Главная – Журналы – Геология и геофизика 2018 номер Неопубликованное

Природные алмазы полигенны и образуются в очень широком диапазоне Р-Т параметров, составов среды кристаллизации и фугитивности кислорода. Как доказано в последние годы, генезис части алмазов непосредственно связан с кристаллизацией алмаза из металл-углеродных расплавов. Поскольку в природных минералообразующих процессах весьма вероятно участие различных компонентов, характерных для мантийных сред, представляется актуальным проанализировать результаты экспериментов по влиянию флюидов системы C-O-H-N-S на особенности кристаллизации и индикаторные характеристики алмаза. Представленные в обзоре экспериментальные данные показывают, что повышение концентрации флюидных компонентов (N, O, S, H₂O, CH₄-H₂) при постоянных Р-Т параметрах оказывает ингибирующее влияние на процессы кристаллизации алмаза в металл-углеродном расплаве и, в конечном итоге, приводят к образованию метастабильного графита вместо алмаза. Повышение Р и Т уменьшает ингибирующее влияние примесей и расширяет область кристаллизации алмаза. Выявлены основные закономерности специфических изменений морфологии, дефектно-примесного состава и внутреннего строения кристаллов алмаза в зависимости от типа и концентрации примеси в среде кристаллизации. Обосновано, что примесно-обусловленные специфические изменения морфологии алмаза и тенденции изменения концентрации азота в алмазе являются индикаторными характеристиками условий кристаллизации и основой для реконструкции процессов образования алмаза в восстановительных условиях металлсодержащей мантии.

Котульскит PdTe – наиболее распространенный минерал палладия в месторождениях элементов платиновой группы (ЭПГ) Федорово-Панского расслоенного комплекса (ФПК). В работе представлены новые данные о благороднометальном парагенезисе и химическом составе котульскита из Северного рифа на участке Пешемпахк. На этом участке Северный риф, детально разведанный на платинометальном месторождении Киевей, продолжается в восточном направлении. Малосульфидное оруденение, содержащее до 15 г/т ЭПГ и Au, выходит здесь на поверхность, но не образует рудных тел на глубине. Цель исследования – выявление минералогических отличий между прерывистым оруденением участка Пешемпахк и рудными телами месторождений ФПК. 890 зерен минералов платиновых металлов и Au изучены в аншлифах методом электронной микроскопии, включая энергодисперсионный рентгеновский микроанализ; котульскит подтвержден методом комбинационного рассеяния в сравнении с синтетическим аналогом. Благороднометальная ассоциация участка Пешемпахк в относительных объемных процентах включает: котульскит (38 %), изомертиит (22 %), сперрилит (18 %), стибиопалладинит (11 %), холлингуортит (3 %) и золото (3 %). Парагенезис благородных металлов участка отличается от главных месторождений ФПК, где преобладают сульфиды и теллуриды ЭПГ (брэггит, высоцкит, меренскиит, мончеит и котульскит). Котульскит участка Пешемпахк содержит в среднем 8.4 мас. % Bi, тогда как для месторождений характерен более полный ряд составов твердого раствора котульскит-соболевскит со средними концентрациями 13.3–20.2 мас. % Bi. Кроме этого, в изученных образцах отмечается сурьмяная разновидность котульскита, содержащая до 10.3 мас. % Sb. Совместное нахождение двух разновидностей котульскита свидетельствует о формировании оруденения в условиях наиболее низкотемпературного магматического процесса. Таким образом, благороднометальный парагенезис и состав котульскита из ЭПГ оруденения ФПК являются его важными типоморфными признаками. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования рудных зон в аналогичных условиях.

Выполнено петролого-геохимическое и геохронологическое изучение габбровых интрузий утлыкташского комплекса в северной части Западно-Магнитогорской зоны Южного Урала. Изученные интрузии приурочены к бортам Имангуловской мульды синсдвигового генезиса и к её периферии. Возраст формирования габбро Уразовского массива согласно новым LA-ICP-MS данным составляет 333±3 млн лет. Геохимические особенности и изотопный Nd-Sr состав пород утлыкташского комплекса указывают на слабодеплетированную мантию типа PM в качестве источника с последующим значительным фракционированием магмы при слабой степени ассимиляции коровых пород (до 6 %). Термодинамическое моделирование согласуется с моделью фракционирования единого мантийного расплава, из которого кристаллизовались все изученные габброидные тела. ID TIMS и LA-ICP-MS U-Pb датировки цирконов (от 0.44 до 2.73 млрд лет) свидетельствуют об участии древней континентальной коры и возможно офиолитов меланжевой зоны Главного Уральского разлома, по которому Магнитогорский островодужный террейн был надвинут на палеоокраину Лавруссии. Геологическая позиция утлыкташского комплекса и его геохимическое сопоставление с базитами центральной части Магнитогорской мегазоны указывают на формирование во время синколлизионного рифтогенеза в раннем карбоне, предваряющего сборку суперконтинента Лавразия.

