К вопросу о границах применимости параметра DV2 при изучении вариаций древнего геомагнитного поля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Для описания вековых геомагнитных вариаций на геологических масштабах времени в последние десятилетия широко используются статистические модели, наиболее популярной из которых в настоящее время является модель TK03 [Tauxe, Kent, 2004]. Эта модель (как и другие статистические модели) позволяет численно охарактеризовать амплитуду вековых геомагнитных вариаций и форму распределения палеомагнитных направлений, рассматриваемых как прямо отражающих направления геомагнитного поля рассматриваемого интервала геологического времени. Для этого используется три основных параметра: разброс виртуальных геомагнитных полюсов Sb (или S), вытянутость распределения палеомагнитных направлений E и направление вытянутости распределения палеомагнитных направлений DV2. Корректное использование этих параметров для описания древних вековых вариаций требует соблюдения некоторых, иногда довольно жестких условий. Эти условия были рассмотрены в ряде предшествующих публикаций применительно к параметрам Sb и E, в то же время границы и условия применимости параметра DV2 до настоящего времени не были подробно изучены. В настоящей статье представлены результаты математического моделирования, которые позволяют оценить устойчивость расчетных значений этого параметра в зависимости от широты отбора, числа использованных для его определения образцов, длины временного ряда, по которому определяется этот параметр, а также от занижения наклонения и степени осреднения, если DV2 определяется в осадочных породах. Также рассмотрено, в какой степени параметр DV2 может быть чувствительным к присутствию в суммарном геомагнитном поле экваториальной дипольной составляющей и к ее характеристикам.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. А. Ушаков

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ushakov.da18@physics.msu.ru
Россия, Москва

В. Э. Павлов

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: ushakov.da18@physics.msu.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Павлов В.Э., Богоутдинов Ш.Р., Мещерякова О.А. Влияние факторов, искажающих палеомагнитную запись, на оценку параметров древних вековых геомагнитных вариаций по результатам послойных исследований осадочных разрезов // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 3. С. 390–407.
  2. Хохлов А.В. Моделирование вековых геомагнитных вариаций. Принципы и реализация // Геофизические исследования. 2012. Т. 13. № 2. С. 50–61.
  3. Храмов А.Н. Геомагнитные инверсии в палеозое: переходное поле, полярная асимметрия и мантийная конвекция // Физика Земли. 2007. № 10. С. 4–14.
  4. Храмов А.Н., Иосифиди А.Г. Асимметрия геомагнитной полярности: экваториальный диполь, Пангея и земное ядро // Физика Земли. 2012. № 1. С. 30–43.
  5. Шацилло А.В., Рудько С.В., Латышева И.В., Рудько Д.В., Федюкин И.В., Малышев С.В. Палеомагнитные, седиментологические и изотопные данные по неопротерозойским перигляциальным отложениям Сибири: новый взгляд на проблему низкоширотных оледенений // Физика Земли. 2019. № 6. С. 1–25.
  6. Шацилло А.В., Рудько С.В., Латышева И.В., Рудько Д.В., Федюкин И.В., Паверман В.И., Кузнецов Н.Б. Гипотеза блуждающего диполя: к проблеме низкоширотных оледенений и конфигурации геомагнитного поля позднего докембрия. // Физика Земли. 2020. № 6. С. 113–134. doi: 10.31857/S0002333720060083
  7. Biggin A.J., van Hinsbergen D.J.J., Langereis C.G., Straathof G.B., Deenen M.H.L. Geomagnetic secular variation in the Cretaceous Normal Superchron and in the Jurassic // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2008. V. 169 (1–4). P. 3–19.
  8. Deenen M.H.L., Langereis C.G., van Hinsbergen D.J.J., Biggin A.J. Geomagnetic secular variation and the statistics of palaeomagnetic directions // Geophys. J. Int. 2011. V. 186. P. 509–520.
  9. Doubrovine P.V., Veikkolainen T., Pesonen L.J., Piispa E., Ots S., Smirnov A.V., Kulakov E.V., Biggin A.J. Latitude dependence of geomagnetic paleosecular variation and its relation to the frequency of magnetic reversals: Observations from the Cretaceous and Jurassic // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2019. V. 20. P. 1240–1279.
  10. King R.F. Remanent magnetism of artificially deposited sediments, Mon // Not. R. Astron. Soc. Geophys. Suppl. 1955. V. 7. P. 115–134.
  11. Tauxe L. Essentials of Paleomagnetism. Univ of California Press, Mar 19, 2010. Science. 2010. 489 p.
  12. Tauxe L., Kent D. A simplified statistical model for the geomagnetic field and the detection of shallow bias in paleomagnetic inclinations: Was the ancient magnetic field dipolar? Timescales of the Internal Geomagnetic Field. Geophysical Monograph Series. V. 145 / Channell J.E.T., Kent D.V., Lowrie W., Meert J.G. (eds.). AGU. 2004. P. 101–115.
  13. Tauxe L., Kodama K. Paleosecular variation models for ancient times: Clues from Keweenawan lava flows // Physics of the Earth and Planetary Interiors 2009. V. 177. P. 31–45.
  14. Tauxe L., Kodama K., Kent D.V. Testing corrections for paleomagnetic inclination error in sedimentary rocks: a comparative approach // J. Phys. Earth Planet. V. 169. P. 152–165. doi: 10.1016/j.pepi.2008.05.006. 2008

