Главная – Журналы – Геология и геофизика 2015 номер 8

Проведен анализ особенностей состава и механизмов формирования континентальной коры Горного Алтая и роли гранитоидного магматизма в ее эволюции. Приведены геохимические и изотопные данные для главных типов пород первичной коры и ранне- и среднепалеозойских гранитоидов региона, показана роль гранитоидов как индикаторов различных стадий эволюции континентальной коры. Выполнен обзор основных моделей формирования континентальной коры, показана возможность их реализации для Горно-Алтайского сегмента Центрально-Азиатского складчатого пояса. На основе комплекса геологических, геохимических, изотопных и геохронологических данных установлено, что в ранне- и позднекаледонских террейнах Горного Алтая формирование коры континентального типа произошло практически синхронно (в среднем-позднем девоне). В раннекаледонских террейнах этот процесс был следствием многократного фракционирования первичной ювенильной коры базитового состава, а в позднекаледонских - одного цикла внутрикорового плавления «гибридной» андезитовой коры, содержащей значительную долю рециклированного материала.

В восточной части Южного Алтая Центрально-Азиатского орогенного пояса расположен Карасенгерский металлогенический пояс, являющийся важной составной частью крупной Южно-Монгольской медно-порфировой металлогенической зоны, включающей известное медно-золоторудное месторождение Ой-Тологай и другие перспективные рудопроявления такого же типа. Медно-рудные тела повсеместно связаны с телами порфиров (гранодиоритового, кварцево-диоритового, кварцево-сиенитового и кварцево-монцонитового состава) и имеют полигенное (полихронное) происхождение (магматогенно-порфировое, гидротермальное и гипергенное). Оруденелым порфирам свойственны практически идентичные спектры распределения редкоземельных и редких элементов. Отношения Zr/Hf, Nb/Ta близки к таковым для нормального гранита, образованного за счет эволюции мантийной магмы. Низкое начальное значение отношения изотопов стронция I _Sr, варьирующее в небольшом диапазоне (0.703790-0.704218), отвечает примитивной мантии; значение ε _Nd( T ) порфиров изменяется в интервале 5.8-8.4 и близко к MORB. Эти данные указывают на верхнемантийный источник исходных магм оруденелых порфиров, претерпевших некоторую контаминацию веществом земной коры в островодужной обстановке. Изотопный состав серы (одновершинное распределение δ ³⁴S с пиковыми значениями от -2 до -4 ‰) свидетельствует о ее глубинном магматогенном источнике; незначительное количество более низких отрицательных значений δ ³⁴S позволяет предполагать, что часть серы была извлечена из вулканических отложений в более позднее время. Изотопные характеристики Pb говорят о его смешанном корово-верхнемантийном источнике. Геохронологические данные, полученные U-Pb изотопным (SHRIMP) методом по цирконам из гранит-порфира и гранодиорит-порфира, показывают, что оруденение на медно-порфировом месторождении Силект-Харасу формировалось в два этапа: в первый герцинский «порфировый» этап (375.2 ± 8.7 млн лет) были образованы оруденелые порфиры, содержащие вкрапленное и прожилково-вкрапленное оруденение; второй индосинийский этап (217.9 ± 4.2 млн лет) проявился в наложенной гидротермальной минерализации. Re-Os изотопные данные по молибдениту (376.9 ± 2.2 млн лет) наиболее точно отвечают возрасту первичного оруденения на медно-порфировом месторождении Силект-Харасу, а Ar-Ar изотопный возраст (230 ± 5 млн лет), полученный для калишпат-кварцевой жилы, соответствует этапу гидротермального рудообразования. Полученные результаты свидетельствуют о том, что процесс рудообразования медно-порфирового месторождения Силект-Харасу является полихронным, в результате которого на герцинское медно-порфировое оруденение было наложено индосинийское гидротермальное оруденение.

В серии гидротермальных ростовых экспериментов с внутренним пробоотбором при 450 и 500 °С и давлении 100 МПа (1 кбар) определен коэффициент сокристаллизации Mn и Fe в кристаллах магнетита. Он мало зависит от температуры в изученной области и постоянен в широком интервале отношений Mn/Fe. Это дает основание для использования состава магнетита для оценки отношения Mn/Fe в равновесном с ним флюиде: (Mn/Fe) _aq ≈ 100 (Mn/Fe) _mt . Поскольку Mn нередко является макрокомпонентом флюида и микрокомпонентом в магнетите, локальный анализ включений на Mn сделает возможным определение Fe даже в минералах железа, что позволит, зная коэффициенты сокристаллизации D _{Me/ Fe}, получить оценки концентраций других рудных металлов. При низких содержаниях Mn (< 0.01-0.02 %) для мелких кристаллов (< 0.1-0.2 мм) необходимо учитывать эффект фракционирования Mn в поверхностную неавтономную фазу, где его содержание может достигать целых процентов. Сравнение с полученными ранее данными по распределению Mn в системе магнетит-пирит-пирротин-гринокит-гидротермальный раствор позволяет заключить, что величина D _{Mn/ Fe} сохраняется в присутствии в системе серы и сульфидов. Ввиду низкого значения этого коэффициента осаждение магнетита, в котором Mn обнаруживает совместимость, не может кардинально повлиять на отношение Mn/Fe в растворе. Тем более это нереально для пирротина и пирита, в которых Mn не является совместимой примесью. Наиболее вероятным механизмом перехода Mn в твердую фазу является кристаллизация при более низких температурах FeOOH, что косвенно подтверждается сильным фракционированием Mn в оксигидроксидную неавтономную фазу на поверхности кристаллов магнетита. Представлены соображения, указывающие на необходимость более строгого обоснования «нового Fe/Mn геотермометра для гидротермальных систем».