В статье приводятся результаты геолого-структурных, минералого-петрографических, геохимических и геохронологических (⁴⁰Ar/³⁹Ar) исследований офиолитов северного и юго-восточного фрагментов Татарско-Ишимбинской сутурной зоны Енисейского кряжа, объединенных в Рыбинско-Панимбинский пояс. Они состоят из массивных и подушечных метабазальтов, массивных и расслоенных метагаббро и метадолеритов, представляя верхние фрагменты океанской коры. Их образование происходило из деплетированных мантийных источников, отвечающих компонентам N-MORB и E-MORB геохимических типов, в обстановке срединно-океанского хребта или окраинного моря. Создана модель тектонической истории размещения офиолитов на окраине Сибирского кратона в неопротерозойское время. На границе мезо- и неопротерозоя (1051–916 млн лет, Stenian–Tonian) происходило формирование надвиговой структуры и аккреция коры океанского типа (офиолитов) к пассивной окраине Центрально-Ангарского террейна (микроконтинента). Позднее, в связи со сближением и косой коллизией этого микроконтинента с Сибирским кратоном (786–749 млн лет назад), в породах Татарско-Ишимбинской сутурной зоны, включая офиолиты, проявились сдвиго-надвиговые деформации. В криогении (708–700 млн лет назад), в связи с новым этапом тектонической активности в период трансформации конвергентных обстановок – завершения коллизии и начала активной континентальной окраины, в породах этой зоны происходили сдвиговые и взбросовые деформации.

Исследование посвящено оценке доли сорбированной воды, превратившейся в лед и гидрат, при взаимодействии влажных песчаных образцов с метаном методом ЯМР релаксометрии. Показано, что в мелких порах на границе порода-флюид имеется тонкая пленка прочносвязанной воды. Эта вода не замерзает при отрицательных температурах, достигнутых в ходе эксперимента, ее количество остается постоянным, независимо от содержания воды в образце. Для всех образцов рассчитано количество прочносвязанной воды, а также воды, превратившейся в лед и гидрат. Исходя из известной стехиометрии гидрата рассчитано количество метана, перешедшего в гидрат. На основании полученных данных определено оптимальное содержание воды в образце, при котором образуется наибольшее количество гидрата.

Выполнено исследование затухания сейсмических волн и его компонент в земной коре Чуйско-Курайской зоны Горного Алтая методом инверсии огибающей коды [Sens-Schönfelder, Wegler, 2006]. В анализе использовались волновые формы землетрясений с магнитудой M_L > 2.5, зарегистрированные сетью стационарных и временных станций АСФ ФИЦ ЕГС РАН в пределах исследуемого региона. В результате определен вклад поглощения Q_i^-1 и рассеяния Q_sc^-1 в общее затухание Q_T^-1 основных структур региона, выполнена оценка пространственного распределения параметра Q_t, также сейсмического альбедо В₀. Показано доминирование вклада поглощения над рассеянием в общее затуханием сейсмических волн. Полученные значения параметра сейсмической добротности позволят в дальнейшем выполнять точный расчет моментных магнитуд и оценку очаговых параметров землетрясений, а также более точно рассчитывать искусственные акселерограммы и пр.

В работе приводится краткий обзор методов, основанных на анализе естественных микросейсмических колебаний Земли (методов пассивной сейсморазведки): пространственной автокорреляции, сейсмической интерферометрии и спектральных отношений компонент сейсмического шума, а также их применение для изучения строения и свойств верхней части разреза в условиях Арктики. Выполнен анализ и интерпретация верхней части разреза через бугры пучения в арктической зоне методами спектральных отношений компонент сейсмического шума. Полученные двумерные разрезы отражают горизонтальное слоистое строение верхней части разреза – на профилях отчетливо выделяются четыре основных слоя, которые могут быть интерпретированы как верхний осадочный, фундамент и два промежуточных слоя, отличающихся по скоростным характеристикам. Разрез нарушен вертикальными и наклонными неоднородностями, которые протягиваются от нарушений в фундаменте до поверхности и отличаются высокой анизотропией свойств и пониженной жесткостью. Пространственная корреляция выявленных субвертикальных неоднородностей с положением бугров пучения на поверхности позволяет предположить, что эти области представляют собой ослабленные зоны, возможно, зоны разломов или проводящие каналы. По итогам обзора научных публикаций сделан вывод о надежности результатов, полученных методами пассивной сейсмики, что подтверждается другими независимыми геофизическими методами исследования. Методы пассивной сейсмики показывают высокую эффективность при работах в труднодоступных районах, таких как арктическая зона, т.к. не требуют длительной установки наблюдательной сети, а при использовании методов спектральных отношений – не требуют большого количества сейсмических станций. Они особенно полезны при изучении месторождений трудноизвлекаемых запасов нефти и газа, характеризующихся сложным строением верхней части разреза (первые метры), т.к. позволяют оперативно изучить верхнюю часть разреза для глубин от первых метров до десятков километров при проведении рекогносцировочных работ без значительных финансовых и трудовых затрат. С точки зрения экологии методы пассивной сейсмики являются самыми щадящими, т.к. являются не инвазивными и неразрушающими.