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость устойчивости параметра от широты. Гистограммы показывают распределение значений параметра рассчитанных по результатам моделирования 1000 совокупностей палеомагнитных направлений, содержащих каждая по 1000 единичных векторов, полученных исходя из модели TK03. Здесь и далее: по горизонтальной оси гистограмм отложены интервалы склонений в градусах, по вертикальной оси – число попаданий значений рассматриваемого параметра в эти интервалы по результатам 1000 испытаний.

Скачать (2MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение склонений вектора в зависимости от широты по результатам того же моделирования, результаты которого показаны на рис. 1.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость устойчивости параметра от числа образцов: (а)–(г) – распределение значений параметра рассчитанных для широты 30° по результатам моделирования 1000 совокупностей палеомагнитных направлений, содержащих каждая по 100 (а), 200 (б), 500 (в) и 1000 (г) единичных векторов, полученных исходя из модели TK03; (д) – зависимость ширины 95% (оранжевый) и 90% (синий) доверительных интервалов от числа образцов.

Скачать (860KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость устойчивости параметра от занижения наклонения. Цифры над гистограммами – соответствующие значения коэффициентов занижения наклонения. Расчеты выполнены для широты 30°

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость устойчивости параметра от длины ряда. Над гистограммами показаны количество образцов в рассматриваемом ряду и его длительность. Гистограммы показывают распределение значений параметра для рядов по 200 и 500 образцов длительностью 2000, 10 000, 25 000, 50 000, 100 000, 200 000 и 500 000 лет по результатам моделирования 1000 совокупностей палеомагнитных направлений для каждой комбинации число образцов – длина ряда. Расчеты выполнены для широты 30°.

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость устойчивости параметра от степени усреднения: (а)–(г) – распределение значений параметра по результатам моделирования 1000 совокупностей палеомагнитных направлений для степеней усреднения 200, 500, 1000 и 2000 лет в образце; (д) – зависимость ширины 95% доверительного интервала от степени усреднения. Расчеты выполнены для широты 30°.

Скачать (886KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Влияние недипольных компонент на при смене осей осевого и экваториального диполей: (а) – вверху – распределение значений параметра по результатам моделирования 1000 совокупностей палеомагнитных направлений в соответствии с моделью ТК03 для точки с координатами: долгота 0°, широта 10°. Внизу (в качестве примера) – одна из 1000 реализаций при моделировании совокупностей палеомагнитных направлений; (б) – вверху – распределение значений параметра по результатам моделирования 1000 совокупностей палеомагнитных направлений при смене осей осевого и экваториального диполей (вклад недипольных компонент остается неизменным) в модели ТК03 для точки с координатами: долгота 10°, широта 0°. Внизу (в качестве примера) – одна из 1000 реализаций при моделировании совокупностей палеомагнитных направлений.

Скачать (538KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Влияние дисперсии экваториального диполя на форму распределения палеомагнитных направлений. На гистограммах показаны распределения значений параметра при различных значениях стандартного отклонения экваториального диполя при сохранении неизменными других параметров модели ТК03. На стереограммах показаны соответствующие примеры отдельных реализаций распределений палеомагнитных направлений.

Скачать (1MB)
Метаданные
10. Рис. 9. Влияние вклада экваториального диполя на форму распределения палеомагнитных направлений. На гистограммах показаны распределения значений параметра при различных значениях вклада экваториального диполя (относительно аксиального) в суммарное геомагнитное поле при сохранении неизменными других парамет­ров модели ТК03. На стереограммах показаны соответствующие примеры отдельных реализаций распределений палеомагнитных направлений.

Скачать (1021KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024