МАГНИТНАЯ СТРАТИГРАФИЯ ОРДОВИКА НИЖНЕГО...

ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2017, № 5, с. 89–100

89

МАГНИТНАЯ СТРАТИГРАФИЯ ОРДОВИКА НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯр. КОТУЙ: ВОЗРАСТ БЫСЫЮРЯХСКОЙ ТОЛЩИ И ЧАСТОТА

ГЕОМАГНИТНЫХ ИНВЕРСИЙ НАКАНУНЕ СУПЕРХРОНА© 2017 г. В. Э. Павлов1, 2, *, Т. Ю. Толмачева3, Р. В. Веселовский1, 4, А. В. Латышев1, 4,

А. М. Фетисова1, 4, И. В. Бигун3

1Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва2Казанский федеральный университет, г. Казань

3ФГБУ “Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского”,г. Санкт-Петербург

4МГУ им. М.В. Ломоносова, геологический факультет, г. Москва*E-mail: [email protected]

Поступила в редакцию 10.03.2017 г.

Имевшиеся до последнего времени данные не позволяли точно определить возраст бысыюряхскойтолщи, выходящей на поверхность в среднем течении р. Котуй, ограничивая время ее формирова-ния широким интервалом времени от конца позднего кембрия до начала силура. Полученные па-леомагнитные данные однозначно указывают, что бысыюряхская толща отвечает няйскому регио-ярусу, и формировалась, по крайней мере, в значительной своей части, в течение тремадока. Этотрезультат отлично согласуется с данными изучения конодонтов бысыюряхской толщи, выполнен-ного в рамках настоящей работы, и представляет собой яркий пример успешного применения па-леомагнитных исследований для решения важных задач стратиграфии и, соответственно, нефтянойгеологии. В разрезе бысыюряхской толщи обнаружен мощный интервал прямой полярности, отве-чающий длительному (более 1 млн лет) периоду, в течение которого не происходили инверсии гео-магнитного поля. Полученный результат в совокупности с данными по разрезам тремадока и сред-него-верхнего кембрия других регионов, указывает на то, что: 1) частота геомагнитных инверсийнакануне ордовикского суперхрона обратной полярности Мойеро составляла не более, чем 1 инвер-сия за 1 млн лет; 2) “включение” суперхрона происходит не внезапно, ему предшествует некотороепостепенное изменение условий в функционировании динамо-механизма, выражающееся, в част-ности, в уменьшении частоты геомагнитных инверсий при приближении к суперхрону. Этот ре-зультат поддерживает взгляды, согласно которым на границе ядро–мантия реализуется процесс,подготавливающий установление суперхронов.

DOI: 10.7868/S000233371705009X

ВВЕДЕНИЕПри изучении эволюции геомагнитного поля

одной из наиболее актуальных задач является по-лучение информации о характере изменения ча-стоты геомагнитных инверсий при приближениик суперхронам. Постепенное уменьшение часто-ты геомагнитных инверсий, при этом, рассматри-вается, как указание на то, что в глубинах нашейпланеты (вероятно, на границе ядро–мантия)происходит некоторый процесс, который приво-дит к постепенному изменению условий генера-ции магнитного поля во внешнем ядре [Courtillotand Besse, 1987; Larson and Olson, 1991; Courtillotand Olson, 2007; Olson et al., 2013; Biggin et al.,2012]. Резкое прекращение инверсий, напротив,понимается часто как проявление стохастиче-ской нелинейной природы геодинамо и как сви-детельство отсутствия процесса, подготавливаю-

щего наступление суперхронов [Hulot and Gallet,2003; Aubert et al., 2009]. Факт длительного умень-шения частоты инверсий при приближении (изпрошлого) к наиболее изученному суперхрону –меловому – не вызывал каких-либо сомнений(см. напр., [McFadden and Merril, 1996]), до техпор, пока не появилась работа [Gallet and Hulot,1997], в которой этот вывод ставился под сомне-ние и представлялся как артефакт обработки дан-ных. (Строго говоря, авторы работы [Gallet andHulot, 1997] не отрицали полностью возможностисуществования процесса, подготавливающего су-перхрон, но отводили ему на порядок меньшевремени, чем предшествующие исследователи.)

В завязавшейся дискуссии [McFadden andMerril, 2000] некую промежуточную точку поста-вила работа [Constable, 2000], в которой было по-казано, что имеющихся данных недостаточно,

УДК 550.384.551.733

90

ФИЗИКА ЗЕМЛИ № 5 2017

ПАВЛОВ и др.

чтобы с необходимой строгостью ответить на во-прос, какая из альтернативных точек зрения яв-ляется правильной. Стало ясно, что необходимонакопление новых экспериментальных данных,описывающих изменения полярности геомагнит-ного поля при приближении к другим суперхро-нам – каменноугольно-пермскому (Киама) [Op-dyke and Channel, 1996] и относительно недавноустановленному – раннеордовикскому (Мойеро)[Pavlov and Gallet, 2005]. В настоящей работе при-водятся некоторые новые магнитостратиграфи-ческие данные, которые в совокупности с ужеопубликованными результатами скорее поддер-живают мнение о постепенном уменьшении ча-стоты инверсий при приближении, в частности, краннеордовикскому суперхрону.

В идеальном случае такие данные должныбыть получены при магнитостратиграфическомизучении хорошо датированных опорных осадоч-ных разрезов, накапливавшихся длительное вре-мя перед “включением” суперхронов. К сожале-нию, в реальности количество таких разрезовкрайне ограничено, часть из них не несет первич-ной палеомагнитной информации, часть – содер-жит значительные перерывы в осадконакопле-нии, часть – плохо обнажена и т.д. Большинствоизвестных опорных позднекембрийских – ранне-ордовикских (т.е. накапливающихся перед су-перхроном Мойеро) разрезов Северной Евразииуже изучено, однако, поскольку их количествоисчисляется единицами, любая новая информа-ция о полярности геомагнитного поля в соответ-ствующий временной период является оченьважной для интерпретации данных и для обосно-вания этой интерпретации. Такая информацияпредставлена в настоящей работе.

