Вивчення магнетизму гірських порід набуло особливо велике значення для геології і геофізики в зв'язку відкриттям і дослідженням явищ палеомагнетизму / 28 /. Ці явища становлять предмет швидко розвивається галузі геофізики - палеомагнитологи, яка вивчає геологічне минуле магнітного поля Землі за відбитками цього поля в гірських породах - векторах природної залишкової намагніченості J. Надійну інформацію про давнє земному магнітному полі несе тільки первинна намагніченість гірських порід (термоостаточной, орієнтаційна, хімічна), час утворення якої відповідає віку породи.
Об'єктом палеомагнітних досліджень можуть бути осадові і вулканогенні породи, які не змінені процесами метаморфізму і епігенеза. Найбільш інформативними об'єктами вивчення є червоноколірна, первинно пофарбовані осадові породи і еффузіі основних лав, а також боксити, деякі сероцветних опади і малі інтрузії - пластові і січні.
Носії магнетизму - феромагнітні мінерали, що володіють «магнітною пам'яттю» - «запам'ятовують» величину і напрямок того магнітного поля, в якому вони намагнічувалися в період свого формування. На вивченні цієї придбаної природної залишкової намагніченості заснований Палеомагнетизм. У магнетизм гірських порід мінерали - носії природної залишкової намагніченості - прийнято називати феромагнітними мінералами, або феромагнетиками.
Дані дослідження залишкової намагніченості гірських порід різного геологічного віку, які перебувають в різних частинах континентів і океанів, в принципі дають можливість відтворити розподіл магнітного поля на поверхні Землі в різні геологічні епохи. Однак рішення даної задачі супроводжується рядом труднощів, пов'язаних з руйнуванням гірських порід. Тому палеомагнітні дослідження мають на меті визначення напрямку вектора залишкової намагніченості, який можна встановити і по частково зруйнованої породи.
Слід врахувати, що внаслідок повільного накопичення опадів кожен вимірюваний зразок відображає стан якогось середнього магнітного поля за тисячі або навіть десятки тисяч років. Тому в результаті палеомагнітних досліджень можна отримати тільки основну картину розподілу напрямки геомагнітного поля в певну епоху. Для цього застосовується модель магнітного поля центрального диполя, вісь якого збігається з віссю обертання Землі. Тоді геомагнітний полюс збігається з географічним і, отже, геомагнітні координати - з
Мал. 12.29. Траєкторії переміщення північного палеомагнітного полюса різних материків і їх частин (по Б.М.Яновскому):
1 - до Європи, 2-к Північній Америці, 3-к Австралії, 4-к Індії, 5 -до Африці.
Геологічний вік: D - девон, P - перм, S - силур, J - юра, K - крейда, E - еоцен, M - міоцен
Численні палеомагнітні дослідження, виконані за останні 30 років, дозволили виявити нові факти і явища, які значно змінили наші уявлення про земне магнетизм. Найбільш істотними були наступні:
1. Палеомагнітні полюси протягом всієї геологічної історії безперервно змінювали своє положення щодо сучасного становища географічних полюсів.
2. Кожен континент мав свою траєкторію руху палеомагнітних полюсів. Криві міграції полюсів розходяться тим більше, чим давніший розглянута геологічна епоха (ріс.11.29).
3. Напрямок природної залишкової намагніченості гірських порід змінюється стрибкоподібно на 180 о в залежності від їх віку. Прийнято називати напрям Jr прямим, якщо воно відповідає сучасній полярності геомагнітного поля, і зворотним, якщо напрямок Jr протилежно полярності сучасного поля.
4. Зміна напрямків вектора Jr відбувається через різні проміжки часу (10 5 - 10 6 років). Зміна знака Jr інтерпретується як зміна полярності (інверсії) геомагнітного поля до відповідних геологічні епохи.
За послідовності інверсій геомагнітного поля можна визначити вік порід. За матеріалами опису зразків, датованих останніми 600 млн. Років, встановлено число інверсій і тривалості епох нормальної і зворотного полярностей геомагнітного поля. Моменти інверсій були встановлені методами абсолютної геохронології. В результаті цих робіт була створена абсолютна світова магнітохронологіческая шкала (ріс.12.30).
Широко результати дослідження палеомагнетизму використовуються для вирішення завдань стратиграфії, які ґрунтуються на відомих положеннях:
1) магнітне поле Землі в ході геологічної історії зазнавало планетарні зміни квазіперіодичного характеру;
2) параметри стародавнього геомагнітного поля відображені в товщах гірських порід в процесі їх освіти шляхом намагнічування у напрямку геомагнітного поля своєї епохи; ця первинна залишкова намагніченість зберігається протягом тривалих відрізків часу;
3) основним параметром магнітостратіграфіческіх побудов є полярність стародавнього магнітного поля; полярність вважається прямий, якщо вектор намагніченості відповідає полярності сучасного геомагнітного поля; протилежна полярність іменується зворотного.
Застосування палеомагнітних даних для вирішення геологічної задачі розглянемо на прикладі вивчення керна Тюменської надглибокої свердловини СГ-6, де були проведені дослідження по визначенню межі пермі і тріасу в вулканогенно-осадовому розрізі Західно-Сибірської плити (ріс.12.31). Для палеомагнітних досліджень було відібрано 68 зразків керна, що характеризують інтервал від 5662 до 7472 м.
Зразки були розпиляні на стандартні кубики з розміром грані 20 мм таким чином, щоб вісь Z зразка збіглася з вертикальною віссю свердловини. Зразки, що мають маркування «верх-низ», були розпиляні зі збереженням початкової орієнтування. У всіх зразків були виміряні магнітна сприйнятливість і напрямок залишкової намагніченості. За результатами обробки даних (залишкова намагніченість, магнітна сприйнятливість і нахил) встановлена полярність відкладень і виділені по ним зони, які послужили основою побудови магнітостратіграфіческого розрізу по свердловині СГ-6.
Встановлено, що зони прямої і зворотної полярності в розрізах добре простежуються в регіональному масштабі і мають кореляти в Північній Америці (розріз верхньої пермі - нижчого тріасу). Отримані палеомагнітним методом оцінки добре узгоджуються як з даними по листової флорі, так і зі спорово-пилковими комплексами.
Зіставлення даних геологічного розрізу з магнітостратіграфіческімі шкалами (рис. 12.32) дозволило припустити, що формування вулканогенно-осадового розрізу, розкритого свердловиною в інтервалі 6421-7502 м, відбувалося в період з верхнетатарского доби пізньої пермі по Оленекское час раннього тріасу, межа пермі і тріасу проходить в покрівлі зони зворотної полярності в середній частині аймальской свити, а також визначити вік свит
Мал. 12.30. Магнітохронологіческая шкала за останні 7 млн.лет: темна штрихування - пряма полярність, світла штрихування - зворотна полярність
Ріс.12.31. Скалярні магнітні властивості і палеомагнітний розріз свердловини СГ - 6.
Інтервали полярності: 1 - прямий; 2 - зворотній; 3 - аномальна намагніченість або зони частого чергування прямий і зворотній полярності; інтервали поширення: 4 - листовий флори; 5 - спорово-пилкових комплексів (по А.Ю.Казанскому і ін.)