Методом минимизации термодинамического потенциала Гиббса для метапелитов охотского гранулитового комплекса решена задача моделирования реальных минеральных парагенезисов. Модельные минеральные ассоциации полностью воспроизводят состав минералов и их модальные количества в изученных породах. Этот фундаментальный факт является прямой верификацией решения поставленной задачи, что доказывает выполнение принципа локального равновесия в изученных ассоциациях и хорошую согласованность всех термодинамических данных, принятых при моделировании. Вероятные РТ -оценки при метаморфизме гранулитов охотского комплекса, полученные моделированием, определяются в 5.2-7.0 кбар по давлению и 620-770 °С по температуре, что соответствует приграничным условиям амфиболитовой и гранулитовой фаций. Модельные минеральные ассоциации, близкие по составу минералов и их модам реальным парагенезисам, могут быть получены на ПК Селектор с одинаковым успехом в условиях инертного и вполне подвижного поведения воды. Определены состав внешнего метаморфогенного флюида и примерное весовое отношение флюид/порода (W/R). Величина окислительного потенциала этого флюида близка к величине потенциала кислорода на буфере С-СО-СО ₂ при величине W/R = 0.03-0.30 и низком парциальном давлении воды, изменяющемся в пределах 1.80-0.35 кбар. Охотский метаморфический комплекс не является аналогом гранулитов юга Алданского щита, поскольку для последних установлены значительно более высокие РТ -параметры.

Рассмотрены возможные источники галлия в гидротермально-осадочных железомарганцевых корках подводной возвышенности Беляевского (Центральная котловина, Японское море). Проведенные исследования методом последовательного селективного выщелачивания показали, что около 80 % галлия содержится в марганцевой фазе. В колонке осадков Японского моря, расположенной в непосредственной близости к подводной возвышенности Беляевского, установлены пеплы влк. Чанбайшань (Пектусан) с содержанием галлия до 35.3 г/т. Поэтому его дополнительным источником в Fe-Mn корках подводной возвышенности Беляевского, вероятно, мог служить пепловый материал влк. Чанбайшань, породы которого характеризуются высоким (до 300 г/т) содержанием Ga.

Изучены метрологические характеристики и сопоставлены результаты электронно-зондового определения состава ряда породообразующих минералов при регистрации рентгеновского излучения методами спектрометрии с волновой (ВДС) и энергетической (ЭДС) дисперсией. Измерения выполнены на микроанализаторе JXA-8100 (Jeol) с пятью волновыми спектрометрами и на сканирующем микроскопе MIRA 3 LMU (Tescan) с системой микроанализа Inca Energy 450 XMax 80 (Oxford Instruments). Объектами исследования служили препараты с зернами оливинов, гранатов, пироксенов, ильменитов и хромшпинелидов. Установлено, что в области содержания основных компонентов минералов ( С > 10 %) коэффициент вариации, характеризующий сходимость единичного определения, составляет около 0.5 % при регистрации излучения методом ВДС и около 0.9 % для метода ЭДС. Соответственно в области содержания второстепенных компонентов (1 < C < 10 %) коэффициент вариации равен 1.4 и 3.0 %, а в области компонентов-примесей (0.3 < С < 1 %) - 2.7 и 13 %. При еще более низком содержании анализ методом ЭДС практически невозможен. С высокой точностью воспроизводится отношение результатов сравниваемых методов: при определении главных компонентов минералов коэффициент вариации составляет 0.56 %, при определении второстепенных компонентов - 1.7 % и даже в области компонентов-примесей - около 8 %. Систематическое расхождение колеблется в пределах от 0.2 до 3.2 отн. % и близко к приемлемой величине. Выполненное исследование свидетельствует, что при определении основных и второстепенных компонентов породообразующих минералов методы регистрации с помощью ЭДС и ВДС сопоставимы по точности. При определении компонентов-примесей метод ЭДС заметно уступает методу ВДС, а при еще более низких концентрациях вообще неприменим. Метод ЭДС проще в реализации и способен выдавать результаты через короткое время после включения прибора. Метод ВДС требует существенных затрат времени на подготовку, но способен с высокой производительностью и точностью вести массовый анализ проб однотипного состава, в том числе и при содержании определяемого элемента ниже 1 %.