Разрез нижнего течения р. Котуй до последне-го времени не был магнитостратиграфическиизучен. Это кажется удивительным, посколькуразрез относительно доступен, сложен, в значи-тельной степени, благоприятными для палеомаг-нитных исследований красноцветными порода-ми, имеет довольно большую мощность и велико-лепно обнажен. С другой стороны, эту ситуациюможно объяснить тем, что в геологической лите-ратуре не имеется практически никакой инфор-мации, которая позволяла бы определить с доста-точной (на уровне региояруса) точностью страти-графическую позицию пород, слагающих разрез.

В ходе проведенных исследований нами былиполучены данные, которые позволили суще-ственно уточнить возраст котуйского разреза.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙИзученный разрез выходит на поверхность в

нижнем течении реки Котуй в районе урочищаКазыл-Кая и протягивается вдоль правого берегареки на расстояние более 2 км (рис. 1). В разрезепо литологическим признакам выделяются две

толщи: нижняя – томпокская, представленнаяглавным образом зеленоцветными глинистымидоломитами, иногда с прослоями мергелей, иверхняя – бысыюряхская, залегающая с размы-вом на томпокской, сложенная красноцветнымидоломитовыми мергелями и глинистыми доло-митами с прослоями гипса. Породы, в целом, ха-рактеризуются моноклинальным залеганием спологим падением на запад – северо-запад подуглами 2°–8°.

Томпокская толща залегает согласно на под-стилающих отложениях верхнего кембрия и имеетмощность около 60 м. Мощность бысыюряхскойтолщи в данном разрезе составляет около 115 м. Кюго-западу от района работ, бысыюряхская тол-ща со стратиграфическим перерывом перекрыва-ется отложениями ландовери (нижний силур).

Фаунистическая характеристика этих толщ,судя по опубликованным данным [Государствен-ная геологическая карта…, 1962], крайне бедна иограничивается наличием граптолитов Dendro-graptus sp. (распространение – верхний кембрий-силур) и остракодами Dimogchillina sp. (ордовик–силур).

Ордовикский возраст томпокской и бысыюрях-ской толщ на р. Котуй определяется по их положе-нию в разрезе между фаунистически охарактеризо-ванными породами верхнего кембрия и нижнегосилура. Отметим, при этом, что здесь верхнекем-брийский возраст подстилающих отложений нуж-дается в дополнительном подтверждении.

Таким образом, фаунистические данные,опубликованные до настоящего исследования, влучшем случае позволяют определить возрасттолщ, слагающих разрез на р. Котуй, как ордо-викский.

В пользу ордовикского возраста толщ, слагаю-щих рассматриваемый разрез, свидетельствуютрезультаты их сопоставления с фаунистическиохарактеризованными одновозрастными отложе-ниями других районов. В частности, в разрезе ре-ки Мойеро, расположенном в нескольких сотняхкилометров к югу, “занимающем аналогичноестратиграфическое положение, найдены руково-дящие для ордовика фаунистические остатки”[Государственная …, 1962].

Отметим, также, что бысыюряхская толща до-лины р. Маймечи, выходящая на поверхность нарасстоянии около 100 км к юго-западу от рас-сматриваемого разреза, перекрывается устькура-нахской свитой, которая довольно неплохо оха-рактеризована угорской фауной [Каныгин и др.,2007]. Вероятно, именно это обстоятельство поз-воляло некоторым авторам относить бысыюрях-скую толщу то к мансийскому, лопарскому и няй-скому, то просто к няйскому горизонтам [Каны-гин и др., 2007; 2013] (рис. 1). Ясно, однако, чтовременная корреляция удаленных толщ, осно-ванная, по сути дела, только на литологическихпризнаках, не является строгой, поэтому, вообще


МАГНИТНАЯ СТРАТИГРАФИЯ ОРДОВИКА 91

Рис

. 1. (

а) –

гео

граф

ичес

кое

поло

жен

ие р

айон

а ра

бот;

(б) –

гео

логи

ческ

ая с

хем

а ра

йона

раб

от. Ч

ерны

е ст

релк

и от

меч

ают

инте

рвал

пра

вого

бер

ега

р. К

отуй

, на

кото

ром

обн

ажае

тся

изуч

енны

й ра

зрез

; (в)

– с

трат

игра

фич

еска

я по

зици

я и

лито

логи

я из

учен

ного

раз

реза

.

020406080100

120

140

160

180

200

65°

60°

100°

120°

Cиб

ирск

иетр

аппы

Cиб

ирск

аяпл

атф

орм

а

Алдан

ский

щит

Хат

анга

Нор

ильс

кА

наба

рски

йм

асси

в оз. Б

айка

л

102°

30′

71°

00′

5 км

Кот

уй

P 3

P 1Q

4

Q3

D3

D3

P 3

P 1

Obs

Tar

Obs

Otm

Otm

EσP

3-T

1 EσP

3-T

1

EσP

3-T

1νβ

P 3-T

1

Є3 Є

2–3

Верхнийкембрий

Нижнийордовик

Томповская толщаБысыюряхская толща

Верхнийдевон

Ордовик Фау

нист

ичес

киох

арак

тери

зова

нны

йве

рхни

й ке

мбр

ий

Фау

нист

ичес

киох

арак

тери

зова

нны

йни

жни

й си

лур

Дол

омит

ыи

изве

стня

ки

Стр

атиг

ра-

фич

еско

е не

согл

асие

Дол

омит

ы

Глин

исты

едо

лом

иты

Дол

омит

овы

е м

ерге

ли, г

лини

сты

едо

лом

иты

, гип

сы

Гори

зонт

Бур

ский

Дол

борс

кий

Бак

санс

кий

Чер

товс

кой

Вол

гинс

кий

Мук

тэйс

кий

Вих

орев

ский

Ким

айск

ий

Уго

рски

й

Няй

ский

Лоп

арск

ий

Ман

сийс

кий

Кир

енск

о-ку

дрин

ский

Нир

ун-

динс

кий

КембрийВерхний

БатырбайскийТремадокский

ТремадокскийФлоскийДапинскийДарривильскийСандбийскийКатийскийХирнантский

СистемаОтделЯрус

СистемаОтделЯрус

Нижний

Нижний

Средний

Средний

Верхний

Верхний

АренигскийЛланвирскийКарадокскийАшгиллский

МС

Ш20

08О

СШ

2011

(а)

(в)

(б)

92



говоря, возрастные ограничения, имеющиеся длябысыюряхской толщи долины р. Маймечи, необязательно должны быть справедливы длябысыюряхской толщи долины р. Котуй.

