ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ
свойство горных
пород намагничиваться в период своего формирования под действием магнитного
поля Земли и сохранять приобретённую намагниченность (остаточную намагниченность)
в последующие эпохи. Величина и направление этой намагниченности соответствуют
магнитному полю, существовавшему в данной точке земной поверхности при
образовании породы, т. е. миллионы и сотни миллионов лет назад. П. даёт
возможность изучать эволюцию геомагнитного поля (см. Земной магнетизм),
"записанную"
в намагниченности горных пород. В каждой породе содержится нек-рое количество
зёрен ферро- или ферримагнитных минералов (магнетита, титаномагнетитов,
гематита, илъменитов, маггемита, пирротина и др.). В нек-рых породах
содержание магнитных зёрен составляет лишь доли процента, но тем не менее
именно эти зёрна обусловливают остаточную намагниченность горных пород.
В зависимости от условий формирования горные породы приобретают различную
по интенсивности и по стабильности (т. е. по способности противостоять
размагничивающим воздействиям) намагниченность. Для П. наиболее существенна
остаточная термонамагниченность (TRM), к-рая образуется при остывании горной
породы в геомагнитном поле начиная с темп-ры выше Кюри точки . TRM
возникает гл. обр. при охлаждении расплавов (лав, интрузий), т. е. свойственна
изверженным породам. Рост TRM при темп-pax идёт интенсивно; с охлаждением
до "блокирующей" темп-ры рост резко замедляется и происходит "замораживание"
приобретённой намагниченности (вектор намагниченности частиц теряет возможность
ориентироваться по полю). TRM может в десятки и сотни раз превышать намагниченность,
возникающую в том же поле при комнатной темп-ре. Для разрушения TRM требуются
магнитные поля, в десятки и сотни раз превышающие поле, создавшее TRM.
Существуют ещё остаточная химическая намагниченность (CRM), возникающая
при росте ферромагнитных зёрен в магнитном поле, вязкая остаточная намагниченность
(VRM), образующаяся при длительном воздействии магнитного поля на породу
(за счёт термоактивационных и диффузионных процессов), и, наконец, ориентационная
остаточная намагниченность (DRM). Последняя образуется в осадочных породах:
магнитные зёрна из размытых кристаллич. пород, уже обладающие TRM или CRM,
осаждаясь на дне водоёмов и рек, ориентируются подобно стрелке компаса
в магнитном поле. Затем частицы при отвердевании осадка оказываются вцементированными
в него и сохраняют свою ориентацию, к-рая и обусловливает остаточную намагниченность
породы. CRM у осадочных пород может образоваться как в момент их формирования,
так и позднее, а у изверженных пород CRM всегда вторична, т. е. возникает
в процессе жизни породы. VRM всегда вторична, а значит. не имеет определённого
возраста. Т. о., TRM и DRM связаны с процессом формирования породы, и если
возраст данной породы известен (см. Геохронология), то тем самым
становится известным и время возникновения намагниченности, необходимое
для изучения изменения геомагнитного поля во времени.
При палеомагнитных исследованиях выясняют
сначала, каким из видов намагниченности обладает данная порода, стремятся
выделить первичную намагниченность (образовавшуюся вместе с породой) и
по ней определить древнее геомагнитное поле. Существуют полевые и лабораторные
методы исследования, позволяющие определить первоначальное направление
вектора остаточной намагниченности путём статистич. обработки достаточно
большого количества измерений, сделанных на отд. образцах. По направлению
горизонтальной составляющей вектора устанавливается направление магнитного
меридиана, по величине наклонения вектора в месте взятия породы определяется
палеомагнитная широта Y.
Систематич. палеомагнитные исследования
в разных странах ведутся с нач. 50-х гг. 20 в. Осн. результаты исследований
таковы:
1) На протяжении последних 600 млн. лет
напряжённость геомагнитного поля, по-видимому, существенно не менялась.
