Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Физические основы магнетизма горных пород и методика измерения очень слабой остаточной намагниченности рассмотрены в других главах этой книги. Здесь достаточно будет указать виды NRM, позволившие получить основной объем палеомагнитных данных. По мере остывания и кристаллизации магмы изверженные породы образуются либо в виде лавового потока на поверхности Земли, либо в виде плутонических иитрузий на глубине. При этом магнитные минералы проходят через соответствующие им точки Кюри (для магнетита Fe3O4-5780C) и приобретают термоостаточную намагниченность (TRM). Фронт охлаждения медленно проходит через породы, особенно плутонические, оставляя за собой постоянную «запись» поля, интерпретация которой позволяет делать вывод о палеовековых вариациях. Магнитные моменты тонкозернистых магнитных материалов в неконсолидированных пресноводных и морских осадках, как правило, ориентируются вдоль направления внешнего магнитного поля. При этом литифицированные позже осадки приобретают ориентационную (или седиментационную) остаточную намагниченность (DRM). Колонки осадочных отложений, отобранные из озер и глубоководных районов океанов, содержат непрерывную запись древнего магнитного поля, охватывающую подчас
несколько миллионов лет. Интересно отметить (Kirschvink, Lowenstam, 1979), что значительная часть DRM в океанических осадках может быть связана с биогенным магнетитом, главным образом из зубцов по-липлакофоры.
Если магнитный минерал образуется в присутствии магнитного поля при комнатной температуре, он приобретет химическую остаточную намагниченность (CRM) в том случае, если размер зерен минерала превысит некую критическую величину-блокирующий диаметр. Например, в осадках CRM может возникать по мере роста магнитных зерен в результате аккреции или в породах различных типов при окислении железосодержащих соединений в процессе выветривания. Предполагают, что остаточная намагниченность, обнаруженная в различных организмах - от хитонов (Kirschvink, Lowenstam, 1979) и пчел (Gould et al., 1978) до голубей (Walcott et al., 1979) и дельфинов (Zoeger et al., 1981), в основном связана именно с CRM, приобретенной в процессе биоминерализации in vivo. Чтобы отличить NRM биогенной природы (независимо от способа ее приобретения) от NRM небиогенной природы, был введен термин биогенная остаточная намагниченность, или био-остаточная намагниченность (BRM).
Большинство палеомагнитных данных получают в результате изучения пород, которые приобрели остаточную намагниченность в естественных условиях. Однако весьма интересную, хотя и немногочисленную группу данных позволили получить предметы, найденные в местах проведения археологических раскопок. Это кирпичи, гончарные изделия, печи и очаги, которые нагревались от огня, разведенного человеком. Полученные в результате подобных исследований так называемые ар-хеомагнитные данные часто имеют точную временного привязку и, таким образом, несут в себе ценную информацию о геомагнитном поле за последние несколько тысяч лет.
Очевидно, что невозможно получить наборы одновозрастных палеомагнитных данных для всей Земли. Такие комплексы пород, как лавовые потоки, образуются в результате событий, изолированных и во времени, и в пространстве. Изучение осадочных пород может обеспечить получение непрерывных рядов данных, дополняемых также сведениями из других мест, но тем не менее полученная до последнего времени информация по осадочным породам не охватывает всего земного шара. Кроме того, за некоторыми исключениями, их невозможно датировать и коррелировать с достаточной степенью точности, исключающей дисперсию, связанную с вековыми вариациями геомагнитного поля. Следовательно, необходима какая-то унифицированная концепция, с помощью которой можно было бы преобразовывать разрозненные данные в синоптическую модель поля, соответствующего определенной геологической эре. Такая модель позволила бы осуществить осмысленную интерпретацию не совпадающих по времени палеомагнитных данных из различных районов и, что особенно важно, сравнить древнее геомагнитное поле с современным.
В основе построения соответствующей модели лежат теоретические соображения и экспериментальные наблюдения. Во-первых, хотя геодинамо-это явление, зависящее от времени, вряд ли общая природа механизма динамо меняется во времени. Следовательно, общая природа геомагнитного поля не должна изменяться во времени. Во-вторых, жесткая компонента NRM в породах, сформировавшихся за последние несколько миллионов лет, почти всегда приблизительно параллельна или антипараллельна современному геомагнитному полю. Поскольку это наблюдается по всему земному шару, можно сделать вывод, что общая конфигурация геомагнитного поля за последние несколько миллионов лет не изменялась. Эти наблюдения непосредственно привели к созданию дипольной гипотезы, суть которой заключается в том, что геомагнитное поле всегда (за исключением, возможно, периодов инверсий) достаточно точно аппроксимировалось полем геоцентрического диполя. Согласно этой гипотезе, палеомагнитные данные следует рассматривать в рамках представлений об идеальном дипольном поле.