Томпокская толща плохо датируема по фаунево всех разрезах, где она изучалась. Таким обра-зом, ее отнесение в разных схемах к тем или инымгоризонтам нижнего ордовика или верхнего кем-брия [Решения…, 1983] следует рассматриватькак достаточно условное.

ПАЛЕОМАГНЕТИЗМОрдовикская толща урочища Казыл-Кая бы-

ла опробована нами снизу вверх по разрезу с ин-тервалом 0.5–2 м. Точки отбора были распреде-лены по разрезу более или менее равномерно, сединственным значительным пропуском, отве-чающим практически полностью закрытому ин-тервалу мощностью несколько более 20 м в верх-ней части томпокской толщи. Всего было ото-брано 150 ориентированных блоков, из которыхбыли изготовлены образцы кубической формыразмером 2 × 2 × 2 см.

Выполненные в соответствии со стандартнойметодикой палеомагнитные лабораторные ис-следования показали, что только треть образцовсодержит древнюю палеомагнитную запись. Востальных образцах стабильная намагничен-ность либо отсутствует, либо представлена со-временной компонентой намагниченности.

Температурной магнитной чисткой удаетсявыделить две древних компоненты намагничен-ности (табл. 1, рис. 2): пермо-триасовую траппо-вую (TR), связанную, судя по значениям макси-мальных разблокирующих температур, с магне-титом (рис. 2а, 2б), и ордовикскую (OR),носителем которой, также исходя из значениймаксимальных разблокирующих температур, яв-ляется гематит (рис. 2в). Возраст этих компонентопределяется совершенно уверенно, поскольку,благодаря многочисленным палеомагнитным ис-

следованиям, проведенным ранее нашими колле-гами и нами [Храмов и др., 1982; Родионов, Гуре-вич, 2010; Gallet and Pavlov, 1996; Pavlov and Gallet,1998; Pavlov et al., 2008; Pavlov et al., 2007] направле-ния этих компонент для Сибири хорошо известны.Практически во всех образцах, несущих древнююнамагниченность, эти компоненты встречаютсяпорознь. Положение в разрезе образцов, несущихэти компоненты, показано на рис. 3.

Поскольку возраст рассматриваемых породордовикский, трапповая компонента, очевидно,является вторичной, метахронной. Трапповое пе-ремагничивание палеозойских пород Сибирипредставляет собой заурядное явление и много-кратно описано в литературе (см., напр., [Galletand Pavlov, 1996; Pavlov and Gallet, 1998]). В дан-ном случае, однако, это перемагничивание имеетособенность, заслуживающую специального об-суждения. Эта особенность состоит в том, чтотрапповая компонента представлена направле-ниями, как прямой, так и обратной полярности.Хотя возможность сосуществования в одном раз-резе очень близких по возрасту метахронных ком-понент разной полярности вполне допускаетсямногими исследователями, в нашей практике этопервый случай, когда этот факт проявляется сполной ясностью и определенностью. Наскольконам известно, подобных недвусмысленных при-меров не было описано в отечественной научнойлитературе.

Отметим несколько свойств выделенной трап-повой компоненты намагниченности:

1). Средние направления, рассчитанные длявекторов прямой (TR+) и обратной (TR–) поляр-ности, явно неантиподальны (рис. 2г);

2). Направления этих средних очень близки кпалеомагнитным направлениям трапповых пото-ков арыджангской свиты, изученных нами ранееи расположенных относительно недалеко от рас-сматриваемого разреза (рис. 2е). Этот факт мож-но рассматривать как указание на то, что именномагматические события, связанные с излиянием

Таблица 1. Компоненты намагниченности

D – склонение, I – наклонение, K – кучность, α95 – радиус круга доверия (на уровне 95%).

Компонента,число образцов

Географическая система координат Стратиграфическаясистема координат

D (°) I (°) K α95 (°) D (°) I (°) K α95 (°)

Компонента ORN = 28

149.2 –43.3 19.4 6.4 146.5 –42.3 19.9 6.3

Компонента TR+N = 12

15.5 86.8 135.2 3.7 310.1 85.7 119.0 4.0

Компонента TR–N = 7

286.6 –61.6 27.5 11.7 286.3 –65.8 55.9 8.1

Полюс компоненты OR Plat = 143.5°; Plong = –39.7°; dp/dm = 4.8°/7.8°; A95 = 6.1°



этих потоков, явились источником обсуждаемогоперемагничивания;

3). (Суб)компоненты TR+ и TR– локализова-ны в разных частях разреза и характеризуютсяразличным качеством палеомагнитной записи(рис. 2а, 2б; рис. 3);

4). Высокая кучность, рассчитанная для векто-ров трапповой компоненты (по крайней мере,для группы TR+ (табл. 1)), свидетельствует впользу того, что эта компонента образовалась до-

статочно быстро (быстрее времени, необходимо-го для осреднения вековых вариаций);

5). Есть указания (для их подтверждения тре-буется проведение дополнительных исследова-ний), что перемагничивания TR– и TR+ произо-шли, соответственно, до и после дислокаций породрассматриваемого разреза. Если это подтвердится,то эти дислокации будет логично связать с про-цессом излияния траппов.

