КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер проекта 24-77-10026

НазваниеCибирская платформа и геомагнитное поле в ключевые этапы докембрийского периода развития Земли: комплексный подход

Руководитель Пасенко Александр Михайлович, Кандидат геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук , г Москва

Конкурс №98 - Конкурс 2024 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-405 - Геомагнитное поле, геодинамо, палеомагнетизм

Ключевые слова Сибирская платформа, древний кратон, палеомагнетизм, геохронология, термохронология, тектоника, геодинамика, суперконтинентальные реконструкции, траектория кажущейся миграции полюса, палеомагнитный полюс

Код ГРНТИ38.19.27


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Климат и эволюция жизни на Земле в значительной мере регулируются тектоническими процессами, которые, в свою очередь контролируются крупными стабильными блоками Земной коры – древними кратонами. Сибирская платформа является одним древних кратонов, который, совместно с Лаврентией и Балтикой, входил в состав, как минимум, двух докембрийских суперконтинентов: мезопротерозойского Нуна (Колумбия) и неопротерозойского Родиния. Интервал геологического времени от 2.0 до 0.6 млрд лет назад ознаменовался формированием и распадом суперконтинентов, глобальными оледенениями (событие Snowball Earth), сменой стиля тектоники литосферных плит, формированием мощного, подобного современному, магнитного поля. Для разработки и тестирования геодинамических моделей используются результаты палеомагнитных, геохронологических и геохимических исследований, которые позволяют получать количественную информацию о параметрах дрейфа литосферных плит, конфигурации и величине (напряженности) геомагнитного поля. Квинтэссенцией палеомагнитных исследований является траектория кажущейся миграции палеомагнитного полюса (ТКМП), которая уникальна для каждого континентального блока и является выражением его дрейфа. Разработка ТКМП отдельных блоков земной коры на протяжении геологического времени является одной из глобальных задач палеомагнитологии, поскольку её решение позволит существенно продвинуться в понимании тектоники и геодинамики "ранней Земли", в том числе и в позднем докембрии. К сожалению, степень детальности и надёжности ТКМП для различных докембрийских кратонов неодинакова. Так, для Сибирской платформы наблюдается существенный дефицит надежных палеомагнитных определений по докембрийским объектам, что не позволяет на современном уровне выполнить тестирование гипотезы о существовании трансдокембрийского суперконтинента и определиться с конфигурацией Лаврентии и Сибири в его структуре. Развитие наших представлений о причинах событий Snowball Earth и периодах аномальной конфигурации (аномального режима работы магнитного геодинамо) магнитного поля Земли в криогении-эдиакарии также критически зависит от количества и качества имеющихся палеомагнитных данных. В рамках нашего проекта мы предполагаем нарастить базу палеомагнитных определений для Сибирской платформы путём комплексного и детального изучения геологических объектов протерозойского возраста. Мы планируем сосредоточиться на изучении роев даек Каларо-Нимнырской (~1.86 млрд лет) и Тимпотнской (~1.75 млрд лет) магматических провинций, интрузивных тел Нерсинского магматического комплекса (720-760(?) млн лет) и вулканогенно-осадочного разреза Игарского палеорифта (~720-540 млн лет). Для первых двух объектов палеомагнитные исследования будут проведены впервые, а уже имеющиеся прецизионные оценки их изотопного возраста заведомо увеличивают надежность будущих палеомагнитных определений. Разрез Игарского палеорифта также не был охарактеризован ранее с палеомагнитной точки зрения. Поскольку этот район принадлежит к окраине платформы, то критически важным становится использование для него методов низкотемпературной термохронологии, которые позволят получить ограничения как для оценки возраста вероятного перемагничивания, так и для реконструкции его термальной истории. Для интрузивных тел Нерсинского комплекса, напротив, уже имеется набор палеомагнитных и геохронологических определений, которые, однако, сильно противоречат друг другу. Ожидаемые палеомагнитные, геохронологические, геохимические и термохронологические данные войдут в основу модели траектории кажущейся миграции палеомагнитного полюса Сибирской платформы, что позволит подойти к решению проблемы разработки надёжных глобальных геодинамических и палеогеографических реконструкций для позднего протерозоя.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В отчетном периоде авторами проведена работа по: (1) сбору и консолидации имеющейся геологической и аналитической информации о нерсинском интрузивном комплексе Присаянья, возраст тел которого оценивается как ~720 и ~1615-1640 млн лет; (2) завершению серии экспериментов по исследованию напряженности магнитного поля ~1500 млн лет назад; (3) палеомагнитным исследованиям пород фундамента Сибирской платформы (Анабарский массив), перекрывающих их палеопротерозойских толщ, а также прорывающих их палео- и мезопротерозойских интрузивных тел. (1) Для ряда интрузивных тел нерсинского комплекса Бирюсинского Присаянья впервые получены палеомагнитные характеристики и проведены исследования магнитоминералогического состава, в т.