В статье представлены результаты численного моделирования и инверсии данных бокового каротажного зондирования (БКЗ) для определения геоэлектрических параметров нефтегазонасыщенных коллекторов северных месторождений Западной Сибири. Исследование основано на анализе синтетических сигналов БКЗ, рассчитанных для типичной модели ачимовских отложений Ямбургского месторождения, характеризующихся небольшой толщиной коллекторов. Рассмотрено влияние изменения таких параметров, как удельное электрическое сопротивление (УЭС) пласта, толщина зоны проникновения (ЗП) и сдвиг данных по глубине, на сигналы БКЗ. Проведена оценка точности восстановления параметров коллектора с помощью двумерной численной инверсии, выявлены области эквивалентности и предложены рекомендации по минимизации погрешностей. Результаты показали, что наибольшая чувствительность сигналов БКЗ наблюдается к изменению УЭС пласта и толщины ЗП, при этом погрешность определения УЭС пласта составляет до 12%.

Адакиты вулканических комплексов Валоваям и Тымлат образовались в процессе субдукции миоценовой океанической литосферы Командорской котловины под Северную Камчатку и ее взаимодействия с перидотитами мантийного клина. Пост-коллизионные адакитовые дациты палеовулкана Бакенинг (Центральная Камчатка) связаны с деструкцией и плавлением палеослэба мезозойской Кроноцкой микроплиты после коллизии Кроноцкой островной дуги под воздействием горячей подслэбовой астеносферной мантии. Среди микровключений в минералах и в вулканическом стекле адакитов Камчатки преобладают сплавы системы Cu-Ag-Au и хлориды серебра, присутствуют различные сульфиды, самородные металлы, сплавы, оксиды и гидроксокарбонаты халькофильных элементов, ассоциации которых сопоставимы с парагенезисами рудных минералов в эпитермальных и порфировых месторождениях Дального Востока РФ. Адакиты Камчатки характеризуются повышенными содержаниями серебра и золота по сравнению с лавами островных дуг и задуговых бассейнов. Источниками рудных элементов в них могли быть как метаморфизованные базиты субдуцированной океанической коры, так и перекрывающие их металлоносные пелагические осадки. Делается вывод о том, что адакиты, сформировавшиеся в условиях субдукции молодой океанической литосферы (Северная Камчатка), а также плавления более древней океанической литосферы при разрыве и отрыве слэба (Центральная Камчатка) могут быть магматическими прекурсорами развитой здесь медно-золото-серебряной минерализации. Высказывается предположение, что связанные с адакитами металлогенические процессы могут проходить и на конвергентных границах плит других типов, в частности, в обстановке пологой субдукции.

Приведены данные об активных разломных деформациях полуострова Камчатский (Камчатка, Россия), расположенном между сближающимися Алеутской и Камчатской островными дугами. Выявлено, что сближение дуг приводит к сокращению земной коры полуострова Камчатский в поперечном Камчатке направлении, и что сближение осуществляется пододвиганием участвующих в коллизии блоков – Алеутской дуги под полуостров Камчатский и полуострова Камчатский под Камчатку. Показано, что такой способ реализации сближения характерен и для зон коллизии большего размера, например, между Индийской и Аравийской плитами с Евразиатской плитой. Во всех случаях пододвигается плита (блок), в тылу которой есть источник движений.

Предлагается комплекс полевых геомагнитных исследований, направленный на оценку точностных характеристик моделей магнитного поля Земли, с привлечением инструментальных определений величин элементов геомагнитного вектора в заданной локации. В комплекс измерений входят аэромагнитная съёмка при помощи беспилотных воздушных судов, а также наземные измерения, включающие в себя площадную пешеходную магниторазведку и измерения абсолютных значений магнитного склонения и наклонения. Сформированная методика измерений позволяет решать задачу определения магнитного поля Земли на территориях с недостаточным покрытием данными стационарных наземных геомагнитных измерений. Приведены результаты применения сформированной методики на примере территории центральной части Западно-Сибирской платформы. Они подтверждают эффективность предложенного подхода для проведения измерений за ограниченное сезоном и погодой время. Получаемые данные обладают высокой точностью, что делает предложенную методику перспективной для определения векового хода магнитного поля Земли на произвольной территории.