Рис. 2. Диаграммы Зийдервельда и выделение компонент намагниченности: (а), (б), (в) – диаграммы Зийдервельда,иллюстрирующие наличие ордовикской (OR) и трапповой (TR+ и TR–) компонент намагниченности; (г), (д), (е) –стереограммы, иллюстрирующие распределение векторов трапповой (TR) и ордовикской (OR) компонент намагничен-ности; (e) – сравнение средних направлений, рассчитанных для векторов трапповой компоненты (звездочки), с направ-лениями, определенными ранее для трапповых вулканических потоков в районе устья р. Медвежьей [Павлов и др., 2011].

Компонента TR Компонента ОR

NN

N

OR 26

OR 127

OR 84

N Up

S

W

W

E

EW

W

E

E

W

W

E

E

Down

N Up

S Down

N Up

Down

100°С

300°С

100°С

100°С340°С

340°С 590°С

675°С

100°С

650°С

650°С

100°С

100°С

(а) (б)(в)

(г) (д)

(е)

94



Как бы там ни было, наличие в разрезе бипо-лярной, несомненно, метахронной компонентыуказывает на необходимость с осторожностьюприменять третий критерий Ван дер Ву [Van derVoo, 1993] для обоснования первичности намаг-ниченности. Отсюда вытекает вопрос: как в от-сутствие априорной информации можно было бывыявить метахронную природу биполярной древ-ней компоненты намагниченности?

Отмеченная неантиподальность средних на-правлений прямой и обратной полярности можетвозникнуть при быстрых эпизодах перемагничи-вания. Однако у неполной антиподальности мо-гут быть и другие причины, такие, например, какнеполное разделение компонент намагниченно-сти в процессе магнитной чистки, наличие неди-польных компонент в осредненном поле и др.

Значимое различие свойств компонент пря-мой и обратной полярности, свойств несущих их

Рис. 3. Магнитная стратиграфия разреза Казыл-Кая. Полярности: черным цветом показана прямая полярность ордо-викской компоненты, белым (серым) – обратная (прямая) полярность трапповой компоненты.

50 100

150

200

250

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

–50

0 50

Вер

хний

дево

н

Ниж

ний

ордо

вик

Том

покс

кая

толщ

а

Вер

хний

кем

брий

Бы

сыю

ряхс

кая

толщ

а

Cклонение, град Наклонение, град Полярность



пород, несомненно, должно рассматриваться какбеспокоящее обстоятельство, указывающее на воз-можно метахронную природу рассматриваемойкомпоненты. Однако самого факта такого различиянедостаточно для утверждения о ее вторичности,хотя бы в силу того, что каждый слой и группа слоевв любом осадочном разрезе в той или иной мере ин-дивидуальны по своим характеристикам.

Вероятно, в случае обнаружения отмеченныхособенностей биполярных компонент, следуетпроводить углубленные минералогические – опти-ческие, электронномикроскопические и др. иссле-дования минералов – носителей намагниченности,в надежде, что их морфологические особенностиили специфика состава помогут обосновать пер-вичную или вторичную природу намагниченности.Отметим, однако, что подобные исследования, да-же достаточно детальные, редко дают определен-ный результат. Поэтому вопрос, сформулирован-ный выше, остается открытым.

Поскольку ордовикский тренд палеомагнит-ных полюсов Сибирской платформы хорошо изве-стен, выделенная в разрезе ордовикская компо-нента намагниченности, может быть использованадля более точного датирования разреза. За исклю-чением одного образца из самых низов разреза, ор-довикская компонента присутствует только в по-родах бысыюряхской толщи, поэтому выполнен-ная ниже на основе палеомагнитных данныхоценка возраста, строго говоря, может быть отне-сена только к верхним 2/3 разреза урочища Ка-зыл-Кая.

Палеомагнитный полюс, рассчитанный покомпоненте OR, отлично согласуется с трендомордовикских палеомагнитных полюсов Сибир-ской платформы и ложится между полюсами тре-мадока (няйский региоярус1) и аренига (угорскийи кимайский региоярусы). При этом, исходя изположения полюса можно, скорее, говорить оняйском и, менее вероятно, об угорском возрастебысыюряхского полюса (табл. 2, рис. 4а).

Этот вывод сам по себе представляет большойшаг в датировании котуйского ордовика, по-скольку существенно сужает рамки для возмож-ного возраста бысыюряхской толщи. Однако на-ши результаты позволяют сделать еще один шаг,позволяющий еще более точно определить воз-раст рассматриваемых пород.

Многочисленные данные указывают, что с на-чала аренига (угорское время в сибирской регио-нальной шкале) на нашей планете устанавливает-ся геомагнитный суперхрон обратной полярно-сти (суперхрон Мойеро), продолжавшийся,

1 Хотя авторы придерживаются точки зрения, согласно ко-торой нижняя граница няйского горизонта проходит не-сколько ниже границы ордовика и кембрия [Tolmachevaand Abaimova, 2009], здесь и далее в тексте для простотыизложения няйский горизонт, как это предлагается в рабо-те [Каныгин и др., 2013], будет сопоставляться с тремадо-ком в полном объеме.

вероятно, не менее 15 млн лет [Pavlov and Gallet,2005]. Но породы бысыюряхской толщи намагни-чены только в поле прямой полярности! Это од-нозначно позволяет исключить угорский возрастбысыюряхской толщи (рис. 4б) и дает основаниеутверждать, что она формировалась в няйскоевремя (тремадок).

БИОСТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕПолученные нами палеомагнитные данные

просты, недвусмысленны и уверенно определяютстратиграфическое положение рассматриваемойтолщи с максимально возможной точностью (см.рис. 4). Между тем, при выполнении геологиче-ских и геофизических исследований крайне же-лательно, чтобы даже самые уверенные выводы,подкреплялись данными независимых методов.

Исходя из этих соображений, нами была пред-принята попытка выделить и изучить конодонтыиз материала, оставшегося при распиловке ото-бранных блоков и подготовке палеомагнитныхобразцов. Из части этого материала, отвечающеговерхней части бысыюряхской толщи, были выде-лены единичные конодонты – хиолиновые кони-ческие элементы Glyptoconus cf. G. quadraplicatus(Branson et Mehl) и Glyptoconus sp. G. cf. (рис. 5).

