Главная – Журналы – Геология и геофизика 2014 номер 11

Приведены результаты изучения состава метаосадочных пород из зеленокаменного пояса Онотского блока (Шарыжалгайский выступ), U-Pb датирования (SHRIMP-II) и Lu-Hf изотопного исследования детритового циркона из гранат-ставролитовых сланцев. Среди метаосадочных пород Онотского зеленокаменного пояса доминируют гранат- и ставролитсодержащие сланцы, перемежающиеся в верхней части разреза с амфиболитами (метабазальтами). Протолиты этих пород по петрохимическому составу соответствуют ряду от алевролитов до пелитовых аргиллитов. Редкоэлементные характеристики гранат-ставролитовых сланцев свидетельствуют о формировании терригенного материала при эрозии трех различных групп пород: плагиогнейсов тоналит-трондьемитового состава (повышенные Gd/Yb), пород основного состава (повышенные Cr/Th и пониженные Th/Sc) и кислых магматитов, образованных при плавлении коровых субстратов (наличие Eu минимума), что согласуется с набором потенциальных источников сноса в Онотском блоке. Возраст доминирующих детритовых цирконов отражает эрозию преимущественно неоархейских магматических пород, что, с учетом слабой окатанности цирконов, тектонически-активной обстановки осадконакопления, сопровождавшейся основным вулканизмом, определяет вероятное время седиментации ~2.7 млрд лет. Наряду с неоархейскими в осадконакоплении участвовали и более древние источники сноса (2.8–3.35 млрд лет). Судя по изотопному составу Hf детритовых цирконов из гранат-ставролитовых сланцев, неоархейские источники сноса включали магматические породы с различной коровой предысторией. Они были представлены палеоархейской корой, породами ювенильной неоархейской коры и образованными при смешении расплавов из древнекоровых и ювенильных источников.

На северо-восточном склоне Кузнецкого Алатау небольшие дифференцированные щелочно-базитовые интрузивные массивы образуют изометричный ареал ~ 100 км в поперечнике. В их строении в разной степени принимают участие субщелочные и щелочные габброиды, основные и ультраосновные фойдолиты, нефелиновые и щелочные сиениты, карбонатиты. По результатам комплексного U-Pb, Sm-Nd, Rb-Sr изотопного датирования предполагается, что развитие щелочно-базитового магматизма происходило на протяжении двух этапов в среднем кембрии-раннем ордовике (~ 510-480 млн лет) и в раннем-среднем девоне (~ 410-385 млн лет). Обнаружение в щелочных породах акцессорных цирконов с возрастом 1.3-2.0 млрд лет может свидетельствовать о том, что при подъеме мантийного плюма происходило подплавление фрагментов зрелой континентальной коры протерозойского возраста, слагающей фундамент каледонского орогена Кузнецкого Алатау. Вероятно, первоначальные кембро-ордовикские щелочно-мафитовые расплавы инициировали метасоматизм и эрозию литосферы, что при повторном плавлении ее субстрата примерно через 100 млн лет вызвало генерацию магм подобного состава с унаследованными изотопными характеристиками (ε_Nd( Т ) ≈ 4.8-5.7, T_Nd(DM) ≈ 0.8-0.9 млрд лет), указывающими на родственную природу источников их вещества в умеренно деплетированной мантии.

Приводятся результаты изотопно-геохимических исследований позднепалеопротерозойских базитов из интрузий, расположенных в разных частях дайкового роя, прослеживающегося на расстояние более 200 км в пределах Байкальского краевого выступа фундамента Сибирского кратона (Северное Прибайкалье). Установлено, что базиты южной (участок Хибелен) и северной (участок Чая) частей дайкового роя обнаруживают как сходство, так и некоторые отличия в их источниках и особенностях формирования. Так, базиты участка Хибелен по своему химическому составу соответствуют базальтам и трахибазальтам, а базиты участка Чая — базальтам и андезибазальтам. На основании петрографических и петрохимических данных, базиты участков Хибелен и Чая могут быть отнесены к умеренно-щелочной (субщелочной) серии. Все проанализированные базиты характеризуются хорошо выраженными отрицательными Nb-Ta и Ti аномалиями на мультиэлементных спектрах, отрицательными значениями ε_Nd(T), значениями индикаторных геохимических отношений Th/Nb_pm, La/Nb_pm, La/Sm_n > 1, что в совокупности указывает на формирование базитов обоих участков за счет контаминированных континентальной корой мантийных источников. Предполагается, что процессы контаминации имели место в пределах промежуточных магматических камер, находящихся на коровом уровне. Дифференцированные разности базитов участков Хибелен и Чая формировались в результате фракционирования клинопироксена. Для базитов южной части роя допускается первоначальная контаминация мантийного источника (вероятно, с геохимическими характеристиками, близкими островодужным базальтам) породами средней коры, а затем уже добавлением к этому смешанному источнику материала с характеристиками нижней/верхней коры. Родоначальным для базитов северной части роя предполагается источник, образованный при взаимодействии мантийных компонентов, близких по составу к островодужным базальтам и базальтам типа N-MORB, с коровым компонентом. Проведенные исследования свидетельствуют о гетерогенности верхней мантии под различными участками фундамента Сибирского кратона.

