Палеомагнетизм и петромагнетизм нижнего мела Горного Крыма: стратиграфический и палеогеографический аспекты.

Глава 3. Магнитостратиграфическая схема и петромагнитная модель нижнего мела Крыма

Состояние магнитостратиграфической изученности нижнемеловых отложений Крыма. До 2002 г. нижнемеловые отложения Крыма оставались практически не изученными в магнитостратиграфическом отношении. Определения палеомагнитных полюсов, сделанные по отдельным стратиграфическим уровням для решения палеогеодинамических задач [Русаков, 1969; Печерский, Сафонов, 1993], не имели стратиграфического значения. Работы А.З.Гасанова [1976] носили ярко выраженный рекогносцировочный характер. Фактически, первые магнитостратиграфические данные по нижнему мелу Крыма были получены В.Н.Ереминым (НИИ Геологии СГУ). В 1970-1980 гг. им были опробованы и обработаны разрезы нижнего мела сс. Балки-Межгорье (берриас), с. Верхоречье (верхний баррем - нижний апт) и Заводская Балка (нижний мел). Эти материалы, приведенные в отчетах НИИ Геологии СГУ [1977, 1989] неопубликованы, к сожалению, в открытой печати, но, не потеряли своего значения. Фамилиями К.И.Анферова и Л.Г.Гладченко [1968], которые провели палеомагнитное изучение разреза баррема-апта с. Верхоречье, список авторов, занимавшихся проблемами палеомагнетизма и магнитостратиграфии нижнего мела Крыма, вероятно, исчерпывается. Данные о палеомагнитной зональности валанжина, готерива, среднего - верхнего апта и альба Крыма отсутствовали вовсе. Таким образом, палеомагнитный разрез для всего нижнемелового отдела Горного Крыма впервые построен в результате проведенных исследований.

Палеомагнитный разрез нижнего мела Горного Крыма.

Берриасский ярус. В целом, берриасу Крыма соответствует переменная полярность. В сводном разрезе яруса можно выделить пять субзон. Субзоны преимущественно обратной (Rn-b₁) и прямой полярности (N-b₁) соответствуют зоне Jacobi/grandis - T.occitanica нижнего берриаса. Субзона переменной полярности (NR-b_1-2) соответствует верхам зоны Jacobi/Grandis - T.occitanica нижнего берриаса, зоне D.tauricum и низам зоны E.euthymi верхнего берриаса. Субзона прямой полярности N-b₂, охватывает верхи зоны E.euthymi и низы слоев с Weberithyris moisseevi, сопоставляемых с зоной T.crassicostatum. Cубзона NR-b₂, характеризует оставшуюся часть слоев с W.moisseevi, сопоставляемых со слоями с S.arguinensis и Z.baksanensis.

Валанжинский ярус. Нижнему валанжину соответствует преимущественно обратная полярность. Определить ранг магнитозон в данном случае невозможно, из-за отсутствия сведений о детальной стратификации нижневаланжинских отложений Центрального Крыма. Палеомагнитный разрез верхневаланжинского подъяруса представлен четырьмя субзонами: преимущественно обратной (Rn-v₂), прямой (N-v₂), обратной (R-v₂) и переменной (RN-v₂) полярности. Rn-v₂ отвечает большей части зоны N.submartini, N-v₂, охватывает верхи зоны N.submartini, зону H.trinodosum, и низы зоны T.callidiscus. Верхи последней характеризуются субзоной R-v₂. RN-v₂ приурочена к зоне E. Tauricum.

Готеривский ярус. Палеомагнитный разрез готерива основан на данных о магнитной полярности по одному разрезу Юго-Западного Крыма (г. Белая, с. Верхоречье). Нижнему готериву здесь соответствуют три субзоны: две преимущественно прямой (Nr₁-h₁, Nr₂-h₁) и одна обратной (R-h₁) полярности. Nr₁-h₁, охватывает зону L.leopoldina и низы C.loryi. Верхи последней, за исключением кровли, характеризуются субзоной R-h₁. К кровле зоны C.loryi и низам L.cryptoceras приурочена Nr₂-h₁. Кровле L.cryptoceras и конденсированным отложениям верхнего готерива (зона C.duvali) соответствует магнитозона R-h_1-2.