G. quadraplicatus представлен Sс и Sa элемента-ми и точно не идентифицирован. Glyptoconus sp.отличается крупными размерами и заостреннымпередним краем основания. Уверенное определе-ние до вида обнаруженных форм на таком огра-ниченном материале невозможно. Тем не менее,представители этого рода широко распростране-ны в угорском–нижней части кимайского гори-зонтов на Сибирской платформе и в интервалесамых верхов тремадокского–нижней частифлоского яруса в Северной Америке. Находка впробе элементов только рода Glyptoconus говоритскорее о тремадокском возрасте вмещающих по-род, чем о более молодом, где эти формы всегдавстречаются в значительно более разнообразныхконодонтовых комплексах.

Таким образом, новые данные по конодонтамотлично согласуются с определением возраставерхней части бысыюряхской толщи, сделанномна основании палеомагнитных данных.

Несмотря на уже отмеченную выше услов-ность сопоставления бысыюряхских толщ долинрек Котуй и Маймеча, мы полагаем, что фаунисти-ческие данные по Маймече могут использоваться вподдержку возрастных ограничений, полученныхнепосредственно по котуйскому разрезу.

В этом смысле безусловный интерес представ-ляет попытка охарактеризовать бысыюряхскуюсвиту в типовом регионе свиты на левом берегур. Маймеча, в 2 км вниз по течению от устьяр. Бысы-Юрях, которая была предпринята во вре-мя геолого-съемочных работ последних лет поуточнению листа R-47 (м-б 1 : 1000 000). В подав-

96



Таблица 2. Палеомагнитные полюсы Ангаро-Анабарского блока Сибирской платформы

* Полюс не используется, так как рассчитан по направлению, сильно контаминированному перемагничивающей трапповойкомпонентой [Родионов, Гуревич, 2010]. Plat – широта полюса, Plong – долгота полюса, А95 – радиус круга доверия.

№ Объект, район, координаты Plat (°) Plong (°) A95 (°) Источник

Ордовик

р. Котуй, 70.0° N; 102.7° E –39.7 143.5 6.1 Настоящая работаТремадок (Няйский горизонт)

1 р. Мойеро, 67.5° N; 104° E –40.3 137.5 6.9 Gallet and Pavlov, 19962 р. Кулюмбэ, 68° N; 88.8° Е –35.2 127.2 4.1 Pavlov and Gallet, 19983 р. Кулюмбэ, 68° N; 88.8° Е –36 138 4.7 Родионов и Гуревич, 2010

СРЕДНЕЕ по тремадоку PLAT = –37.3° PLONG = 134.2° A95 = 6.8Арениг (угорский, кимайский горизонты)

4 р. Мойеро, 67.5° N; 104° Е –33.9 151.7 1.9 Gallet and Pavlov, 1996

5 р. Рожкова (ср. течение р. Ангара). 58.5° N; 99.8° Е –36.4 158.2 6.5 Павлов и др., 20116 р. Кулюмбэ, 68° N; 88.8° Е –32.1 113 5.3 Родионов и Гуревич, 2010*

СРЕДНЕЕ по аренигу PLAT= –35.2° PLONG =154.9° А95 = 8.5Лланвирн (муктейский и вихоревский горизонты)

7 р. Мойеро, 67.5° N; 104° Е –29.8 156.6 3.1 Gallet and Pavlov, 19968 р. Кулюмбэ, 68° N; 88.8° Е –30.9 152.7 2.8 Pavlov and Gallet, 19989 р. Рожкова (ср. течение р. Ангара), 58.5° N; 99.8° Е –35.2 153.2 3.6 Павлов и др., 2012

СРЕДНЕЕ по лланвирну PLAT = –31.6° PLONG = 153.7° А95 = 4.7°Лландейло (волгинский и киренско-кудринский горизонты)

10 р. Мойеро, 67.5° N; λ = 104.0° Е –22.7 157.6 2.8 Gallet and Pavlov, 199611 р. Кулюмбэ, 68° N; λ = 88.8° Е –24.1 152.4 3.3 Pavlov et al., 200812 р. Столбовая, 62.1° N; λ = 92.5° Е –22.0 158.0 4.0 Pavlov et al., 2008

СРЕДНЕЕ по лландейло PLAT= –25.2° PLONG = 156.2° А95 = 8.5°Карадок-Ашгилл (чертовской, баксанский, долборский горизонты)

13 р. Рожкова (ср. течение р. Ангара), 58.5° N; 99.8° Е –29.5 140.2 6.4 Павлов и др., 2011

14 р. Мойеро, 67.5° N; 104.0° Е –13.9 124.1 5.9 Gallet and Pavlov, 1996СРЕДНЕЕ по карадоку-ашгиллу PLAT = –21° PLONG = 132° А95 = 9.0

ляющей части проб конодонты не были обнаруже-ны, и только в валовой пробе, охватывающей 2 мразреза нижней части свиты, было найдено не-сколько конодонтовых элементов видов Procono-dontus notchpeakensis (Miller), Proconodontus postero-costatus Miller и Cordylodus sp. (рис. 5). Находкаэтих видов, характерных для нижней части няй-ского горизонта, поддерживает наш вывод, сде-ланный на основании палеомагнитных данныхпо котуйскому разрезу. Интересно, что в рамкахэтих же работ на р. Маймеча в устькуранахскойсвите, перекрывающей бысыюряхскую, коно-донты были не обнаружены, но их находки, от-вечающие угорскому горизонту, вместе с редки-ми брахиоподами и гастроподами здесь отмеча-лись ранее [Каныгин и др., 2007].

ОБСУЖДЕНИЕ

Важной особенностью магнитостратиграфи-ческой записи разреза Казыл-Кая является отно-сительно большая мощность выделенного интер-вала прямой полярности – около 90 м. Очень не-просто перейти от мощности стратиграфическогоинтервала разреза к оценке длительности време-ни его накопления. Для этого можно использо-вать скорости осадконакопления, известные длякарбонатных платформ, которые достаточно ча-сто составляют первые сантиметры за 1 тыс. лет ипервые десятки метров за 1 млн лет [Bosscher andSchlager, 1993]. В этом случае, время, в течениекоторого происходило формирование рассматри-ваемого интервала, должно было быть не менее2–3 млн лет.



