Палеомагнетизм юрско-меловых пород киселевского блока Киселевско-Маноминского террейна

Научная смена

Вестник ДВО РАН. 2010. № 6

Ступина Анна Игоревна

В 2009 г. окончила Тихоокеанский государственный университет. В июле 2009 г. зачислена на должность инженера в Институт тектоники и геофизики им. Ю.А.Косыгина ДВО РАН. С августа 2010 г. по настоящее время исполняет обязанности младшего научного сотрудника лаборатории тектоники. Обучается в аспирантуре по специальности «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых». А.Ступина занимается палеомагнитными, пет-ромагнитными исследованиями юрско-меловых пород Ки-селевско-Маноминского террейна и Буреинского массива с целью построения модели формирования Бурея-Ханкай-ского и Сихотэ-Алинского орогенных поясов.

А.Ступина участвовала в экспедиционных работах в районе с. Киселевка, выступала с докладами во время работы V Сахалинской молодежной научной школы «Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз» и на научном совещании «Геодинамическая эволюция литосферы центрально-азиатского подвижного пояса (от океана к континенту)» в Иркутске.

УДК 550.384 А.И.СТУПИНА

Палеомагнетизм юрско-меловых пород киселевского блока Киселевско-Маноминского террейна

Приводятся результаты палеомагнитных исследований пород Киселевско-Маноминского террейна в Нижнем Приамурье юго-западнее с. Киселевка. Полученные данные позволят доказать или опровергнуть одну из гипотез тектонической эволюции террейна.

Ключевые слова: террейн, тектоническая эволюция, гипотеза, палеомагнитные исследования, анизотропия, естественная остаточная намагниченность.

Paleomagnetism of jurassic-cretaceous rocks of the kiselevka block, Kiselevka-Manoma terrain. A.I.STUPINA (Yu.A.Kosygin Institute of Tectonics and Geophysics, FEB RAS, Khabarovsk).

The paper presents the results of paleomagnetic studies of the rocks of the Kiselevka-Manoma terrane in the Lower Amur River basin located to the southwest of the Kiselevka settlement. The obtained data will allow substantiate or confute one of the hypotheses of the tectonic evolution of the terrane.

Key words: Terrane, tectonic evolution, hypothesis, paleomagnetic studies, anisotropy, natural permanent magnetization.

СТУПИНА Анна Игоревна - и.о. младшего научного сотрудника (Институт тектоники и геофизики им. Ю.А.Косыгина ДВО РАН, Хабаровск). E-mail: StupinaAnna@bk.ru

Исследования проведены в рамках интеграционной программы ОНЗ РАН «Строение и формирование основных геологических структур подвижных поясов и платформ» (проект ДВО РАН 09-1-ОНЗ-10) и при финансовой поддержке РФФИ (проект 09-05-00223а).

Обширные пространства между Восточно-Европейской, Сибирской и СевероКитайской платформами впервые были выделены М.В.Муратовым как Урало-Монгольский складчатый пояс [6], его называют и Урало-Охотским [10]. Пояс представляет собой один из наиболее сложных на Земле структурных ансамблей: на огромном пространстве собраны фрагменты докембрийских континентальных блоков, пластины палеозойской и мезозойской океанической коры, разновозрастные островные вулканические дуги, новообразованные складчатые системы и континентальные массы с их активными и пассивными окраинами.

Несмотря на значительный прогресс в изучении восточной части Урало-Охотского пояса остаются невыясненными структура Монголо-Охотской зоны на океанической стадии (размеры и форма бассейна, его южное континентальное ограничение), механизм закрытия палеобассейна, время закрытия палеоокеана. Согласно геологическим данным, бассейн закрылся в средней юре [8], тогда как по палеомагнитным данным [14] это могло произойти в поздней юре-раннем мелу, ширина палеобассейна в средней-поздней юре могла составлять более 3000 км: палеошироты северной и южной окраин Монголо-Охотского бассейна в средней-поздней юре составляли 62-65° и 22-33°, соответственно.

Цель наших исследований заключалась в получении надежных палеомагнитных данных для юрско-меловых пород Киселевско-Маноминского террейна, с помощью которых можно было бы подтвердить одну из нижеизложенных гипотез.

Объект исследований

Киселевско-Маноминский террейн - аккреционный комплекс, сложенный юрскими и нижнемеловыми кремнями и базальтами. Террейн располагается по обоим берегам нижнего течения р. Амур и протягивается на сотни километров узкой полосой 5-20 км северо-восточного простирания от приустьевой части р. Уссури до побережья Сахалинского залива (рис. 1). Известны два его сегмента: Киселевский на нижнем Амуре и Маноминский в центральном Сихотэ-Алине, смещенные Централь-но-Сихотэ-Алинским левосторонним сдвигом [1, 3-5, 9, 11]. На северо-западе Киселевско-Маноминский террейн граничит с Амурским, который представляет собой раннемеловой аккреционный комплекс, сложенный преимущественно турбидитами глубоководного желоба [7]; на юго-востоке - с дислоцированным Журавлевским террейном, сложенным раннемеловым турбидитовым материалом, залощившимся на океаническом основании [2].

