Охотско-Чукотский вулканический пояс (ОЧВП) – один из крупнейших окраинно-континентальных вулканических поясов Земли. Он представляет собой самостоятельную крупную структурную единицу Северо-Востока Азии, которая простирается более чем на 3000 км от западного Приохотья до Чукотского п-ова. Хотя породы пояса активно исследуются в течение многих лет, вопрос о возрасте пород пояса до сих пор дискутируется [3, 4, 8, 10]. В данной работе для обоснования возраста использован палеомагнитный метод. Исследованы базальты мыгдыкитской свиты, с которыми связывается завершающий этап формирования ОЧВП в Примагаданье [1]. Предварительные результаты палеомагнитных исследований мыгдыкитской свиты опубликованы ранее в работах [5, 6].
Материалы и методы исследований
Мыгдыкитская свита изучена в районах Янского, Ольского и Арманского плато (рис. 1). Плато сложены базальтами свиты и подстилаются вулканогенными и вулканогенно-осадочными отложениями ольской свиты. Во время полевых исследований палеомагнитное опробование сопровождалось отбором образцов на радиологическое датирование, которое проведено в университете штата Аляска [5] и в Стэнфордском университете [8].
На Янском плато разрез свиты представлен чередованием массивных и пузыристых базальтов общей мощностью свыше 500 м. Подстилается мыгдыкитская свита игнимбритами и лавами риолитов, туфами и туффитами кислого состава, которые относятся к ольской свите. На палеомагнитный анализ опробована нижняя часть разреза базальтов мощностью около 70 м.
На Ольском плато мыгдыкитские базальты изучены в двух районах – в верховьях рек Олы и Армани (руч. Жданный). В верховьях р. Ола опробована верхняя часть базальтов, мощностью около 300 метров. В разрезе на руч. Жданный исследованы базальные слои свиты (50 м), залегающие непосредственно на отложениях ольской свиты.
В междуречье Хасын – Армань (Арманское плато) опробован практически непрерывный разрез из вулканитов верхней части ольской свиты и потоков мыгдыкитских базальтов. Изученный разрез мыгдыкитской свиты составляет около 600 метров.
Измерения магнитной восприимчивости (k) и исследование ее при высоких температурах проведены на многофункциональном каппаметре MFK1-FA c термоприставкой CS-3 (AGICO Ltd.). Параметры магнитного гистерезиса измерены на автоматическом коэрцитиметре J-meter [1]. Измерения остаточной намагниченности (Jn,) проведены на рок-генераторе JR-5A (AGICO Ltd.). Для выделения характеристической намагниченности применялось размагничивание температурой до 600 °С шагом прогрева 100 °С. Нагрев проводился в магнито экранированной печи с 4 экранами, изготовленными из m-металла.
Для обсчета результатов использована программа «Remasoft».
Рис. 1. Схема расположения разрезов базальтов мыгдыкитской свиты. Заштрихованные
области – районы распространения базальтов; залитые кружки – места изученных разрезов
Результаты исследований и их обсуждение
Магнито-минералогические исследования. Состав магнитных минералов определен по точкам Кюри, полученным в результате исследования зависимости магнитной восприимчивости в процессе нагрева. Образцы нагревались со скоростью 10–12 °С в минуту в воздушной и аргоновой средах. Характер кривых k(T) показывает, что основным магнитным минералом в образцах является магнетит с точкой Кюри около 580 °С (рис. 2, а). На кривых нагрева некоторых образцов отмечаются перегибы в области температур 400–450 °С, которые связываются с катиондефицитным магнетитом (маггемитом) или катиондефицитным титаномагнетитом (титаномаггемит) (рис. 2, б, в). Этот минерал неустойчив к нагревам и не проявляется на кривых остывания. Многие образцы содержат целый набор магнитных минералов, включающий титаномагнетит с точкой Кюри 520–550 °С, титаномаггемит и магнетит (рис. 2, в). Титаномагнетит диагностируется на кривых нагрева и остывания, причем более отчетливо при нагреве в аргоне. Связи состава магнитных минералов с географическим положением разрезов и положением отдельных образцов в разрезах не выявлено.
Магнитный гистерезис. Намагниченность насыщения (Js), остаточная намагниченность насыщения (Jrs) , коэрцитивная сила (Hc), остаточная коэрцитивная сила (Hcr) определены для диагностики доменного состояния магнитных минералов, характеризующего стабильность и жесткость магнитных частиц. Судя по распределению отношений Jrs/Js, Hcr/Hc на диаграмме Дея [7], магнитные минералы базальтов попадают в область псевдо-однодоменных частиц, для единичных образцов характерны многодоменные частицы (рис. 3). Стабильная естественная остаточная намагниченность (ЕОН) связана, как правило, с однодоменными и псевдо однодоменными частицами.
а б в
Рис. 2. Зависимость магнитной восприимчивости от температуры. Сплошные (пунктирные) линии – кривые нагрева (остывания), М – магнетит; МГ – маггемит; ТМ – титаномагнетит; ТМГ – титаномаггемит; курсивом обозначены номера образцов
Рис. 3. Диаграмма Дея базальтов мыгдыкитской свиты. ПОД (МД) – область псевдо однодоменных (многодоменных) частиц
Магнитные свойства. Магнитные свойства базальтов мыгдыкитской свиты крайне неоднородные и варьируют в широких пределах (таблица). Более магнитными являются породы Янского плато. Неоднородность магнитных характеристик обусловлена качественным составом магнитоносителей и степенью низкотемпературного окисления минералов. Некоторым образцам свойственны аномально высокие величины естественной остаточной намагниченности, приобретенные, вероятно, в результате удара молнии.