Рис

. 4. П

алео

маг

нитн

ое о

пред

елен

ие в

озра

ста

ком

поне

нты

OR

: (а)

– с

равн

ение

пал

еом

агни

тног

о по

люса

, рас

счит

анно

го п

о ко

мпо

нент

е O

R, с

пал

еом

агни

тны

ми

полю

сам

и ор

дови

ка С

ибир

ской

пла

тфор

мы

; (б)

– с

равн

ение

пол

ярно

сти

ком

поне

нты

OR

с п

осле

дова

тель

ност

ью м

агни

топо

лярн

ых

инте

рвал

ов р

анне

го о

рдо-

вика

.

Суперхрон Мойеро

Тремадок

Cor

dylo

dus

angu

latu

sC

ordy

lodu

san

gula

tus

Cor

dylo

dus

linds

trom

iC

ordy

lodu

slin

dstr

omi

Cor

dylo

dus

prol

inds

trom

iH

irsu

todo

ntus

sim

plex

Cor

dylo

dus

proa

vus

H. d

iscr

etus

H. a

ppre

sus

H. r

esim

us

Teri

dont

usna

kam

urai

Cor

dylo

dus

proa

vus

C. m

inut

us

P. m

uelle

ri

P. p

oste

ro-

cost

atus

P. te

nui-

serr

atus

A–

B2–C

–

E–

G–

D+

F1+

F3+H

+H

+

G5–

G3–

G1–

G4+

G2+

F3+

D+

C–

F1+

F2–

E–

B1+

B3+

Bla

ck M

ount

ain,

Авс

трал

ияR

ippe

ran

and

Kir

schv

ink,

199

2

Day

angc

ha,

СВ

Кит

айR

ippe

rdan

et a

l., 1

993

Мад

уйск

ий

Тавг

ийск

ий

Нга

наса

нски

й

ЭнтцийскийЮракийскийКетыйскийМансийскийЛопарскийНяйскийУгорскийКимайскийВихоревский

Кот

уй

Кул

юм

бэ +

Рож

кова

Gal

let e

t Pav

lov,

199

8;Ро

дион

ов и

Гур

евич

, 201

0;П

авло

в и

др.,

2012

120°

–60°

–30°

Экв

атор

150°

Кот

уй

O1t

O1a

O2l

d

O3k

-as

O21

(a)

(б)

98



Другой возможный подход состоит в сравне-нии с разрезами, имеющими близкие литологи-ческие характеристики и накапливавшимися всходных тектонических условиях (эпиконтинен-тальных бассейнах). Несколько подобных при-меров мы можем найти в соседних регионах Си-бирской платформы, это, например, ордовик-ский разрез р. Мойеро (южное Прианабарье) иразрез р. Кулюмбэ (северо-запад Сибирскойплатформы).

Отложения аренига р. Мойеро (флоский и да-пинский ярусы Общей стратиграфической шка-лы) не содержат видимых перерывов и сложенысходными с котуйскими породами, представлен-ными глинистыми известняками с чередованиемгипсовых прослоев [Gallet et Pavlov, 1996]. Мощ-ность аренига здесь около 105 м, длительность на-копления ~15 млн лет [Geological time…, 2012].Близки по составу к рассматриваемым котуйскимотложениям также породы гурагирской свиты ор-довикского разреза р. Кулюмбэ, относимые клланвирну в его традиционном понимании[Gradstein and Ogg, 1996] и сопоставляемые в на-стоящее время с нижними 2/3 дарривильскогояруса [Каныгин и др., 2013]. Эти отложения пред-ставлены преимущественно глинистыми доломи-тами с линзами ангидритов, их мощность ~160 м,время накопления ~5 млн лет [Geological time…,2012].

Взяв за основу данные, приведенные выше дляразрезов Мойеро и Кулюмбэ, мы снова приходимк тому, что длительность накопления пород, от-вечающих интервалу прямой полярности разрезаКазыл-Кая, не может быть меньше, чем несколь-ко миллионов лет.

Таким образом, есть все основания считать,что продолжительность интервала прямой поляр-ности, записанного в разрезе тремадока Котуя,никак не меньше (а, возможно, заметно больше)1 млн лет. Сравним этот результат с данными маг-нитостратиграфических исследований тремадокадругих регионов. К настоящему времени данныепо магнитной стратиграфии тремадока имеютсядля 3 разрезов мира: это разрез Блэк-Маунтин(Австралия), Даянгча (северо-восточный Китай),и Кулюмбэ (северо-запад Сибирской платфор-мы) [Ripperdan and Kirschvink, 1992; Ripperdanet al., 1993; Yang et al., 2002; Pavlov and Gallet,1998]. В разрезах Даянгча и Блэк-Маунтин мывидим 3–4 интервала магнитной полярности. Вобоих разрезах, при этом, выделяется интервалпрямой полярности, имеющий относительнобольшую мощность.

В разрезе Тангчан уверенно устанавливаетсясуществование до 5 интервалов магнитной по-лярности (возможно меньше, с учетом неясностиположения здесь нижней границы тремадока), вразрезе Кулюмбэ – трех. Таким образом, имею-щиеся данные указывают на то, что на протяже-нии тремадока в течение времени около восьмимиллионов лет [Cohen et al., 2013] произошло от 2до 4 геомагнитных инверсий.

Следовательно, частота инверсий наканунесуперхрона Мойеро была значительно меньше,чем в среднем кембрии, в начале позднего кембрия(рис. 6). Этот результат можно рассматривать каксвидетельство того, что “включение” суперхронапроисходит не внезапно, а ему предшествует неко-торое постепенное изменение условий в функци-онировании динамо-механизма, выражающееся

Рис. 5. Конодонты, найденные в бысыюряхской толще р. Котуй (1, 2, 3) и р. Маймеча (4, 5, 6). Белая линия (100 мкм)отмечает размеры элементов: 1 – Glyptoconus sp., Sc элемент; 2 – Glyptoconus cf. G. quadraplicatus (Branson et Mehl), Scэлемент; 3 – G. cf. G. quadraplicatus, Sa элемент; 4 – Euconodontus notchpeakensis (Miller), Sc элемент; 5 – Cordylodus sp.,M элемент; 6 – Proconodontus posterocostatus Miller, Sc элемент.

