Проекты
Название проекта:
Проект РФФИ №18-35-00134 мол_а «Магнитостратиграфия валанжина Горного Крыма»
Сроки выполнения:
2018-2019
Руководитель:
Грищенко Владимир Александрович
Аннотация:
В рамках Проекта планируется получить детальную палеомагнитную и петромагнитную характеристику валанжина Горного Крыма, необходимую, как для уточнения Шкалы геомагнитной полярности, так и для проведения изохронных межрегиональных корреляций и определения границ (как нижней так и верхней) валанжинского яруса в крымских разрезах. Не исключено, что результаты исследований будут способствовать выбору критериев для обоснования подошвы валанжина, поскольку Точка глобального стратотипа (GSSP) яруса до настоящего времени не определена. Наиболее надежные палеомагнитные определения будут использованы для расчета палеополюсов. Широкий спектр петромагнитных характеристик, включая массовые данные по анизотропии магнитной восприимчивости, будет использован для усовершенствования имеющихся и построения новых моделей формирования валанжинских пород. В рамках Проекта планируется изучить не менее, 10 опорных разрезов. Главным результатом работ должна стать магнитостратиграфическая схема валанжина Горного Крыма, базирующаяся на результатах изучения, в которой все подразделения палеомагнитного и петромагнитного обоснования будут надежно увязанную с детальной биостратиграфической основой и местными стратиграфическими подразделениями.
Исполнители:
Маникин Алексей Геннадьевич (Саратов, СГУ)
Гужикова Анастасия Андреевна (Саратов, СГУ)
Суринский Арсений Михайлович (Саратов, СГУ)
Цели и задачи проекта:
Целью проекта является построение магнитостратиграфической шкалы валанжина Горного Крыма, уточнение на ее основе Шкалы геомагнитной полярности и проведение на основе полученных данных местных и межрегиональных изохронных корреляций, реконструкций условий формирования пород.
Для достижения цели необходимо:
- провести палеомагнитное и петромагнитное изучение разрезов;
- провести детальное био- и магнитостратиграфическое сопоставление разрезов;
- обобщить био-, магнито- и литостратиграфические данные по валанжину Горного Крыма в магнитостратиграфической схеме;
- провести сопоставление магнитостратиграфической схемы валанжина Крыма с Шкалой геомагнитной полярности;
- провести био- и магнитостратиграфические корреляции валанжина Крыма и других регионов.
Полученные результаты за первый год реализации проекта:
1. Завершены –палео и петромагнитной исследования разрезов берриаса-валанжина Восточного Крыма («Заводская балка», «Коклюк», «Султановка»). В общей сложности, лабораторной обработке были подвергнуты 392 ориентированных образца (со 196 стратиграфических уровней). Итогом исследований разрезов Восточного Крыма стало составление сводной палеомагнитной колонки, фиксирующий 3 субзоны обратного, 2 субзоны прямого знака и 1 субзону преимущественно нормальной полярности. По результатам микропалеонтологических исследований в разрезах Восточного Крыма установлены слои c Lingulina trilobitomorpha, Haplophragmoides vonontianus, сопоставляющиеся с аммонитовыми зонами Otopeta - Verrucosum (верхний берриас - валанжин) [Savelieva et al., 2017]. Находка берриасского аммонита Berriassella callisto [Arkadiev et al., 2018] в пределах магнитозоны обратной полярности позволяет отождествить ее с хроном M14r. Таким образом, благодаря биостратиграфическим данным, в достаточно сложной знакопеременной палеомагнитной зональности разреза надежно идентифицируются аналоги магнитных хронов M16, M15 и M14. Учитывая крайнюю редкость находок аммонитов в пограничном интервале берриаса - валанжина, подошву хрона M14r целесообразно использовать в Восточном Крыму в качестве критерия для обоснования уровня нижней границы валанжинского яруса, по аналогии со Шкалой геомагнитной полярности [Ogg et al., 2016].
2. В период с июля по сентябрь 2018 года участниками Проекта была проведена полевая экспедиция с целью комплексного био- и магнитостратиграфического изучения (предусматривающего отбор проб на разные виды анализов по системе «образец в образец») верхнего берриаса – валанжина Горного Крыма, в ходе которой были опробованы все запланированные разрезы: г. Резаная – г. Белая (с. Верхоречье, долина р. Качи), Кабаний лог (с. Куйбышево, долина р. Бельбек), г. Шелудивая, г. Патиль, г. Большой Кермен, г. Сельбухра (все в долине р. Бодрак), карьеры у сс. Мазанка и Крымская Роза. Общее количество стратиграфических уровней, с которых были взяты палеомагнитные образцы составило 243, при общей мощности исследованных толщ ~180 м. Кроме того, из карьеров «Мазанка» и «Крымская Роза», со 162 стратиграфических уровней, были отобраны неориентированные петромагнитные образцы, а из разрезов Патиль, Верхоречье и Кабаний лог были взято 17 микрофаунистических проб. Отбор ориентированных образцов проводился двумя способами: 1) с помощью кайлы; 2) с помощью специализированной портативной буровой установки - дрилла (модель Pomeroy EZ core D261-C) с алмазными коронками, выполненными из немагнитного металла (модель Pomeroy BSS-1E Drill Bit), диаметром 1 дюйм. Для дальнейших лабораторных исследований, каждый штуф, в зависимости от способа отбора, был распилен на 2-3 образца кубической (объёмом 8 см3) или цилиндрической (объёмом 10 см3) формы.