ч. методами электронной микроскопии. Показан сложный характер палеомагнитной записи, обусловленный широким развитием вторичного магнетита и гидроокислов железа. Тем не менее результаты рекогносцировочных исследований не опровергают (а скорее осторожно указывают на реальность) полученных ранее сильно различающихся первичных направлений намагниченности ("Китойского" и "Бирюсинского") [Pisarevsky et al., 2014; Метелкин и др., 2005; Павлов и др., 2015]. Для более детальных рассуждений требуется существенное наращивание палеомагнитной статистики, что запланировано в следующем этапе выполнения проекта. (2) Выполнены определения палеонапряженности геомагнитного поля в протерозое на коллекции пород, отобранных из интрузивных тел севера Сибирской платформы возрастом ≈ 1500 млн лет. Подробно изучены магнитные и термомагнитные свойства пород, выполнены рентгеноструктурные и электронно-микроскопические исследования. Показано, что носителями характеристической компоненты естественной остаточной намагниченности являются одно- и малые псевдооднодоменные зёрна магнетита. Все образцы, подвергнутые экспериментам Тэлье-Коэ по определению палеонапряженности (Вдр) обнаруживают низкие значения величины поля и виртуального дипольного момента, которые меняются в пределах (4.7–17.6) мкТл и (1.21–3.85)×10^22 Ам^2, соответственно, что примерно в четыре раза ниже их средних величин в современную эпоху. Был проведен совместный анализ определений палеонапряжённости для протерозоя, представленных в мировой базе данных, и функции наклонения a(I) = 1/[1+3cos2(I)]½. Показано, что данные на диаграмме (Bдр, a(I)) разбиваются на кластеры высоких и низких значений палеонапряжённости. При этом оба кластера свидетельствуют о дипольной геометрии поля независимо от его интенсивности. Проведённый анализ подтверждает гипотезу о двухмодовом режиме генерации геомагнитного поля в протерозое, что может говорить об отсутствии твёрдого внутреннего ядра в раннем и среднем протерозое, относя его образование к более позднему времени (эдиакарию). Результаты выполнения этой части исследований представлены на странице РНФ (https://rscf.ru/news/release/sibirskie-vulkanicheskie-porody-rasskazali-ob-istorii-formirovaniya-zemnogo-yadra/) и в публикации (https://pubs.geoscienceworld.org/nsu/rgg/article-abstract/doi/10.2113/RGG20254852/654202/TESTING-THE-HYPOTHESIS-OF-BIMODAL-GEOMAGNETIC?redirectedFrom=fulltext). На основе значительного статистического материала нами получены новые оценки амплитуды палеовековых вариаций магнитного поля для приэкваториальных широт ~1.5 млрд лет назад. Были проанализированы виртуальные геомагнитные полюсы (ВГП), рассчитанные для интрузивных тел Куонамской крупной магматической провинции с возрастом ~1500 млн лет, широко проявленной на севере Сибирской платформы. Предложенная оценка амплитуды вариаций рассчитана по 38 отдельным ВГП и составляет 10.1° (9.5 - 12.6)°. Она уверенно согласуется с одними из последних моделей зависимости вековых вариаций геомагнитного поля от палеошироты, предлагаемыми как для последних 10 млн лет, так и для докембрия. Это указывает на то, что в мезопротерозое вклад симметричного семейства геомагнитного поля в геомагнитные вариации был сопоставим с мезозойским и с современным. Единичные оценки надежных определений амплитуды вековых вариаций геомагнитного поля в мезопротерозое не противоречат гипотезе о высокой перемежаемости режимов работы геодинамо (и состояния геомагнитного поля) в это время. Отметим, что полученная нами оценка Sb на текущий момент одна из самых статистически-обоснованных в базе данных таких определений для докембрия (см обзор в [Veikkolainen, Pesonen, 2021]). (3) Был проведен комплекс палеомагнитных исследований различных пород Анабарского массива и его склонов. Также, ряд докембрийских интрузивных тел, прорывающих породы массива подверглись геохронологическим и геохимическим исследованиям. Впервые на современном уровне получена палеомагнитная характеристика пород фундамента Сибирской платформы. Рассчитанный палеомагнитный полюс согласуется с полученными ранее полюсами для фундамента платформы Алданского террейна (блока), а также согласуется с результатами, полученными ранее для Анабарского массива [Саврасов и др., 1990]. Согласно этому палеомагнитному определению в момент формирования палеомагнитной записи в породах фундамента Сибирская платформа (А конкретно - ее северная часть) находилась в экваториальных широтах и была обращена на север своей южной (в современных координатах) частью. Палеомагнитные исследования интрузивных тел позволили надежно по выделенным палеомагнитным направлениям сопоставить изученные тела с магматическим комплексами c с возрастами ~1500 и ~1380 млн лет, широко развитыми на севере Сибирской платформы. В дальнейшем, при наращивании статистики это позволит уточнить палеомагнитные полюсы Сибирской платформы для обозначенных временных интервалов.