1

2 3 45 6



в частности, в уменьшении частоты геомагнит-ных инверсий при приближении к суперхрону.Обычно эти изменения связывают с перераспре-делением теплового потока на границе ядро–мантия, которое, в свою очередь, может быть обу-словлено эволюцией слоя D", мантийными лави-нами, различными проявлениями мантийнойконвекции [Courtillot and Besse, 1987; Larson andOlson, 1991; Courtillot and Olson, 2007; Olson et al.,2013; Biggin et al., 2012]. Выбор того или иного ме-ханизма, объясняющего влияние мантийныхпроцессов на работу геодинамо, существеннымобразом зависит от нашего знания характера из-менений частоты геомагнитных инверсий нака-нуне суперхронов. В первую очередь при этом,необходимо понять насколько “постепенно”происходят эти изменения и какими характерны-ми временами эти изменения описываются. Длярешения этой задачи применительно к ордовик-скому суперхрону Мойеро необходимо получитьгораздо более детальную информацию о магнито-полярной структуре поля среднего и позднегокембрия, чем имеется в настоящее время. Реше-ние этой задачи должно стать предметом даль-нейших исследований.

ВЫВОДЫ1. Возраст бысыюряхской толщи ордовика

среднего течения р. Котуй на основании получен-ных палеомагнитных данных однозначно опреде-ляется как няйский (т.е. тремадокский). Этот вы-вод независимо подтверждается находками коно-донтов.

2. В изученном разрезе присутствует биполяр-ная метахронная компонента, образование кото-рой связано с внедрением пермо-триасовых трап-пов, широко представленных в регионе. В отсут-ствии априорной информации эта компоненталегко могла бы быть принята за первичную. Во-прос о возможности выявления метахроннойприроды биполярных компонент намагниченно-сти в отсутствии априорной информации остает-ся открытым.

3. В разрезе бысыюряхской толщи обнаруженмощный интервал прямой полярности, отвечаю-щий длительному (более 1 млн лет) периоду, в те-чение которого не происходили инверсии геомаг-нитного поля. Полученный результат в совокуп-ности с данными по разрезам тремадока другихрегионов, указывает на то, что частота геомагнит-ных инверсий накануне ордовикского суперхро-на обратной полярности Мойеро была не более (авозможно, значительно менее) 1 инверсии за1 млн лет.

4. В сравнении с данными о частоте геомагнит-ных инверсий в среднем и в начале позднего кем-брия, полученный результат можно рассматри-вать как указание на то, что “включение” суперх-рона происходит не внезапно, а ему предшествуетнекоторое постепенное изменение условий вфункционировании динамо-механизма, выража-ющееся в частности, в уменьшении частотыгеомагнитных инверсий при приближении к су-перхрону. Этот результат поддерживает взгляды,согласно которым на границе ядро–мантия реали-зуется процесс, подготавливающий установление

Рис. 6. Изменение частоты геомагнитных инверсий накануне наступления ордовикского суперхрона обратной поляр-ности (Мойеро) [Pavlov and Gallet, 2005].

2

4

6

8

10

?

0 50 150 250 350100 200 300 400 450 500 550

Час

тота

гео

маг

нитн

ых

инве

рсий

, инв

ерси

и/м

лн л

ет

Мел

овой

суп

ерхр

онно

рмал

ьной

пол

ярно

сти

Кам

енно

угол

ьно-

перм

ский

суп

ерхр

оноб

ратн

ой п

оляр

ност

и (К

иам

а)

Нет

или

оче

нь м

ало

данн

ых

Орд

овик

ский

суп

ерхр

оноб

ратн

ой п

оляр

ност

и (М

ойер

о)

Возраст, млн лет

100



суперхронов. Характерные времена этого процессамогут быть установлены при детальных магнито-стратиграфических исследованиях периодов вре-мени, предшествующих суперхронам.

