Введение к работе
Актуальность проблемы. Континентальные красноцЕетные отложения татарского яруса Русской плиты являются отражением важнейшего этапа развития Восточно-Европейской платформы и сопряженных с ней горно-складчатых систем на рубеже палеозойской и мезозойской эр. Реконструкция особенностей этого развития требует надежной стратиграфической основы, обеспечивающей уверенное сопоставление местных разрезов разных структурно-форма-ционных зсн независимо от их фациального характера, полноты разрезов и разной степени достаточности палеонтологической характеристики.
Татарский ярус на обширных площадях своего развития, залегая под маломощным покровом рыхлых четвертичных отложений, служит геологической средой хозяйственной деятельности, с ним связаны наиболее доступные для разработки месторождения строительных материалов и агроруд, для некоторых районов с татарским ярусом связаны единственные источники пресных подземных вод. Разворачивающиеся в настоящее время работы по крупномасштабному геологическому и гидрогеологическому картированию также требуют достаточно дробной и надежной стратиграфической основы.
Понимание объема основных подразделений яруса и особенностей его .строения существенным образом связано с корреляцией опорных разрезов. Наиболее важная, ключевая роль при этом отводится разрезам рек Вятки и Сухоны. По береговым обнажениям этих рек приняты стратотипы региональных подразделений яруса: уржумского и вятского горизонтов на р.Вятке, северодвинского, разделяющего указанные два горизонта, на р.Сухоне и Малой Северной Двине. Если по схеме расчленения разрезов р.Вятки особых проблем не возникало, то по объему северодвинского горизонта в его стратотипе полемика продолжается боле чем три десятилетия.
Основные проблемы при сопоставлении опорных разрезов связаны, главным образом, с резкой фациальной изменчивостью
пестроцветных толщ, бедностью ископаемой фауны и значительной неполнотою разрезов. При решении отдельных вопросов стратиграфии яруса не дает желаемых результатов и применение палеомагнитного метода.
В конце 50-х - в начале 60-х годов А.Н.Храмовым установлено присутствие в наиболее полных разрезах татарского яруса пяти сменяющих друг друга разнополярных зон.- Позже, благодаря исследованиям В.П.Воронина, Б.В.Бурова, Э.А.Молостовского и ряда других палеомагнитологов, были осуществлены некоторые уточнения и детализация палеомагнитной зональности как отдельных разрезов, так .и общей структуры палеомагнитной -зональности яруса. Полученные результаты в общем подтвердили правильность первоначального варианта палеомагнитной шкалы, которая хорошо согласуется и с мировыми данными. Но при корреляции основных опорных разрезов возникли определенные противоречия как с традиционными методами стратиграфии, так и между самими палеомагнитологами.
Сложности при расчленении и корреляции разрезов с использованием палеомагнитного материала связаны с нередкими проявлениями участков переменной полярности, которые затушевывают главное достоинство метода - контрастность стратиграфического признака, так как "знакопеременность" в большинстве своем проявляется на границе разнополярных зон. Переменная полярность, наиболее характерна для верхней части гиперзоны Киама. В.П.Воронин и Б.В.Буров данный участок разреза выделяют в качестве самостоятельной "знакопеременной" зоны (N-R Р).
Низкая стабильность направлений естественной остаточной намагниченности (In) характерна и для разреза сухонской свиты в ее стратотипе, которая по мнению многих исследователей должна занимать стратиграфический уровень, сопоставляэмый в других разрезах с верхней частью гиперзоны Киама. По результатам исследований А.Н.Храмова и Э.А.Молостовского породы сухонской свиты характеризуются прямой полярностью In (зона N^P), В.П.Воронин и Б.В.Буров разрез сухонской свиты сопоставляют с зоной N-R Р р.Вятки и Казанско-Тетюшского Поволжья. Между тем, без однозначного решения вопроса о палеомагнитной зональности сухонской свиты не может быть решена проблема, связанная с
определением объема северодвинского горизонта. Нерешенность данной проблемы делает стратиграфию яруса хрупкой и противоречивой, приводит к разработке все нсзых и новых схем корреляции основных опорных разрезов, нередко с пересмотром стратиграфического значения целых групп фауны.
Цель и задачи_работы. Целью данной работы является изучение особенностей проявления метастабильности направлений In в опорных разрезах татарского яруса, оценка стратиграфического значения "знакопеременных" участков и уточнение палеомагнитной акалы разрезов рек Сухоны, Вятки и Казанско-Тетюшского Поволжья в их наиболее спорных интервалах. Достижение этой цели, с учетом высочайшей сложности проблемы, определило поэтапное решение целого ряда конкретных задач:
1. Сбор и первичная обработка представительной коллекции,
этражающей все многообразно литолого-фациальных типов пород, с
надежной стратиграфической привязкой.'
2. Выбор' оптимальных методов и режимов выделения
естественной остаточной намагниченности, пригодных для всех
[ипов пород, что позволило бы корректно сопоставлять их
:калярные магнитные параметры.
-
Систематизация и первичная обработка полученных результатов по всем стратиграфическим подразделениям исследованных жзрезов.