На сегодняшний день нет единого представления об истории развития террейна. Б.А.Натальин [7] сопоставляет структуры Киселевско-Маноминского блока с амурским комплексом и

Рис. 1. Тектоническая схема Дальнего Востока России и смежных областей по [3, 7], с изменениями. 1, 2 - суб-дукционные вулканиты: 1 - сенон-палеоценовые, 2 - до-сенонские; 3 - преддуговой прогиб западного Сахалина (апт-кайнозой); 4 - Журавельский террейн, раннемеловой турбидитовый прогиб; 5-8 - аккреционные комплексы: 5 - позднемеловые восточный Сахалин и Хоккайдо, 6 - аптско-альбский Киселевско-Маноминский и его аналоги на восточном Сахалине и Хоккайдо, 7 - раннемеловой Амурский, 8 - юрско-раннемеловые Баджальский (ба), Бикинский (б) и Самарский (с); 9 - Монголо-Охотская сутурная зона; 10 - кратонные области; 11 - крупные разломы, в том числе Центрально-Сихотэ-Алинский (ц) и Фушунь-Мишань (ф); 12 - район исследования

считает их некогда единым целым. По мнению А.И.Ханчука [12] и И.П.Войновой с соавторами [1], породы Киселевско-Маноминского террейна формировались во внутриплит-ных океанических условиях, образование происходило в океанической коре.

Материалы и методы

В 2009 г. для палеомагнитного изучения мы отобрали 136 ориентированных образцов породы из 11 обнажений Киселевского блока на левобережье р. Амур юго-западнее с. Киселевка (51,40° с.ш., 138,95° в.д.), в 2010 г. - 42 образца из 5 обнажений.

Все образцы палеомагнитных коллекций подвергли ступенчатой температурной чистке от 100 до 620°С в немагнитной электропечи с четырьмя пермаллоевыми экранами. Частота ступенчатой чистки увеличивалась с температурой: в интервале до 400°С шаг составлял 50-100°С, выше 400°С - 20-30°С. Всего на интервал от комнатной температуры до 590°С приходилось не менее 13 шагов ступенчатой чистки. Измерения остаточной намагниченности проводили на спин-магнитометре JR-6A, помещенном в кольца Гельмгольца. При переносе образцов от печи к измерительному прибору их помещали в контейнер из пер-маллоевого металла. Перед температурной чисткой у всех образцов измерили начальную магнитную восприимчивость на каппамосте МБЮ^А и рассчитали направления главных осей эллипсоида анизотропии начальной магнитной восприимчивости.

Выделение компонент естественной остаточной намагниченности производили при анализе данных температурного размагничивания с помощью программ Р.Энкина [13] с иллюстрацией результатов на диаграммах Дж.Д.А.Зийдервельда [15] и стереограммах.

Результаты

У некоторых образцов коллекции было выявлено нестабильное поведение NRM, выражавшееся необъяснимыми выбросами направлений NRM образцов в ходе температурной магнитной чистки (рис. 2). По этой причине отбракованы 34 образца. Образцы остальной части коллекции показали удовлетворительную палеомагнитную стабильность (рис. 3).

Рис. 2. Результаты термомагнитного анализа образцов D09_36/8 и D09_37/9: нестабильное (а) и стабильное (б) поведение NRM

а Верх  Юг Q

Низ

1. D09/31 2. D09/32 3. D09/34 4. D09/35 5. D09/39 6. D09/41 7. D10/1 8. D10/2 9. D10/3 10. D10/4 11.D10/5

Рис. 3. Распределение высокотемпературной компоненты NRM. 11 точек отбора на стереограмме: древняя (а) и современная (б) системы координат

При компонентном анализе NRM образцов выделяются две компоненты. Первая разрушается при температурах чистки 300-350°С, ее среднее направление в современной системе координат Dec = 351,7, Inc = 58,5. Вторая выделяется при температуре 590-620°С. Направление высокотемпературной компоненты NRM большинства образцов располагается на стереограмме в 4-м квадранте (древние координаты), и только направление высокотемпературной компоненты образцов точки D10/4 - в первом. Среднее направление данных 11 точек отбора в современной системе координат Dec = 286,4°, Inc = -2,1°, k = 6,3. При переводе в древнюю систему координат это направление составляет Dec = 275,8°, Inc = -33,8°, k = 33,0. Как видим, кучность увеличивается более чем в 5 раз (рис. 3, таблица).

