерно какое-либо преимущественное состояние полярности. На протяжении времени преимущественно нормальной полярности магнитное поле всегда или почти всегда имело нормальную полярность. Противоположное состояние свойственно для интервалов преимущественно обратной полярности Такое состояние магнитной полярности, когда происходят симметричные изменения полярности, характерно для интервалов преимущественно смешанной полярности.

Для иерархии магнитостратиграфических терминов для уровня выше чем «хрон», применяется термин «суперхрон». Для идентификации суперхронов используются название периода или периодов, которые они охватывают, например: