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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

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 virtual poles coincide with global magnetic and gravitational anomalies, showing the probable present-day position of these sources and assume their long-term stationarity. 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.

About the authors

D. V Metelkin

Novosibirsk State University; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: metelkindv@ipgg.sbras.ru
Corresponding Member of the RAS Novosibirsk, Russia; Novosibirsk, Russia

M. E Luzan

Novosibirsk State University; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Novosibirsk, Russia; Novosibirsk, Russia

A. V Lavrenchuk

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

Novosibirsk, Russia; Novosibirsk, Russia

A. N Vasilevsky

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Novosibirsk, Russia

A. A Eliseev

Novosibirsk State University; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Novosibirsk, Russia; Novosibirsk, Russia

V. Yu Bragin

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Novosibirsk, Russia

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) // ДАН. 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. Cham: Springer, 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/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

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).