Очень важным элементом в исследованиях по палеомагнетизму является установление так называемой прямой и обратной намагниченности, которая возникает в результате того, что во времени положение северного и южного полюсов менялось (инверсия магнитного ноля). Периоды прямой и обратной намагниченности меняются достаточно часто. Во всяком случае, в кембрии в течение одного века (яруса) за 7—10 млн. лет можно наблюдать от 10 до 20 инверсий.
Рис. 33. Позиция Сибирской платформы от раннего кембрия до позднего ордовика (из работы Д. Киршвинка и А. Розанова)
Таким образом, продолжительность каждой зоны прямой и обратной намагниченности в начале кембрия от 500 тыс. до 1 млн. лет. Сам процесс инверсии, как полагают, происходит значительно быстрее в течение тысяч или десятков тысяч лет.
Таким образом, как мы видим, с помощью палеомагнитных данных можно сделать очень много. Может быть достигнута очень высокая степень детальности сопоставления разрезов осадочных отложений, во всяком случае несколько более детальная, чем биостратиграфическим методом (т. е. по анализу вертикального распределения фауны и флоры), и несоизмеримо более детальная (на 1—2 порядка), чем с помощью определения «абсолютного» возраста пород. Последним методом для пород верхнего докембрия и кембрия только в силу лабораторной ошибки может быть произведено определение возраста с точностью ±10—15 млн. лет, т. е. с точностью до половины отдела. Продолжительность биостратиграфической зоны в кембрии составляет приблизительно 1,5—2 млн. лет. Таким образом, точность биостратиграфического (палеонтологического) метода на порядок выше, чем метода «абсолютного возраста». Правда, сопоставление разрезов только по одним палеомагнитным данным принципиально невозможно, поскольку они сами по себе не несут временной информации. Хотя бы один из уровней в каждом разрезе обязательно должен быть привязан к палеонтологическим, т. е. хронологическим, данным. Только после этого, анализируя картину распределения прямой и обратной намагниченности, может быть произведено детальное сопоставление разрезов.
Очень серьезным осложнением корреляционных возможностей палеомагнитного метода является существование многочисленных перерывов. Даже в самых монотонных разрезах их нельзя исключить. По представлениям акад. Д. В. Наливкина, до 90% времени, как правило, не зафиксировано в породе и падает на перерывы. Вероятно, это преувеличение, но, что перерывов в осадконакоплении очень много,— это ясно. Продолжительность их в большинстве случаев очень невелика, но этого может оказаться вполне достаточно для потери одной или нескольких зон прямой или обратной намагниченности, и тогда картина распределения зон даже в близкорасположенных разрезах становится трудносопоставимой.
Но оставим корреляционные проблемы палеомагнитного метода и вернемся к возможностям определения географического положения точек отбора образцов и миграции полюсов. Огромный фактический материал последних десятилетий по разным странам и континентам с несомненностью показал прежде всего, что они не могут быть уложены в рамки фиксированного положения современных материков, и, таким образом, было получено подтверждение их перемещения относительно друг друга во времени.
Однако история перемещения каждого из материков, а точнее, отдельных плит, своя, а суммарная картина палеогеографии может быть получена очень сложным путем. На сегодня уже существуют многочисленные реконструкции, основанные на различных подходах, но все они пока входили в противоречие прежде всего с данными по палеонтологии.
Совершенствование методики обработки образцов в лабораториях, значительное увеличение чувствительности приборов позволяет теперь получать надежные результаты по породам, которые еще несколько лет тому назад казались безнадежными для определения в них первичной намагниченности. Теперь это стало возможно и по красным известнякам и даже по сероцветным известнякам и доломитам.
Очень большое количество материала было обработано по разрезам юга Сибирской платформы (реки Лена и Алдан), где расположены классические разрезы верхов докембрия и раннего кембрия. Лабораторные исследования были проведены в двух американских лабораториях в Принстоне и Пасадене проф. Д. Киршвинком. Проанализировано было несколько сотен образцов, отобранных через каждые 20—50 см по разрезу. Сходимость результатов, полученных при анализе образцов, взятых из параллельных разрезов, оказалась удивительно хорошей, и поэтому на эти результаты можно смело опереться. Итак, было установлено, что палеоэкватор в томмотское время проходил через Сибирскую платформу с северо-запада на юго-восток (рис. 33). Движение этого блока земной коры (Сибирская платформа) в течение раннего кембрия происходило стабильно на юг-юго-запад, и уже к среднему кембрию он находился между 20-ми и 50-ми южными широтами. Сама Сибирская платформа была несколько повернута по отношению к сегодняшнему ее положению.