2) Определения положения геомагнитного
полюса по горным породам Европы и Сев. Азии показывают, что на протяжении
последних 500-600 млн. лет полюс перемещался из центр, части Тихого ок.
(кембрий, 570-500 млн. лет назад) через р-н, расположенный к С.-В. от Японии
(пермский период, 285-230 млн. лет назад), и Сев.-Вост. Азию до совр. положения.
Кривые движения полюса, построенные по намагниченности пород других материков
или тектонических платформ (напр., Индийской платформы), существенно
отличаются от европейской кривой (так, напр., полюс, определённый по пермским
отложениям Австралии, располагался в р-не Сев.-Зап. Африки, в дальнейшем
полюс двигался навстречу европейской кривой). В то же время значения палеомагнитной
широты обнаруживают высокую корреляцию с данными палеоклиматологии, позволяющую
предполагать, что магнитная ось обычно совпадала с осью вращения Земли
(или располагалась вблизи неё).
3) Для совмещения кривых движения геомагнитного
полюса, определённых по породам разных континентов (рис. 1), оказывается
необходимым предположить, что континенты постепенно меняли своё положение
по отношению друг к другу и по отношению к полюсам. Соответствующие реконструкции,
в к-рых достигается макс. совмещение кривых, весьма близки к тем, которые
были предложены геологами на основании сходства контуров материкового склона
и геол. строения разобщённых частей древних палеозойских материков (напр.,
Африки и Юж. Америки; см. Мобилизм, Тектонические гипотезы). Если
же принять, что материки не перемещались, то оказывается неверным закон,
по к-рому палеомагнитологи определяют положение геомагнитного полюса в
прошлые геол. эпохи, и тогда следует считать, что поле в те эпохи не было
дипольным. Данные ряда исследований свидетельствуют в пользу первого предположения
(дипольное поле), но однозначного решения этого вопроса до сих пор не получено.
Рис. 1. Траектории движения геомагнитного
полюса по палеомагнитным данным. Траектория, соответствующая результатам
исследований намагниченности европейских пород, показана точками: траектория,
соответствующая намагниченности североамериканских пород, - штриховой и
сплошной линиями.
4) Геомагнитное поле при одном и том же
направлении геомагнитной оси через интервалы времени, составляющие от 500
тыс. до 50 млн. лет, изменяет своё направление на обратное; происходит
т. н. инверсия геомагнитного поля. Юж. магнитный полюс находится в эпохи
нормальной полярности вблизи Сев. географического полюса, а в эпохи обратной
полярности - вблизи Юж. географического полюса. Изучение инверсий даёт
экспериментальный базис для создания теории геомагнитного поля (см. Земной
магнетизм) и позволяет составить магнитно-стратиграфич. шкалу геохронологии.
Хронология геомагнитных инверсий хорошо установлена лишь для позднего кайнозоя
(плиоцен, антропоген) и немногих др. отрезков геол. времени (рис. 2). Моменты
инверсий запечатлены в геол. разрезах всего земного шара и позволяют производить
корреляцию далеко отстоящих разрезов. По смене направления намагниченности
пород, обусловленной инверсией, расчленяются толщи осадочных или вулканич.
пород и уточняются датировка их возраста и последовательность геологических
событий.
Рис. 2. Абсолютная палеомагнитная геохронологическая
шкала для последних 4,5 млн. лет. Названия "ивент" соответствуют географическим
названиям мест, в которых они были открыты. Эпохи полярности названы в
честь учёных, внёсших большой вклад в изучение магнетизма Земли.
Лит.: Храмов А. Н., Шолпо Л. Е.,
Палеомагнетизм, Л., 1967; Рагата Т., Магнетизм горных пород, пер. с англ.,
М., 1965; Сrееr К. М., A review of palaeomagnetism, "Earth Science Reviews",
1970, v. 6, № 6. Г. Н. Петрова.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я