В серии обнажений для толщи, слагающей высокие террасы долины р. Чуя, установлено наличие параллельно-слоистых дресвяников, щебенников и валунно-глыбовников, которые являются генетическим индикатором гигантских гляциальных суперпаводков. Проведено сравнение этих отложений с типичным аллювием региона и продемонстрировано их принципиальное различие по основным признакам. Анализ окатанности обломков, гранулометрического состава, текстурных особенностей отложений, слагающих цоколь высоких террас в долинах рек Чуя и Катунь, показал их фациальную однотипность и дилювиальное происхождение, а не аллювиальный, гляциальный или флювиогляциальный генезис цокольных отложений высоких террас Чуи.

На позднеюрском этапе развития Бореальных и Арктических бассейнов практически повсеместно формировались черные обогащенные органическим веществом глины (нефтематеринские толщи). Поэтому разработка и совершенствование зональных шкал верхней юры побережья моря Лаптевых по аммонитам, фораминиферам, остракодам, диноцистам, спорам и пыльце на эталонных разрезах как основы стратиграфических, палеогеографических и фациальных исследований является одной из приоритетных задач. Изученный эталонный разрез верхней юры и нижнего мела расположен на левом берегу Анабарского залива моря Лаптевых (п-ов Нордвик, м. Урдюк-Хая). В береговых обрывах вскрыт непрерывный разрез верхнего оксфорда-нижнего валанжина, представленный преимущественно глинисто-алевритистыми осадками, содержащими обильные макро- и микрофоссилии. Надежное биостратиграфическое расчленение верхнеюрской части этого разреза послужило основой для оценки корреляционных возможностей разных групп фоссилий, проведения межрегиональных корреляций, анализа фациальных обстановок и детальных палеогеографических реконструкций на изученной территории. Проведено исследование особенностей строения и структуры сообществ микробентоса, ассоциаций микрофитопланктона и наземных палиноморф. Комплексный биофациальный анализ позволил реконструировать эволюцию морских палеообстановок западной части Анабаро-Ленского моря и наземных палеобстановок прилегающей части Сибирской суши.

Показаны примеры использования интерпретационной базы высокочастотных электромагнитных зондирований применительно к задачам каротажа на разных этапах строительства нефтегазовых скважин. С помощью электромагнитного каротажа в процессе шаблонирования вертикальных скважин решаются задачи расчленения геологического разреза и определения пространственного распределения удельного электрического сопротивления. Полученная геоэлектрическая модель изучаемого объекта является достоверной априорной информацией для последующей геонавигации при проводке наклонных и горизонтальных стволов. На основе алгоритмов численного анализа электромагнитных полей в слоисто-однородных средах создан комплекс программ обработки и количественной интерпретации данных электромагнитного каротажа в процессе шаблонирования и бурения. Комплекс позволяет в масштабе реального времени достоверно определять геоэлектрические параметры флюидонасыщенных пластов-коллекторов, вскрытых скважинами сложной траектории, и оценивать их погрешности с учетом фактических метрологических характеристик.

Город Измир, расположенный на западной границе Турции, за время своего существования испытал множество сильных землетрясений. Южное побережье залива Измир, являющееся одной из наиболее плотно заселенных территорий Измира, сложено глубокопогруженными аллювиальными отложениями. В связи с этим большое значение приобретает выяснение влияния местных грунтовых условий на динамические характеристики грунта на изучаемой площади, где присутствуют рыхлые водонасыщенные аллювиальные отложения большой мощности. Создана база данных, содержащая геотехническую и геологическую информацию. Согласно положениям NEHRP, большая часть территории подпадает под классы D и E . Анализ динамических характеристик территории проведен с помощью программы EERA с использованием полевых и лабораторных результатов испытаний и временных диаграмм землетрясений умеренной силы, таких как землетрясения в Измире 1977 г. ( M _L = 5.3), в Урле 2003 г. ( M _d = 5.6) и Узункую-Урле 2005 г. ( M _L = 5.9), которые произошли в районе и окрестностях Измира. Дополнительно также рассмотрен сценарий колебаний грунта, генерируемых разломом Измир с магнитудой 6.5, при среднем расстоянии 10 км от площади исследований. Проведена оценка данных, полученных при анализе динамики реакции участка на землетрясение, и подготовлены карты для участка южного побережья залива Измир, изображающие изменение динамических параметров на поверхности земли. В ходе динамического анализа, проведенного с использованием моделей грунтов, распространенных на изученной площади, произведена верификация разрушений, вызванных Измирским землетрясением 1977 г. Моделируемое землетрясение вызвало максимальное ускорение грунта величиной более 0.6 g на восточной и западной границах изученной площади. Однако дальнодействующие события вызвали почти пятикратное усиление спектров. Сделан вывод, что локальные грунтовые условия должны оцениваться индивидуально. Рекомендуется создание специфического для конкретного участка спектра плана для территорий, сложенных глубокозалегающими аллювиальными отложениями.