Таким образом, перемещение Сибирской платформы в течение раннего кембрия (30 млн. лет) составило более 30°, т. е. около 1° за 1 млн лет. Но не скорость движения Сибирской платформы нас сейчас интересует. Главное — это то, что в начале раннего кембрия она находилась в приэкваториальной зоне, и то, что здесь формировались рифогенные образования, вытянутые поперек Сибирской платформы вдаль так называемой «переходной зоны», игравшей роль седиментационного барьера (между двумя совершенно разными бассейнами). Напрашиваются здесь, конечно, определенные аналогии с современными барьерными рифами, но в раннем кембрии это еще были ненастоящие рифы в их современном понимании. Крайне интересно и то, что эта рифоподобная полоса в течение раннего кембрия перемещается и направление ее перемещения противоположно направлению движения Сибирского блока в целом. В этом можно усмотреть дополнительное подтверждение правильности выводов о направлении миграции Сибирского блока земной коры. Высокой степени достоверности данные были получены также по Монголии, Австралии и Северной Америке.
Если посмотреть на современную карту, то разница между районом среднего течения рек Лены и Алдана, где проводились палеомагнитные наблюдения на Сибирской платформе, и районом: аймака Алтай и Монголии, где также были получены палеомагнитные данные, составляет около 15°. Аналогичный результат (11°—14°) был получен и для разницы раннекембрийских палеоширот.
Близкое к палеоэкватору положение занимал в раннем кембрии запад Северной Америки, а вся она находилась в основном в южном полушарии. Последовательные определения палеомагнитных характеристик по всему раннему кембрию показали, что Северная Америка постепенно перемещалась на север (здесь опять нужно иметь в виду положение самой Северной Америки относительно направления С—Ю, которое отличалось практически на 90°).
Очень интересные результаты были получены при исследовании раннекембрийских пород Австралии. Они показали, что юг Австралии в это время находился чуть севернее экватора и вся она располагалась в северном полушарии. Исходя из палеомагнитных данных по кембрию, достаточно очевидно и близкое положение друг к другу, по крайней мере, континентальных блоков, составлявших древний континент Гондвану (Южная Америка, Африка, Антарктида, Индия и Австралия).
В последнее время более или менее корректные данные получены по южному Китаю (провинция Юньнань). Они позволяют думать, что платформа Янцзы находилась также в приэкваториальной зоне, но в северном полушарии.
И все же полная картина взаимного положения континентальных блоков на основании имеющихся данных по палеомагнетизму восстановлена быть не может. Более того, как я уже говорил, существует несколько вариантов построения общей картины, в том числе учитывающих и результаты палеомагнитных исследований. Но здесь существует еще одна трудность метода, недоучет которой может привести к серьезным ошибкам. Хорошо, когда пробы для палеомагнитного анализа взяты из хорошо датированных (прежде всего по фауне) пород. Но очень часто, особенно раньше, образцы брались из пород, которые были более всего перспективны с точки зрения самого метода, т. е. с точки зрения установления первичной палеонамагниченности. Но таковыми считались прежде всего породы красных окрасок, содержащие железистые минералы, образовавшиеся в специфических условиях аридного климата, ненормальной солености и т. д. Естественно, что такие породы, как правило, или совсем не содержат фауны, или она очень редка. Возраст таких отложений определяется обычно в широких пределах. Конечно, такие данные все равно интересны, но непригодны для детальных (точных) глобальных построений.
Другой тип пород, считавшихся более перспективными для палеомагнитных исследований,— это эффузивные и интрузивные породы, т. е. породы магматического происхождения, излившиеся из вулканов или интрудировавшие осадочный чехол. Определение возраста таких пород производится не по органическим остаткам, а по соотношению с другими породами, которые они прорывают, или по радиоизотопным данным. Такие определения возраста очень приблизительны и таят в себе много ошибок. Поэтому самые идеальные лабораторные палеомагнитные результаты не могут компенсировать «грубости» каменного материала, по которому проведены эти исследования.
Итак, подведем итог: на сегодня для кембрия уже существует значительное (но еще недостаточное) количество корректных палеомагнитных данных, полученных из пород, хорошо охарактеризованных фауной (т. е. точно датированных), что позволяет быть уверенными в том, что Сибирь и Монголия, запад Северной Америки, Австралия и Китай находились в приэкваториальной зоне.
В последние десятилетия довольно интенсивно развиваются различные методы определения палеотемператур. Эти методы невозможно точно проконтролировать, но разные косвенные соображения дают возможность попять реальность оценок палеотемператур, которые получены этими методами. Правда, следует признаться, что прикидки возможных палеотемператур делались и ранее, еще в 50-е годы, на основе исследований специфики осадконакопления (например, накопление красноцветных карбонатов, эвапоритов и т. д.). По аналогии, вероятно, с современными условиями К. К. Зеленов считал, что, например, толщи томмотского и атдабанского ярусов Лены и Алдана накапливались в мелководном бассейне с температурами воды 28—30°.