Данная работа была выполнена при поддержкеРоссийского научного фонда, грант № 161710097.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫГосударственная геологическая карта CCCР. Масштаб1 : 200000. Серия Анабарская. Лист: R-48-VII, VIII. Со-ставитель: А.И. Иванов / Ред. Савицкий В.Е. М.: Гос-геолтехиздат. 1962.Каныгин А.В., Ядренкина А.Г., Тимохин А.В. Стратигра-фия нефтегазоносных бассейнов Сибири. ордовик Си-бирской платформы. Новосибирск: “ГЕО”. 2007. 269 с.Каныгин А.В., Ядренкина А.Г., Тимохин А.В., Гонта Т.В.,Маслова О.А. Биостратиграфические зоны ордовикаСибирской платформы и проблема их сопоставления сновыми ярусами Международной стратиграфическойшкалы. Региональная стратиграфия позднего докем-брия и палеозоя Сибири: Сб. науч. тр. 2013. С. 63–77.Павлов В.Э., Флуто Ф., Веселовский Р.В., Фетисова А.М.,Латышев А.В. Вековые вариации геомагнитного поля ивулканические пульсы в пермо-триасовых траппахНорильской и Маймеча-Котуйской провинций // Фи-зика Земли. 2011. № 5. С. 35–50.Павлов В.Э., Веселовский Р.В., Шацилло А.В., Галле И.Магнитная стратиграфия опорного разреза ордовикасреднего течения р. Ангары – еще одно доказательствосуществования ордовикского геомагнитного суперх-рона // Физика Земли. 2012. № 4. С. 14–22.Решения Всесоюзного стратиграфического совещанияпо докембрию, палозою и четвертичной системе Сред-ней Сибири. Ч. 1. Новосибирск: изд-во СНИИГГиМС.1983. 216 с.Родионов В.П., Гуревич Е.Л. Опорный магнитострати-графический разрез отложений нижнего ордовика Се-веро-Запада Сибирской платформы // Нефтегазоваягеология. Теория и практика: электр. науч. журн. 2010.№ 3. Т. 5. http://www.ngtp.ru.Храмов А.Н., Гончаров Г.И., Комиссарова Р.А. и др. Па-леомагнитология. Л.: Недра. 1982. 312 с.Aubert J., Labrosse S., Poitou C. Modelling the palaeo-evo-lution of the geodynamo // Geophys. J. Int. 2009. V. 179.P. 1414–1428.Biggin A.J., Steinberger B., Aubert J., Suttie N., Holme R.,Torsvik T.H., van der Meer D.G., van Hinsbergen D.J.J. Pos-sible links between long-term geomagnetic variations andwhole-mantle convection processes // Nat. Geosci. 2012.V. 5. P. 526–533.Bosscher H., Schlager W. Accumulation rates of Carbonateplatforms // J. Geology. 1993. V. 101. P. 345–355.Cohen K.M., Finney S.C., Gibbard P.L., Fan J.-X. The ICSInternational Chronostratigraphic Chart // Episodes. 2013.V. 36. P. 199–204.Constable C. On rates of occurrence of geomagnetic rever-sals // Physics Earth Planet. Inter. 2000. V. 118. P. 181–193.Courtillot V., Besse J. Magnetic field reversals, polar wan-ders, and core-mantle coupling // Science. 1987. V. 237.P. 1140–1147.Courtillot V., Olson P. Mantle plumes link magnetic super-chrons to Phanerozoic mass depletion events // Earth Plan-et. Sci. Lett. 2007. V. 260. P. 495–504.

Gallet Y., Pavlov V. Magnetostratigraphy of the Moyero riversection (north-western Siberia): constraint on the geomag-netic reversal frequency during the early Paleozoic // Geo-phisical J. Internatinal. 1996. V. 125. P. 95–105.Gallet Y., Hulot G. Stationary and nonstationary behaviorwithin the geomagnetic polarity time scale // Geophys. Res.Lett. 1997. V. 24(15). P. 1875–1878.Geological time scale 2012 / Eds. Felix M. Gradstein,James G. Ogg, Mark D. Schmitz,Gabi M. Ogg. 2012. V. 1.1139 p.Gradstein F.M., Ogg J.G. A Phanerozoic time scale // Epi-sodes. 1996. V. 19. P. 3–5.Hulot G., Gallet Y. Do superchrons occur without any palae-omagnetic warning? // Earth Planet. Sci. Lett. 2003. V. 210.P. 191–201.Larson R., Olson P. Mantle plumes control magnetic reversalfrequency // Earth Planet. Sci. Lett. 1991. V. 107. P. 437–447.McFadden P.L., Merrill R.T. Asymmetry in the reversal ratebefore and after the Cretaceous Normal Polarity Super-chron // Earth Planet. Sci. Lett. 1996. V. 149. P. 43–47.McFadden P.L., Merrill R.T. Evolution of the geomagneticreversal rate since 160 Ma: Is the process continuous? //J. Geophys. Res. 2000. V. 105(B12). P. 28.455–28.460.Olson P., Deguen R., Hinnov L., Zhong S. Controls on geo-magnetic reversals and core evolution by mantle convectionin the Phanerozoic // Physics of the Earth and PlanetaryInteriors. 2013. V. 214. P. 87–103.Opdyke N.D., Channell J.E.T. Magnetic stratigraphy. Lon-don and San Diego Academic Press. 1996. 364 p.Pavlov V.E., Gallet Y. Upper Cambrian to Middle Ordovi-cian magnetostratigraphy from the Kulumbe river section(northwestern Siberia) // Phys. Earth and Plan. Int. 1998.V. 108. P. 49–59.Pavlov V., Gallet Y. A third superchron during the Early Pa-leozoic // Episodes. 2005. V. 28. P. 78–84.Pavlov V., Courtillot V., Bazhenov M., Veselovsky R. Paleo-magnetism of the Siberian traps: new data and a new overall250 Ma pole for Siberia // Tectonophysics. 2007. V. 443.P. 72–92.Pavlov V., Bachtadse V., Mikhailov V. New Middle Cambrianand Middle Ordovician palaeomagnetic data from Siberia:Llandelian magnetostratigraphy and relative rotation be-tween the Aldan and Anabar–Angara blocks // Earth Planet.Sci. Lett. 2008. V. 276. Is. 3–4. P. 229–242.Ripperdan R.L., Kirschvink J. Paleomagnetic results from theCambrian-Ordovician boundary section at Black Mountain,Georgina Basin, western Queensland, Australia // GlobalPerspectives on Ordovician Geology, Webby & Laurie(eds), Balkema, Rotterdam. 1992. P. 93–103.Ripperdan R.L., Magaritz M., Kirschvink J. Carbon isotopeand magnetic polarity evidence for non-depositional eventswithin the Cambrian-Ordovician boundary section nearDayangcha, Jilin Province, China // Geol. Mag. 1993. V.130. P. 443–452.Tolmacheva T., Abaimova G. Late Cambrian and Early Or-dovician conodonts from the Kulumbe River section,northwest Siberian Platform. Memoirs of the Association ofAustralasian Palaeontologists. 2009. V. 37. P. 427–451.Yang Z., Otofuji Y., Sun Z., Huang B. Magnetostratigraphicconstraints on the Gondwana origin of North China: Cam-brian-Ordovician boundary results // Geophys. J. Int.2002. V. 151. P. 1–10.Van der Voo R. Paleomagnetism of the Atlantic Tethys andIapetus oceans. Cambridge Univ. Press. 1993. 411 p.

МАГНИТНАЯ СТРАТИГРАФИЯ ОРДОВИКА НИЖНЕГО...

Documents

Transcript of МАГНИТНАЯ СТРАТИГРАФИЯ ОРДОВИКА НИЖНЕГО...