Палеомагнитные методы

В 50-е годы было обнаружено, что осадочные и магматические породы, если они подвергались интенсивным механическим или тепловым воздействиям, сохраняют «память» о магнитном поле, в котором они образовались. Это явление названо остаточной намагниченностью, объясняется тем, что ферромагнитные минералы, входящие в состав пород, в момент осаждения осадка или кристаллизации магмы (из которой они выпадают первыми) приобретают ориентировку, отвечающую ориентировке магнитного поля, в котором протекал процесс осадконакопления или магматизма. Эта ориентировка сохраняется до тех пор, пока соответствующие минералы не будут нагреты до точки Кюри, разной для минералов, — 550° для магнетита и 120° для титаномагнетита, но в среднем около 400°. Ориентировка выражается в том, что магнитное склонение направлено на северный магнитный полюс, а наклонение зависит от широты: чем она выше, тем наклонение больше.

Открытие остаточной намагниченности положило началу новому научному направлению — палеомагнетизму. Для палеомагнитных исследований требуется взятие ориентированных образцов, что достигается выбуриванием их из обнажений или взятием ориентированных кернов из скважин. Если пласты дислоцированы, необходимо внести поправку на их вторичный наклон. Далее необходимо подвергнуть образцы так называемой чистке, чтобы избавиться от эффекта вторичных изменений намагниченности породы.

Первые определения ориентировки остаточной намагниченности привели к парадоксальным результатам. Оказалось, что эта ориентировка расходится с ориентировкой современного магнитного поля, и чем древнее породы, тем, как правило, в большей степени. Более того, образцы пород одного и того же возраста, взятые на разных континентах, указывают на разное положение полюса. Так выяснилось, что движутся не магнитные полюса, а материки. Полученные для каждого материка кривые, соединяющие последовательность положения полюсов, установленных для отдельных геологических эпох и веков, представляют собой кривые не истинной, а кажущейся миграции полюсов ( APWP — apparent polar wonder path). Это не означает, что не существует истинной миграции магнитных полюсов, — сравнение реконструкций движений плит по палеомагнитпым данным и по горячим точкам (считая их стационарными) обнаруживает расхождение, позволившее определить инстинную миграцию полюсов, но она происходит в небольших пределах.

Палеомагнитные определения дают два параметра — направление на полюс и широту; их сочетание позволяет вычислить положение полюса. Для получения достоверных результатов необходимо взять образцы из разных участков и сделать по ним замеры, указывающие на положение палеополюса. Следует ожидать, что положение полюсов, определенных по разным образцам из разных участков, окажется несколько различным. Истинное положение полюса вычисляют из доверительного интервала.Образцы должны быть взяты из пород, несколько отличающихся по возрасту, чтобы получить необходимый разброс данных.

При обсуждении результатов палеомагнитных исследований следует иметь в виду два обстоятельства. Во-первых, палеомагнитный метод позволяет определить направление на полюс, широту и положение полюса, но не долготу участка, из которого взят образец. Во-вторых, если взять образцы из одного участка, но из пород, значительно различающихся по возрасту, то при сохранении того же наклонения, т.е. той же широты, направление на полюс может оказаться различным. Это означает, что за время, прошедшее между временем образования породы, из которой взят первый образец, и породы, из которой взят второй образец, литосферная плита испытала вращение по часовой стрелке или против нее. Подобный вывод можно сделать, если исследовать образцы одного и того же возраста, но взятые с разных плит, и окажется, что их склонение отличается на некоторую величину. Это будет означать, что со времени образования соответствующих пород произошел поворот одной плиты относительно другой, как, например, Испании (Иберийская плита) относительно Европы (Лавразийская плита).

Палеомагнитные исследования получили за последние 30 лет широкое развитие и охватили весь интервал геологического времени начиная с раннего протерозоя, т.е. с 2,5 млрд лет, до современности. При этом остаточная намагниченность обнаружена и у архейских пород с возрастом до 3,4 млрд лет, но достоверными можно считать лишь данные для фанерозоя. Вообще палеомагнитные данные дают возможность определить относительное положение континентальных блоков с точностью не более 500 км.

Для последних 165 млн лет имеются более точные палеомагнитные методы, основанные на использовании линейных магнитных аномалий, развитых в океанах и обязанных своим происхождением спредингу в условиях периодических инверсий магнитного поля. Эти аномалии могут рассматриваться как изохроны. Если взять пару таких аномалий — изохрон, симметрично расположенных относительно современной оси спрединга, то всю полосу океанской коры между этими аномалиями можно считать образовавшейся в более позднее геологическое время. Следовательно, если картографически совместить эти сопряженные аномалии, континенты сблизятся и займут то положение, которое они занимали во время образования данных аномалий. Такие реконструкции с успехам осуществлены для позднеюрского и более позднего времени и более точны, чем осуществленные предыдущим методом, по остаточной намагниченности континентальных пород. Описанный метод открывает возможность определять не только ширину, но и глубину палеоокеанов и распределение в них течений.

Палеомагнетизм.

Обнаруженное в 50х явление дрейфа полюсов в течение последних 300 Му означало, что либо магнитные полюса блуждают во времени, либо Европа дрейфовали относительно полюса. Магнитные полюса корреспондируются с географическими полюсами. Если считать, что магнитный полюс остается стационарным, то очевидное движение произведено континентальным дрейфом. Палеоклиматические изучения подтвердили это. Так, в течение пенсильванского периода (300 Ма) болота, производящие уголь, охватывали большую часть Европы. Для этого же периода палеомагнитные данные по Европе показали ее положение около экватора в условиях тропической окружающей среды, как раз и отмеченной этими угольными депозитами.

Подобная дорожка блуждания полюса была построена для Северной Америки. Оказалось, что дорожки Северной Америки и Европы имеют подобную форму, но раздвинуты примерно до 30 градусов в долготе. Наличие двух географических полюсов в одном и том же полушарии противоречит здравому смыслу, так что несовпадение является очевидым свидетельством дрейфа континентов при раскрытии Атлантического океана.

Обращение магнитных полюсав - Magnetic reversals