Барремский-аптский ярусы. Сводный палеомагнитный разрез баррема-апта базируется на данных о магнитной полярности, полученных по разрезам Юго-Западного Крыма (с. Верхоречье, с. Партизанское, п. Марьино). Нижнебарремский подъярус и основание верхнего баррема в разрезе с. Верхоречье представлены горизонтом <цефалоподовых известняков> с обратной намагниченностью. Вышележащая часть разреза верхнего баррема - апта, представленная пелагическими глинами биасалинской свиты, имеет простую палеомагнитную структуру: на фоне прямой полярности (ортозона Nbr₂-a) выделяется две субзоны обратного знака: R-a₁ в нижнем апте (с. Верхоречье) и R-a_2-3 в средне-верхнеаптских отложениях (с. Партизанское).

Альбский ярус. К настоящему времени получены сведения о магнитной зональности лишь одного разреза верхнего альба Крыма (с. Прохладное, Юго-Западный Крым). Согласно эти данным в пределах подзоны M.rostratum доминирует прямая полярность (субзона N-al₃), осложненная в кровле подзоны субзоной обратного знака (R-al₃).

В целом сводный магнитостратиграфический разрез нижнего мела Юго-Западного Крыма имеет отчетливо выраженное двучленное строение: берриасская-нижнебарремская часть характеризуется переменной, а верхнебарремская-альбская - доминирующей прямой полярностью. Это обстоятельство полностью согласуется с представлениями о палеомагнитной структуре нижнемелового интервала общей магнитостратиграфической шкалы, в которой берриасу - нижнему баррему соответствуют верхи знакопеременной гиперзоны NR-Гиссар, а верхнему баррему-альбу - низы гиперзоны доминирующей прямой полярности Nr-Джалал [Дополнения , 2000]. Принципиальная сходимость полученных палеомагнитных данных с известными магнитостратиграфическими материалами наблюдается и на уровне ортозон. Идентификация берриасских - готеривских субзон, выделенных в Юго-Западном Крыму, с известными магнитными хронами и подразделениями магнитостратиграфических шкал других регионов представляется пока преждевременной, ввиду сложной палеомагнитной структуры этого стратиграфического интервала. В верхнебарремском-альбском интервале на фоне доминирующей прямой полярности уверенно опознаются субзоны R-a₁, R-a_2-3 и R-al₃. Субзона R-a₁ соответствует магнитному хрону M0 [Erba, 1995], приуроченного повсеместно к границе баррема и апта. Субзона R-a_2-3 идентифицируется как известный магнитный хрон ISEA по аналогии с опорными разрезами апта Северного Кавказа, где ее кровля совпадает с границей зон Parahoplites melchioris и Nolaniceras nolani [Гужиков, 2004]. Субзона R-al₃ коррелируется с субзоной R₂-al₃ сводной палеомагнитной шкалы Русской плиты и сопредельных территорий, прослеженной в верхах альба Северного Кавказа и Поволжья [Гужиков, 2004]. В опорном разрезе альба с. Акуша (Дагестан) она приурочена к верхам зоны Stoliczkaia dispar [Guzhikov, Eremin, 1999].

Безусловно, по мере накопления новых данных, сведения о палеомагнитной зональности нижнего мела Горного Крыма будут уточняться и детализироваться. Не исключено, что количество субзон в берриасском - готеривском интервале может измениться. В результате уточнения внутренней структуры некоторых магнитозон могут быть скорректированы представления о ранжировании палеомагнитной структуры берриасской-готеривской толщи на субзоны. Вполне возможно выявление отдельных микрозон обратного знака внутри крупных интервалов прямой полярности в верхнем барреме, апте и альбе. Однако общая картина палеомагнитной шкалы нижнего мела Крыма, фиксирующая ее подразделение на две ортозоны: знакопеременную (берриас - нижний баррем) и доминирующей прямой полярности (верхний баррем - альб), очевидно, сохранится.