-
Выявление палеомагнигных особенностей проявления мета-ітабильности на основе изучения векторных и скалярных магнитных іараметров, компонентного состава In и минералов-носителей In.
-
Выявление сбщих геологических особенностей проявления «етастабильности In, оценка ее стратиграфического положения в іараллельннх разрезах.
-
Изучение влияния литолого-фациального характера пород на їх палеомагнитную стабильность, выявление возможных причин :нижения палеомагнитной стабильности пород конкретных разрезов.
-
Уточнение палеомагнитной характеристики отдельных раз->езов на основе анализа всех имеющихся геологических материалов [ результатов полевых и лабораторных исследований автора.
Фактический_матеЕиал^ Для палеомагнитных исследований были щробованы разрезы татарского яруса р.Сухоны по восточному крылу
Сухонского вала и одно обнажение по западному крылу. При отборе ориентированных штуфов использовалось послойное описание, опубликованное геологами Саратовского университета. В бассейне р.Вятки ориентированные штуфы отобраны по двум обнажениям: на правом берегу р.Вятки в 1 км от с.Рожки Уржумского района Кировской области и в 3 км к северу от п.Стеклофилино Слободского района. Кроме того, палеомагнитные исследования проведены по керну ряда картировочных скважин района г.Кирова. Зоны проявления "знакопеременности" наиболее четко выражены в разрезах Казанско-Тетюшского Поволжья, эти же разрезы .отличаясь хорошей литолого-фациальной и палеонтологической изученностью, надежно сопоставляются с разрезами р.Вятки. Более того, они наиболее доступны для детальных палеомагнитных исследований. С учетом перечисленного в Казанско-Тетюшском Поволжье опробованы три наиболее представительных разреза: разрез оврага "Черемушка" в районе с.Печищи, разрез Монастырского оврага в 12 км к северу от г.Тетюши и разрез берегового обнажения б районе п.Кзыл Байрак, занимающего промежуточное положение между двумя первыми.
Во всех случаях отбор ориентированных штуфов сопровождался подробным описанием структурно-текстурных особенностей пород, фиксированием следов вторичных изменений и признаков перерывов в осадкенакоплении. В ойщей сложности по всем трем исследуемым районам магнитная чистка .проведена для 5150 образцов из естественных обнажений и около 1200 из керна скважин. Для 10 % коллекции из естественных обнажений проведена ступенчатая термочистка. Для 120 уровней получены кривые дифференциального термомагнитного анализа (ДТМА), для 40 - диаграммы Вильсона. Для 70 образцов из разреза сухонской свиты определены карбонатность и гранулометрический состав. Проведены и другие лабораторные исследования, носящие меньшую массовость.
Научная_новизка^_ По опорным разрезам татарского яруса впервые проведены детальные палеомагнитные исследования с высокой плотностью опробования, исключающей избирательность. Осуществлено сопоставление палеомагнитной стабильности и скалярных магнитных параметров для разных фациальных типов разрезов. При оценке стратиграфического значения участков "знакопеременности" впервые привлекается обширный геологический материал, проведены
_ 6 -
магнитно-минералогические исследования.
Практическая_2енность^ Полученные ' данные по особенностям проявления интервалов метостабилькости направлений естественной остаточной намагниченности позволяют повысить эффективность палеомагнитного метода в стратиграфии татарского яруса, обеспечивают более обоснованное проведение отдельных палеомаг-нитных границ, устраняют некоторые противоречия с традиционными методами при определении объема и границ некоторых стратиграфических подразделений. В методическом плане ценным является выявление отдельных фациальных типов пород, наиболее подверженных вторичным изменениям, сопровождающимся приобретением мета-хронной (вторичной) намагниченности.
Апробация_р_аботы_._ Основные положения и отдельные результаты работы докладывались на 4 Всесоюзном съезде по геомагнетизму (Владимир-Суздаль, 1991), на Международном Конгрессе по Пермской системе Мира (Пермь, 1991), на заседаниях РМСК по изучению пермской системы (Нижний Новгород, 1993) и на семинаре Научного Совета по геомагнитизму ( Магнитная обсерватория ИФЗ, п.Борок Ярославской области 1994 ).
Публикации^. Результаты исследований и основные положения данной работы опубликованы в одной коллективной монографии и одинадцати статьях и тезисах.
Эбъем_ваботы^ Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 121 страницу машинописного текста, 33 рисунка на 37 страницах и 1 таблицу. Список литературы включает 92 наименования.
Автор выражает глубокую признательность кандидату геол.-мин. наук, доценту П.Г.Леонову за научное руководство и сказанную помощь при подготовке образцов к лабораторным ^следованиям, за предоставление базы программ для обработки результатов исследований, кандидатам геол.-мин. наук, доцентам І.К.Нургалиеву, А.С.Борисову, Ш.З.Ибрагимову принимавшим участие іри проведении полевых работ.
Особую признательность автор выражает кандидату геол.-мин. іаук, доценту А.К.Гусеву за ценные консультации как по вопросам 'еоретической стратиграфии вообще, так и стратиграфии татарского [руса в частности.