EVIDENCE FOR NON-DIPOLE SOURCES IN THE DEVONIAN GEOMAGNETIC FIELD FROM ANALYSIS OF PALEOMAGNETIC VECTORS IN ROCKS OF THE MINUSA DEPRESSION (SOUTHERN SIBERIA)


Cite item

Full Text

Abstract

We propose a new outlook on the problem of the anomalous configuration of the Devonian geomagnetic field. The scattered distribution of paleomagnetic vectors identified in basic magmatic formations of the Minusa Depression resulted from the input of non-dipole sources of the main geomagnetic field when its strength was at a minimum. Fast alternations of ultra-brief episodes of decreasing paleointensity in the usually dominant geocentric axial dipole caused by extra-frequent reversals led to an increasing role in the shape of the geomagnetic field being played by the equatorial dipole and/or higher-order zonal harmonics, as well as global magnetic anomalies. Using statistical analysis in the observed pseudo-chaotic distribution of paleomagnetic vectors, we demonstrate clusters that could reflect the input of such sources. The calculated paleopoles coincide with the position of global magnetic and gravitational anomalies, showing their present-day position. The best fit is achieved by placing the Siberian paleocontinent near the northwestern African coast, above the hotspots, whose activity in the Devonian period could theoretically have caused the formation of known mantle plume provinces, including the Minusa Depression.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Dmitry V Metelkin

Author for correspondence.
Email: MetelkinDV@ipgg.sbras.ru
ORCID iD: 0000-0002-0548-8274
Scopus Author ID: 6603196954
ResearcherId: E-2413-2014

Margarita E Luzan

Email: m.luzan@g.nsu.ru

A. V. Lavrenchuk

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State University

Email: alavr@igm.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk; Novosibirsk

Alexandr N Vasilevsky

Email: vasilevskiyan@ipgg.sbras.ru

Andrey A Eliseev

Email: eliseevaa@ipgg.sbras.ru

Vasily Yu Bragin

Email: braginvy@ipgg.sbras.ru

References

  1. Biggin A.J., Bono R.K., Meduri D.G., et al. Quantitative estimates of average geomagnetic axial dipole dominance in deep geological time. // Nature communications. 2020. V. 11. P. 6100. https://doi.org/10.1038/s41467-020-19794-7
  2. Van der Boon A., Biggin A.J., Thallner D., et al. A persistent non–uniformitarian paleomagnetic field in the Devonian? // Earth–Science Reviews. 2022. V. 231. P. 104073. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104073
  3. Шацилло А.В., Павлов В.Э. Систематика палеомагнитных направлений раннего–среднего девона Минусинских впадин: новые данные и старые проблемы // Физика Земли. 2019. № 3. C. 97–116. https://doi.org/10.31857/S0002-33372019397-116
  4. Shcherbakova V.V., Biggin A.J., Veselovskiy, R.V., et al. Was the Devonian geomagnetic field dipolar or multipolar? Palaeointensity studies of Devonian igneous rocks from the Minusa Basin (Siberia) and the Kola Peninsula dykes, Russia // Geophysical Journal International. 2017. V. 209(2). P. 1265–1286. https://doi.org/10.1093/gji/ggx085
  5. Hawkins L.M., Grappone J.M., Sprain C.J., et al. Intensity of the Earth's magnetic field: Evidence for a Mid–Paleozoic dipole low // Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 2021. V. 118(34), P. e2017342118. https://doi.org/10.1073/pnas.2017342118
  6. Hansma J., Tohver E., Yan M. , et al. Late Devonian carbonate magnetostratigraphy from the Oscar and Horse Spring Ranges, Lennard Shelf, Canning Basin, Western Australia // Earth and Planetary Science Letters. 2015. V. 409. P. 232–242. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2014.10.054
  7. Kuzmin M.I., Yarmolyuk V.V., Kravchinsky V.A. Phanerozoic hot spot traces and paleogeographic reconstructions of the Siberian continent based on interaction with the African large low shear velocity province // Earth–Science Reviews. 2010. V. 102(1–2). P. 29–59. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2010.06.004
  8. Воронцов А.А., Коваленко Д.В., Ярмолюк В.В. и др. Геологические и изотопно-геохимические индикаторы плюм-литосферных взаимодействий в юго-западном обрамлении Сибирского кратона: синтез данных для раннедевонских магматических ассоциаций Алтае-Саянской рифтовой системы // Геология и геофизика. 2023. Т. 64. № 12. С. 1674–1689, https://doi.org/10.15372/GiG2023156
  9. Бабин Г.А., Владимиров А.Г., Крук Н.Н. и др. Возраст заложения Минусинских впадин (Южная Сибирь) // Доклады академии наук. 2004. Т. 395. № 3. С. 367–370.
  10. Лавренчук А.В., Изох А.Э., Поляков Г.В. и др. Черносопкинский тешенит-сиенитовый комплекс северо-западной части Восточного Саяна - одно из проявлений раннедевонского плюмового магматизма // Геология и геофизика. 2004. Т. 45. № 3. С. 663-677.
  11. Воронцов А.А., Федосеев Г.С., Андрющенко С.В. Девонский вулканизм Минусинского прогиба Алтае–Саянской области: геологические, геохимические и изотопные Sr–Nd характеристики пород // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 9. С. 1283–1313.
  12. Краснов В.И., Перегоедов А.Г., Ратанов Л.С. и др. Региональная стратиграфическая схема девонских образований восточной части Алтае–Саянской области. Новосибирск: СНИИГГиМС. 2018. 52 с.
  13. Butler R.F. Paleomagnetism: magnetic domains to geologic terranes. Boston: Blackwell Scientific Publications. 1992. 238 p.
  14. Nielsen F. Hierarchical clustering / Introduction to HPC with MPI for Data Science. Springer Cham. 2016. P. 195–211. https://doi.org/10.1007/978-3-319-21903-5
  15. McFadden P.L., McElhinny M.W. Classification of the reversal test in palaeomagnetism // Geophysical Journal International. 1990. V. 103(3). Р. 725–729
  16. Храмов А.Н., Иосифиди А.Г. Асимметрия геомагнитной полярности: экваториальный диполь, Пангея и земное ядро // Физика Земли. 2012. №. 1. С. 30–43
  17. Добрецов Н.Л., Метелкин Д.В., Василевский А.Н. Характерные свойства магнитного и гравитационного полей Земли, взаимосвязанные с глобальной и региональной тектоникой // Геология и геофизика. 2021. Т. 62. № 1. С. 10–30. https://doi.org/10.15372/GiG2020181
  18. Buffett B.A. The enigmatic inner core // Science. 2010. V. 328. №. 5981. Р. 982–983. https://doi.org/doi/10.1126/science.1190506
  19. Monnereau, M., Calvet, M., Margerin, L., Souriau, A. Lopsided growth of Earth's inner core // Science. 2010. V. 328. 5981. Р. 1014–1017. https://doi.org/10.1126/science.1186212
  20. Hounslow M.W., Domeier M., Biggin, A.J. Subduction flux modulates the geomagnetic polarity reversal rate // Tectonophysics. 2018. V. 742-743. P. 34-49. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2018.05.018

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».