 

Публикации

1. Кулакова Е.П., Пасенко А.М. ВЛИЯНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПЕРЕМЕННЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ НА МАГНИТНУЮ ТЕКСТУРУ РАЗЛИЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД Научная конференция молодых ученых и аспирантов ИФЗ РАН: Тезисы докладов. Москва, ИФЗ РАН, М.: ИФЗ РАН, 2024, 4 Научная конференция молодых ученых и аспирантов ИФЗ РАН: Тезисы докладов. Москва, ИФЗ РАН, 6-7 ноября 2024 г. М.: ИФЗ РАН, 2024 – 71 c (год публикации - 2024)

2. Пасенко А.М. Mesoproterozoic large magmatic province of the Siberian platform. Paleomagnetic and geochronological data Mediterranean Geosciences Union (MedGU) Annual Meeting 2024, Spain, Barcelona (год публикации - 2024)

3. Пасенко А.М. ВЕНДСКИЕ МАГМАТИЧЕСКИЕ ТЕЛА НА ЮГО-ВОСТОКЕ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ. ПЕРВЫЕ ПАЛЕОМАГНИТНЫЕ ДАННЫЕ Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): Материалы научной конференции., ИЗК СО РАН, г. Иркутск, Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): Материалы научной конференции. Вып. 22. 15–19 октября 2024 г., ИЗК СО РАН, г. Иркутск, с.242-243 (год публикации - 2024)

4. Ушаков Д.А., Пасенко А. М., Лебедев И. Е., Латышев А. В. Кластерный анализ распределения виртуальных геомагнитных полюсов Казанский федеральный университет. Электронное издание тезисов конференции Всероссийская школа-конференция "Палеомагнетизм и магнетизм горных пород", Электронное издание тезисов конференции. Тезисы № KPmag2024-main027 (год публикации - 2025)

5. В.В. Щербакова, А.М. Пасенко, В.П. Щербаков, Г.В. Жидков, Н.А. Афиногенова, А.А. Каримов Тестирование гипотезы о двухмодовом режиме генерации геомагнитного поля в протерозое в контексте новых экспериментальных данных о его палеонапряженности около 1500 млн лет назад "Геология и геофизика". Переводное издание "Russian Geology and Geophysics", Геология и геофизика, 2025, c. 1–23 (год публикации - 2025)
10.2113/RGG20254852

6. Пасенко А. М., Лебедев И. Е., Ушаков Д. А. Новая оценка вековых вариаций геомагнитного поля в мезопротерозое Казанский федеральный университет. Электронный портал Всероссийской школы-конференции "Палеомагнетизм и магнетизм горных пород", KPmag2024-main003 (год публикации - 2025)

7. Пасенко А.М., Щербакова В.В., Жидков Г.В. НОВЫЕ УКАЗАНИЯ НА НИЗКУЮ НАПРЯЖЕННОСТЬ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В МЕЗОПРОТЕРОЗОЕ Научная конференция молодых ученых и аспирантов ИФЗ РАН: Тезисы докладов. Москва, ИФЗ РАН, М.: ИФЗ РАН, 2024, Научная конференция молодых ученых и аспирантов ИФЗ РАН: Тезисы докладов. Москва, ИФЗ РАН, 6-7 ноября 2024 г. М.: ИФЗ РАН, 2024 – 71 c., с. 56 (год публикации - 2024)