Средние направления характеристической остаточной намагниченности пород Киселевско-Маноминского террейна

Система координат n Dec, 0 Inc, 0 k 1 ^ °

Географическая 11 286,4 -2,1 6,3 19,8

Стратиграфическая 11 275,8 -33,8 33,0 8,0

Примечание. n - количество точек отбора (сайтов); Dec - палеомагнитное склонение; Inc - палеомагнитное наклонение; k - безразмерная величина кучности (сходимости) вокруг среднего направления; а95 - угол овала доверия вокруг среднего направления для 95%-ной вероятности.

Координаты полюса составляют Plat = 18,6°, Plong = 222,4°, dp = 5,2, dm = 9,1°, B95 = 6,9° Paleolatitude = 18,5° (13-24°).

Выводы

Из полученных нами палеомагнитных данных видно, что сходимость единичных векторов выявленной высокотемпературной компоненты существенно выше в стратиграфической системе координат. Это позволяет предположить, что выделенное направление близко первичному палеомагнитному направлению для изученных пород. На этом основании можно заключить, что породы террейна могли формироваться в полосе 13-24° с.ш. Оценка палеошироты формирования породы Киселевско-Маноминского террейна согласуется с палеотектонической реконструкцией А.И.Ханчука [12], выполненной на основании геолого-структурных и биогеографических данных, согласно которой породы террейна формировались во внутриокеанической области.

1. Войнова И.П., Зябрев С.В., Приходько В.С. Петрохимические особенности раннемеловых внутриплитных океанических вулканитов Киселевско-Маноминского террейна (северный Сихотэ-Алинь) // Тихоокеан. геология. 1994. Т. 13, № 6. С. 83-96.

2. Голозубов В.В., Ханчук А.И. Таухинский и Журавельский террейны (южный Сихотэ-Алинь). Фрагменты раннемеловой Азиатской окраины // Тихоокеан. геология. 1995. Т. 14, № 2. С. 13-25.

3. Зябрев С.В., Мартынюк М.В., Шевелев Е.К. Юго-западный фрагмент Киселевско-Маноминского аккреционного комплекса, Сихотэ-Алинь: стратиграфия, субдукционная аккреция и постаккреционные смещения // Тихоокеан. геология. 2005. Т. 24, № 1. С. 45-58.

4. Кириллова Г.Л., Сакаи Т., Исида К. и др. Строение и природа позднеюрско-раннемеловых комплексов Приамурья // Тектоника и геодинамика континентальной литосферы: материалы совещ. М., 2003. Т. 1. С. 253-255.

5. Кузьмин С.П., Шевелев Е.К. Новые данные о структуре и возрасте киселевской свиты (Нижний Амур) // Стратиграфия докембрия и фанерозоя Забайкалья и юга Дальнего Востока: тез. докл. 4-го Дальневост. регион. межвед. стратиграф. совещ. Хабаровск, 1990. С. 173-175.

6. Муратов М.В. Геосинклинальные складчатые пояса Евразии // Геотектоника. 1965. № 6. С. 3-18.

7. Натальин Б.А. Мезозойская аккреционная и коллизионная тектоника юга Дальнего Востока СССР // Ти-хоокеан. геология. 1991. № 5. С. 3-23.

8. Парфенов Л.М., Берзин Н.А., Ханчук А.И. и др. Модель формирования орогенных поясов Центральной и Северо-Восточной Азии // Тихоокеан. геология. 2003. Т. 22, № 6. С. 7-41.

9. Филиппов А.Н. Формационный анализ мезозойских отложений западного Сихотэ-Алиня. Владивосток: ДВО АН СССР, 1990. 144 с.

10. Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов (год 2000). М.: Науч. мир, 2001. 606 с.

11. Ханчук А.И., Огнянов Н.В., Попова И.М., Филиппов А.Н. Новые данные о раннемеловых отложениях Нижнего Приамурья // Докл. АН. 1994. Т. 338, № 5. С. 667-671.

12. Ханчук А.И. Палеогеодинамический анализ формирования рудных месторождений Дальнего Востока России // Рудные месторождения континентальных окраин. Владивосток: Дальнаука, 2001. 276 с.

13. Enkin R.J. A computer program package for analysis and presentation of paleomagnetic data / Pacific Geoscience Centre, Geol. Survey of Canada. Sidney, 1994. 16 p.

14. Kravchinsky V.A., Konstantinov K.M., Courtillot V. et al. Paleomagnetism of East Siberian traps and kimber-lites: two new poles and paleogeographic reconstructions at about 360 and 250 Ma // Geophys. J. Int. 2002. № 148. P. 1-33.

15. Zijderveld J.D.A. Demagnetization of rocks: analysis of results // Methods in Palaeomagnetism / ed. D.W.Col-linson. Amsterdam: Elsevier, 1967. P. 254-286.