В качестве важнейших палеомагнитных реперов, выявленных к настоящему времени в нижнем мелу Крыма, следует выделить две субзоны обратной полярности в апте: R-a₁ - в основании аптского яруса и R-a_2-3 - в верхах среднего подъяруса, - аналоги известных магнитных хронов M0 и ISEA, соответственно, и, возможно, субзону обратной полярности R-al₃ в верхах альба.

Петромагнитная модель. Петромагнитная модель нижнего мела Крыма базируется на анализе данных каппаметрии, термокаппаметрии, измерений модуля ЕОН, опытов магнитного насыщения, ДТМА. В петромагнитной модели, для того, чтобы не перегружать ее избыточной информацией, фигурируют только материалы каппаметрии, термокаппаметрии и сведения о виде и генезисе главных носителей магнитных свойств, базирующиеся на комплексном анализе данных ДТМА (приблизительно по 100 образцам), магнитного насыщения, фактора Q, палеомагнитных кучностей и других признаках. В частных петромагнитных разрезах приведены сведения о всех исследованных параметрах.

Магнитная восприимчивость (k) при величинах более 15-20^.10^-5ед.СИ практически является функцией концентрации ферромагнитного материала; прирост магнитной восприимчивости (dk) зависит, главным образом, от наличия сульфидов железа. Приоритет параметрам k и dk отдан, во-первых, по причине их экспрессности и доступности измерений, в том числе в полевых условиях; во-вторых, ввиду того, что материалы каппаметрии наиболее представительны, так как базируются на послойных измерениях магнитной восприимчивости в разрезах с интервалом в 3-5 раз чаще, чем отбор образцов для лабораторных определений. Определения k и dk надежно привязаны к детальным литологическим (слоям, пачкам, свитам), биостратиграфическим (зонам, подъярусам, ярусам) и палеомагнитным (магнитозоны) подразделениям в исследованных разрезах. Наиболее представительной частью петромагнитной модели является Юго-Западная структурно-фациальная зона, где изучены магнитные свойства нижнемеловых отложений в десяти разрезах. В Центральном Крыму петромагнитные параметры изучены в четырех, в Восточном Крыму - в трех разрезах.

Важнейшие особенности вертикального распределения магнитных свойств по разрезу нижнего мела Горного Крыма сводятся к следующему:
1. Верхневаланжинские - нижнеготеривские отложения выделяются повышенной естественной магнитностью (k до 120^.10^-5ед.СИ), связанной с обогащением этих пород аллотигенным магнетитом. Величина магнитной восприимчивости закономерно убывает при этом снизу-вверх по разрезу.
2. Верхнебарремские - аптские отложения, за исключением верхов аптской толщи, характеризуются максимальными величинами магнитной восприимчивости (до 360^.10^-5ед.СИ), связанными с высокими концентрациями аутигенного магнетита. При этом, так же наблюдается отчетливо выраженный тренд к уменьшению естественной магнитности снизу-вверх по разрезу.
3. В берриасе, на фоне слабомагнитных пород (в основном, k < 10^.10^-5ед.СИ) выделяется латерально устойчивый интервал повышенных значений k (до 45-72^.10^-5ед.СИ), приуроченный к подъярусной границе.
4. Скачкообразные повышения магнитной восприимчивости зафиксированы в подошве нижнеготеривской зоны Lyticoceras nodosoplicatum и в подошве верхнего апта.
5. В низах верхнего апта отмечен интервал аномально высоких значений прироста магнитной восприимчивости (dk до 1960^.10^-5ед.СИ).

Безусловно, построенная петромагнитная модель является объектом, открытым для пополнения новыми данными, и, будет насыщаться материалами по мере получения информации о магнетизме нижнего мела Горного Крыма. Существует цифровой аналог модели в виде банка данных, содержащего значения k, J_n, J_rs, H_cr, H_s, dk, кривые ДТМА и магнитного насыщения (в цифровом виде), увязанные со сведениями о литологии, стратиграфическом возрасте и мощностях разрезов.