В углекислых водах природного комплекса Чойган исследована распространенность химических элементов, в том числе редких, редкоземельных и радиоактивных. По особенностям геохимической обстановки и химического состава выделены три группы вод: грунтовые воды зоны региональной трещиноватости окислительной геохимической обстановки; грунтовые воды зоны региональной трещиноватости окислительной геохимической обстановки, обогащенные углекислотой; трещинно-жильные углекислые воды восстановительной геохимической обстановки. Установлено, что определяющим процессом при формировании химического состава подземных вод является их взаимодействие с горными породами, интенсифицируемое воздействием повышенной температуры и свободной углекислоты.

Приведены оригинальные новые данные по геохимии скандия в углях азиатской части России, Монголии и Казахстана. Изученные угли в целом обогащены Sc по сравнению со средними оценками для углей мира. В различных регионах изученной территории установлены угольные месторождения, аномально обогащенные Sc вплоть до промышленно значимых концентраций. Выявлены факторы накопления Sc в углях. Концентрации скандия в углях зависят от петрофонда угольных бассейнов (состава горных пород их обрамления) и фациальных условий угленакопления. В процессе угольного метаморфизма установлено перераспределение и частичный вынос скандия из угольного пласта. Особенности распределения скандия в месторождениях и угольных пластах указывают на преимущественно гидрогенный механизм накопления аномальных его концентраций в углях и торфах. Предполагается, что накопление скандия в углях и торфах обусловлено его выщелачиванием из углевмещающих пород и переотложением в угольный (торфяной) пласт с участием грунтовых и подземных вод, обогащенных органическими кислотами. Для накопления в углях высоких концентраций скандия необходимы условия для формирования обогащенных скандием углевмещающих пород и условия для его выщелачивания и транспортировки в угольный пласт. Такие условия реализуются в современных болотных системах Западной Сибири и могли реализоваться в древних бассейнах торфо(угле)накопления.

В пойме среднего течения р. Амга (Сибирская платформа), в зоне выхода на дневную поверхность среднекембрийских отложений, выявлен естественный выход нефти. Отличительной особенностью состава насыщенных УВ данного нефтепроявления является отсутствие биомаркеров ряда 12- и 13-метилалканов, наличием которых характеризуются нефти венд-кембрийских отложений Непско-Ботуобинской НГО. По этому признаку изученное поверхностное нефтепроявление обнаруживает сходство со среднекембрийской нефтью из гидрогеологических скважин (1-П и 1-Т), ранее пробуренных ниже по течению р. Амга.