3. Проведено лабораторное изучение палеомагнитной коллекции валанжина–готерива разреза «Верхоречье» (гг. Резаная и Белая), состоящей из 336 ориентированных образцов кубической формы с 84 стратиграфических уровней (по 4 дубля с каждого уровня). Мощность разреза 44 м. С целью оценки пригодности пород для палеомагнитных определений и получения дополнительной геологической информации, у образцов с каждого уровня был исследован широкий спектр петромагнитных характеристик. Исследования включали измерения магнитной восприимчивости (K) и её анизотропии магнитной восприимчивости (АМВ), термокаппы (Kt), естественной остаточной намагниченности (Jn), остаточной намагниченности насыщения (Jrs), остаточной коэрцитивной силы (Hcr), а также, некоторых расчетных параметров, таких как отношение K/Jrs и параметр Кенигсбергера (Q). Магнитоминералогическая диагностика включала в себя термомагнитный анализ (ТМА) (на приборе ТАФ-2), измерение зависимости магнитной восприимчивости от температуры (на каппабридже MFK1-FА с приставкой CS3), а, так же, опыты магнитного насыщения. Палеомагнитные исследования проводились по стандартной методике [Молостовский, Храмов, 1997] и включали в себя магнитные чистки переменным полем на криогенном магнитометре 2G-Enterprices (SQUID, СКВИД) в Институте Физики Земли (ИФЗ РАН, Москва). В результате, впервые для данного разреза, получен магнитостратиграфический разрез, отвечающий современным требованием, фиксирующий семь субзонон, четыре из которых характеризуются исключительно прямым знаком полярности (Nv (являющейся, вероятно, аналогами верхов магнитной зоны Nrv), Nv2, Nv3 и Nv4), а, так же, три субзоны преимущественно обратной полярности (Rnv1, Rnv2, Rnv3). Результаты магнитостратиграфических данных на разреза «Верхоречье» противоречат биостратиграфическим данным по аммонитам [Барабошкин, Янин, 1997; Ogg et al., 2016]. Обнаруженная зона преимущественно обратной полярности Rnv2, расположенная в зоне T.callidiscus, сопоставляется с магнитным хроном M11r, расположенным внутри аммонитовой зоны S.verrucosum. Однако, учитывая данные об изотопах (δ 13C), полученные из разреза Резаная [Groecke et al., 2005; Ямпольская и соавт. 2006], где изотопный пик встречается в аммонитовой зоне T.callidiscus, и данные изотопов на участках северной части Средиземного моря [Groecke et al., 2005], где подобный пик обнаружен в нижней части аммонитовой зоны N. Peregrinus, важно отметить хорошую корреляцию, полученную небиостратиграфическими методами. Исходя из предложенного варианта корреляции, вышележащую зону, преимущественно обратной полярности (Rnv3) следует сопоставлять с магнитным хроном M10N, а нижележащую субзону Rnv1 – с магнитным хроном M12. Таким образом, анализ полученных данных разреза «Верхоречье» позволил установить следующие хроны: M12, M11A, M11, M10N.
4. Впервые получены палео- и петромагнитные данные по конденсированным разрезам берриаса-валанжина Юго-Западного Крыма (г.г. Патиль, Сельбухра, Большой Кермен). Проведена детальная корреляция изученных разрезов по палео- и петромагнитным данным и построен сводный магнитостратиграфический разрез нижнего валанжина ЮЗ Крыма. В палеомагнитном отношении породы конденсированных разрезов гор Патиль, Большой Кермен и Сельбухра аналогичны разрезам «Длинная» и «Шелудивая» [Грищенко, 2017]. Большинство изученных образцов оказались стабильными в палеомагнитном отношении. Результаты групповой статистики по выделенным характеристическим компонентам обнаруживают, что для всех изученных разрезов характерны невысокие межпластовые кучности (2.66-4.78) и пологие наклонения палеомагнитных векторов (30-35o), обусловленные, вероятно, грубообломочным составом пород. Предпосылки для проведения теста складки отсутствуют ввиду малой вариации элементов залегания пластов. Проведенный тест обращения [McFadden, McElhinny, 1990] показал отрицательный результат. Но, несмотря на это, древний возраст намагниченности может быть обоснован по ряду косвенных признаков, используемых при обосновании древнего возраста Jn в магнитостратиграфических исследованиях [Гужиков, 2013 и др.]: 1) выделенные направления, соответствующие прямой или обратной полярности, закономерно группируются в разрезах; 2) знак полярности не зависит от литологического состава исследуемых пород; 3) главный носитель намагниченности в разрезе - магнетит, который фиксируется по малым полям магнитного насыщения и данным ДТМА; 4) большой разброс палеомагнитных векторов, характерный для грубообломочных отложений; 5) сопоставимость полученных палеомагнитных результатов с палеонтологическими данными и с известными данными о режиме геомагнитного поля в берриас-валанжинское время. Палеомагнитные колонки всех изученных разрезов схожи между собой и образованы чередованием пяти магнитозон (интервалов) разного знака. Магнитостратиграфические данные по каждому из этих разрезов в отдельности могут быть обоснованно подвергнуты сомнению из-за многочисленных аномальных палеомагнитных направлений и обилия перерывов в осадконакоплении. Однако сходная палеомагнитная структура устойчиво прослеживается в 5 разрезах (г. Длинная, г. Шелудивая, г. Патиль, г. Большой Кермен, г. Сельбухра), что позволяет с доверием относится к полученным данным.