В интервале давлений 3,0-7,8 ГПа и температур 750-1090 °С проведены эксперименты с пелитом с добавлением в него 3 мас.% CaCO₃, так чтобы суммарное содержание в нем карбоната составило 7 мас.%, как в модельном усредненном субдуцируемом осадке (GLOSS). В результате дегидратации и декарбонатизации использованного пелита при термальных режимах зон субдукции образуется рестит, состоящий из граната, клинопироксена, фенгита, коэсита, ±Mg-Fe карбоната и кианита, а также акцессорных рутила, монацита и циркона. Кроме того, образуется подвижная фаза, которая существенно изменяется с ростом Р-Т параметров вдоль средней субдукционной геотермы. При 3,0 ГПа и 750°С образуется расплав с составом, близким к гранитному, обогащенный SiO₂, Al₂O₃, с отношением K₂O/Na₂O=1,2 и содержащий до 19 мас. % H₂O+CO₂. При 5,5-7,8 ГПа и 850-940°С образуется сверхкритический флюид-расплав (H₂O+CO₂ около 40 мас.%) обогащенный SiO₂ и K₂O, бедный Al₂O₃, с отношением K₂O/Na₂O, достигающим 9,5. Формирующийся в карбонатсодержащем пелите сверхкритический расплав-флюид может эффективно транспортировать LILE и LREE, в том числе микроэлементы маркеры как слабо концентрированных водных флюидов (Ba и U), так и маркеры гранитоподобных расплавов (Sr, LREE и Th). При фракционировании микроэлементов важную роль играют минералы-концентраторы: фенгит (LILE), монацит (LREE) и рутил (HFSE). Увеличение концентрации карбоната в пелите приводит к незначительному снижению коэффициентов фракционирования наиболее несовместимых элементов из-за роста содержания подвижной фазы и увеличения концентрации в ней CO₂. Сверхкритический флюид-расплав, полученный в равновесии с рутил-содержащим реститом, сохраняет характерную для морских осадков отрицательную аномалию Nb, и способен ее транслировать в островодужные магмы, в случае участия в их генерации.

Проведен комплексный анализ влияния нелинейных пластовых процессов на зависимость дебита скважины от депрессии для низкопроницаемых коллекторов с трудноизвлекаемыми запасами (ТРИЗ) углеводородов. Выявлены новые нелинейные связи между дебитом низкопроницаемых коллекторов и депрессией на пласт (индикаторные кривые). Нелинейность индикаторных кривых обусловлена совместным действием нелинейной фильтрации, техногенного изменения коллектора и зависимостью параметров поражения пласта от депрессии. Используемый подход позволил установить качественно новые закономерности в зависимости между дебитом и депрессией в низкопроницаемых коллекторах. При анализе продуктивности скважин обнаружен гистерезис индикаторных диаграмм и смещение критических значений депрессии при совместном учете явлений поражения пласта и нелинейности фильтрации. Установлено, что совместное действие нелинейной фильтрации и эффектов поражения приводит к дополнительному снижению дебита на 25–40 % по сравнению с раздельным учетом каждого из них. Полученные результаты практически значимы для оптимизации разработки низкопроницаемых коллекторов с ТРИЗ и для прогноза их продуктивности.

В работе представлены результаты исследования содержащего Y-центры алмаза типа Ib-IaA из кимберлитовой трубки Юбилейная. Анализ пространственного распределения азотных А и С дефектов и интенсивности инфракрасного поглощения на рамановской частоте (1332 см^-1) выявило антикорреляцию между этими центрами. С помощью просвечивающей электронной микроскопии в области кристалла с высокой концентрацией Y-центров обнаружены дислокации в различных конфигурациях и многочисленные кластеры точечных дефектов, связанных с неконсервативным движением дислокаций. Обнаружены протяженные дефекты, форма которых может быть описана как тонкие (1-3 нм) ромбические пластины, с размерами до 5-20 нм в наибольшем измерении. Анализ контраста изображений показывает, что данные объекты представляют собой наноразмерные полости (вакансионные кластеры). Предложены модели образования этих дефектов в ходе аннигиляции дислокационных диполей с последующим ростом за счет вакансий, возникших вследствие неконсервативного движения дислокаций. При возбуждении лазером 787 нм в спектрах фотолюминесценции в области 800-900 нм регистрируются множество узких линий, их амплитуда и положение максимумов нерегулярно изменяются во времени. Хаотичное изменение люминесцентных характеристик (blinking) ранее отмечалось для наноалмазов с наводороженными поверхностями. Предположительно, необычное поведение люминесцентных линий в исследованном кристалле может объясняться рекомбинационными процессами на поверхности обнаруженных нанополостей.