Результаты изучения геофизических полей и петрофизической неоднородности, минеральных парагенезисов, термодинамических условий и возраста их образования, а также флюидных включений использованы для генетической реконструкции петрофизической зональности золото-сульфидного месторождения Благодатное. В аномалиях магнитного и естественного электрического (ЕП) полей и ореолах радиоактивных элементов отчетливо проявляются петрофизические ассоциации дорудного и рудного этапов формирования месторождения. На раннем дорудном этапе (752 млн лет) в тектонические зоны интенсивного рассланцевания поступали восстановленные растворы с высокой активностью K и обогащенные U, Th и, вероятно, Au. Их взаимодействие с исходными метаосадочными породами приводило к формированию сопряженных зон кварц-мусковитовых и хлоритовых метасоматитов. Сопутствующая графитизация наделяла метасоматиты высокой электрохимической активностью, в поле ЕП они создают аномалии до –300 мВ; зоны наиболее интенсивной углеродизации обогащались U (до 6.5·10^–4 %) и, возможно, Au. В кварц-мусковитовых метасоматитах накапливались Th и K (до 29·10^–4 % и 4 % соответственно), а в хлоритовых метасоматитах основные элементы (особенно железо), что привело к повышенной плотности последних и проявлению в локальных положительных аномалиях ускорения силы тяжести. Немагнитный характер неизмененных дорудных метасоматитов позволяет предполагать преимущественно пиритовый состав ранних сульфидов. На рудном этапе (698 млн лет) отложение минералов происходило из растворов водно-углекислотно-мышьяково-сернистого состава в интервале температур от 560 до 315 °С. Воздействие этих растворов привело к перераспределению радиоактивных элементов и глубокой петрофизической дифференциации рудовмещающей структуры. Амплитуды аномалий над ней изменяются от 500 до 80 нТл в магнитном, и от –130 до +10 мВ в естественном электрическом полях. Установлено, что в условиях максимальных температур гидротермальный флюид слабо влиял на поляризационные свойства графитизированных пород, но приводил к интенсивному выносу U и развитию магнитного пирротина по пириту. Снижение температуры в минералообразующей системе было благоприятным для образования сидерита. Углеродистые сланцы, подверженные карбонатизации, утрачивали электрохимическую активность. Связывание углекислоты в твердой фазе отражалось на миграционной способности микроэлементов и их зональном распределении. При такой эволюции раствора Th накапливался на нижних горизонтах минерализованной зоны, а U обогащались верхние уровни месторождения. На рудном этапе развивался продуктивный золото-арсенопирит-пирит-пирротиновый парагенезис с аномальной магнитной восприимчивостью. Проявление поздней галенит-сфалерит-халькопиритовой ассоциации (365 млн лет) носило чрезвычайно локальный характер и приводило к уменьшению магнитной восприимчивости руд.

Приводится описание и обсуждаются результаты полевого эксперимента по изучению влияния вертикальной обсаженной скважины на индукционные переходные характеристики. Показано, что на ранних временах вихревые токи в скважине по сравнению с токами, протекающими в земле, оказывают на переходную характеристику лишь незначительное влияние. Это позволяет изучать верхнюю часть разреза, используя левую неискаженную ветвь измеренной рядом со скважиной переходной характеристики. На поздних временах влияние скважины преобладает, при этом ЭДС, индуцируемая в приемнике (петле, рамке) вихревыми токами в скважине, описывается экспонентой b·exp(–t/τ). Постоянная времени τ характеризует скорость затухания вихревых токов в скважине. Амплитуда b = M₁₂× M₂₃× L^–1×τ^–1, где L — собственная индуктивность скважины, M₁₂, M₂₃ — взаимная индуктивность между генераторной петлей и скважиной и скважиной и приемной петлей (рамкой) соответственно. Параметры M₁₂, M₂₃ являются контролируемыми, однако для практических приложений интерес представляет преимущественно взаимная индуктивность между скважиной и приемником, уменьшив которую можно снизить влияние скважины.

Накоплен значительный опыт применения все еще нового источника электромагнитного поля для индукционной электроразведки - кругового электрического диполя (КЭД). Новизна его заключается в том, что это источник переменного ТМ-поляризованного поля, наземный аналог вертикальной электрической линии. Теория этого источника была вполне развита в последние два десятилетия, но одновременно проводились и полевые работы с применением установки КЭД. Эти исследования были опубликованы, и мы надеемся, что наши результаты помогли формированию общего взгляда на индукционную электроразведку как на метод, использующий по сознательному выбору экспериментатора ТЕ- или ТМ-поле. В данной работе отражены некоторые новые теоретические аспекты, а также специфический опыт полевого применения установки КЭД.

Рассматриваются данные по изучению параметров эффекта магнитоакустической эмиссии на пирротинах из магнетитовых и колчеданных руд месторождений Урала. Показано, что различие в сигналах, в первую очередь, обусловлено разнообразными типами доменной структуры, образующейся при кристаллизации пирротина в форме пинакоидов или призм. По параметрам магнитоакустической эмиссии выделяются пять типов пирротинов. Эта информация может быть использована в качестве типоморфных особенностей пирротинов различного генезиса.