5. В разрезе Кабаний лог в интервале от кровли свиты Бечку (верхи зоны Occitanica) до алабатской толщи, условно относимой к берриасу, отобраны ориентированные образцы для палеомагнитного анализа с 35 уровней. Кучкинская свита (зона Boissieri) оказалась охарактеризованной при этом образцами с 25 уровней (в среднем, через каждые 1.9 м мощности). В петромагнитном отношении разрез четко дифференцирован на две части: нижнюю, где преобладают повышенные значения магнитной восприимчивости (K), естественной остаточной намагниченности (Jn), остаточной намагниченности насыщения (Jrs), и верхнюю – с минимальными величинами этих параметров (за единственным исключением на уровне обр. 3131/18). Повышенные показатели K, Jn, Jrs отражают обогащение нижней части разреза ферромагнитной фракцией, связанной, очевидно, с терригенным материалом, и, таким образом, способствуют индивидуализации свиты бечку. В большинстве образцов выделены характеристические компоненты (ChRM) намагниченности (с максимальным угол отклонения менее 15o), проецирующиеся на нижнюю полусферу в северных румбах нижней полусферы, что характерно для намагниченности, обусловленной нормальной (N) полярностью поля. Образцы с 8 уровней характеризуются кардинально иным палеомагнитным качеством: характеристическую компоненту в них выделить не удается, а проекции Jn в ходе магнитных чисток смещаются по дугам больших кругов (БК). Закономерное смещение проекций Jn по дуге БК с нижней на верхнюю полусферу характерно для обратнонамагниченных пород, частично перемагниченных современным полем. Поэтому можно предположить, что в образцах присутствуют разнонаправленные компоненты, одна из которых (N) связана с перемагничиванием современным полем, а другая обусловлена обратной (R) полярностью древнего (берриасского) поля. Современному перемагничиванию в той или иной степени, вероятно, должны быть подвергнуты все отложения в разрезе. Однако в образцах с нормальной намагниченностью дифференцировать вторичную и первичную компоненты невозможно, потому что направления позднемелового и современного поля близки.
Полученная палеомагнитная колонка разреза Кабаний лог характеризуется преобладанием прямой (N) полярности, на фоне которой выделяются три интервала обратной R-полярности и может быть сопоставлена со сводным магнитостратиграфическим разрезом берриаса Центрального Крыма [Аркадьев и др., 2015], шкалой геомагнитной полярности (GPTS) (Ogg et al., 2016) и стратотипом берриаса во Франции [Galbrun, 1985]: аналоги хрона M17n характеризуют подзону D. tauricum в Центральном Крыму [Аркадьев и др., 2015], и с точки зрения палеомагнитной корреляции, верхи свиты бечку в ЮЗ Крыму, отмеченные N-зоной должны быть также отнесены к подзоне tauricum. Комплекс фораминифер, встреченный под нижней границей этой магнитозоны, характерен для зоны Boissieri, но, вероятно, его стратиграфический интервал распространяется и на верхи зоны Occitanica (подзона tauricum); средняя R-зона, отождествленная с M16r, имеет аномально малую мощность для аналога длительного хрона мощность (что объясняется редуцированием магнитозоны за счет надвиговой структуры, наличие которой установлено в разрезе по данным об анизотропии магнитной восприимчивости); предположение о сопоставлении верхрней R-зоны с хроном M15r является наименнее обоснованным.
6. Анизотропия магнитной восприимчивости низов разреза «Кабаний лог», представленных чередованием рыхлых и более плотных песчаников, имеют магнитную текстуру, свойственную породам в зонах разрывных нарушений [Аркадьев и др., 2015]. В данном случае, учитывая нормальную стратиграфическую последовательность пород в разрезе (полученную по результатам изучения фораминифер) и сокращение мощности продолжительного магнитного хрона M16r, следует предположить наличие пологого срыва (детачмента).