Магнитные свойства базальтов мыгдыкитской свиты
|
Местоположение |
Jn, 10–3 А/м От–до (среднее) |
k, 10–3 ед. СИ От–до (среднее) |
Фактор Q От–до (среднее) |
|
Ольское плато |
|||
|
р. Ола, 151,3°E, 60,8°N |
952,2–19684,5 (5780,1) |
5,8–31,3 (11,8) |
1,6–48,6 (13,6) |
|
руч. Жданный, 151,3°E, 61,0°N |
901,6–10072,2 (3077,8) |
2,8–19,0 (10,1) |
1,2–18,3 (9,9) |
|
Арманское плато |
|||
|
150,5°E, 60,3°N |
650,3–34704,4 (4988,8) |
1,9–62,8 (16.7) |
0,6–49,1 (14.1) |
|
Янское плато |
|||
|
151,3°E, 61,0°N |
2002,3–36730,3 (10872,8) |
14,7–39,32 (21,8) |
2,60–23,5 (10,5) |
Стабильность ЕОН. Выделение характеристической намагниченности проводилось ступенчатым нагревом образцов в печи, в магнитном вакууме. Образцы нагревались последовательно до 600°С с шагом 50–100°С. Эти исследования выявили, что в составе вектора ЕОН пород присутствуют основном две компоненты. Направления характеристической намагниченности выделяются в интервале температур 350–500°С. Результаты размагничивания образцов показаны на рис. 4. Средние направления векторов, после проведения магнитной чистки, для обратнополярных образцов составляют: Dср = 101°, Iср = –63°, K = 16,0, α95 = 6,3°, для образцов прямой полярности: Dср = 339°, Iср = 73°, K = 13,4, α95 = 9,3°.
Рис. 4. Стереопроекции распределения направлений остаточной намагниченности
в древних координатах базальтов мыгдыкитской свиты до (слева) и после (справа) проведения магнитных чисток. Открытые (залитые) символы – проекции Jn на верхнюю (нижнюю) полусферу, малые круги – α95
По результатам размагничивания выделена и обоснована характеристическая (древняя) намагниченность пород, составлены магнитостратиграфические разрезы (рис. 5). Палеомагнитный разрез мыгдыкитской свиты на руч. Жданный (Ольского плато) представлен двумя зонами – нижней, обратной полярности и верхней – прямой. В верховьях р. Олы породы свиты оказалась прямонамагниченными. Разрез базальтов Арманской структуры, характеризуется зонами обратной (нижняя часть разреза) и прямой полярности. В районе Янского плато установлено, что в основании исследованного разреза породы свиты намагничены обратно современному магнитному полю, в то время как в верхней части выделена аномальная зона.
Рис. 5. Сопоставление магнитостратиграфических разрезов базальтов мыгдыкитской свиты с фрагментом магнитохронологической шкалы [9]:
1, 2, 3 – прямая, обратная и аномальная полярность соответственно; 4 – линии корреляции; 5 – места отбора образцов на радиологический возраст
Таким образом, сводный магнитостратиграфический разрез свиты в изученных разрезах состоит из двух магнитозон – нижней, обратной полярности, и верхней – прямой. Граница между названными магнитозонами зафиксирована в разрезах руч. Жданный и на Арманском плато (рис. 5).
Для Янского плато 40Ar/39Ar возраст обратнонамагниченных пород по двум пробам составил 77,5 ± 0,6 и 76,1 ± 0,4 млн лет, для Ольского плато – 77,8 ± 1,0 млн лет [5]. Для Арманской вулканоструктуры рассчитанный возраст по двум пробам составляет 76,8 ± 0,8 млн лет [8]. Полярность мыгдыкитских базальтов и имеющиеся радиологические датировки позволяют провести обоснованную корреляцию палеомагнитных разрезов свиты с мировой магнитогеохронологической шкалой [9]. Наиболее вероятно установленная зона обратной полярности соответствует хрону С33r кампанского яруса. Согласно данным [9], возрастной диапазон хрона составляет 79,5–84,0 млн лет.
Таким образом, палеомагнитные характеристики свидетельствуют о том, что формирование мыгдыкитских базальтов происходило во время хронов прямой и обратной полярности, видимо, синхронно на Ольском, Янском и Арманском плато. Прямая полярность геомагнитного поля доминировала в меловое время, поэтому выявленная зона обратной полярности является важным стратиграфическим репером.
Рецензенты:
Колесов Е.В., д.г.-м.н., старший научный сотрудник лаборатории кайнозоя и палеомагнетизма Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт им. Н.А. Шило» ДВО РАН, г. Магадан;
Борходоев В.Я., д.т.н., ведущий научный сотрудник, доцент лаборатории кайнозоя и палеомагнетизма Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт им. Н.А. Шило» ДВО РАН, г. Магадан.
Работа поступила в редакцию 07.05.2014.